桥梁结构的发展与施工讲座课件

桥梁结构的发展与施工

教学时间：教学讲师：课堂规则Open—开放的心态、积极参与、勇敢发问

Close—封闭的环境，不要受外界的干扰，请将手机关机或静音请勿随意走动、交谈感谢您的配合梁桥的施工方法桥梁工程关键技术的发展桥梁的结构形式Contents概述桥梁施工动画

1概述1.1桥梁工程的概念

供公路、城市道路、铁路、渠道、管线等跨越水体、山谷或彼此间相互跨越的工程构筑物，是交通运输中重要的组成部分。长沙理工大学土建学院1.1桥梁工程的概念

赵州桥

（安济桥）

位于河北赵县，建于公元591-605年。单孔空腹圆弧石拱桥，长64.4m，净跨37.20m，矢高7.23m。主拱圈上两侧各开两个小拱，以宣泄洪水，减轻自重。是现存最早，并保存良好的石拱桥。长沙理工大学土建学院1.1桥梁工程的概念

桥梁既是一种功能性的结构物，又是一座立体的造型艺术工程，也是具有时代特征的景观工程，桥梁具有一种凌空宏伟的魅力。长沙理工大学土建学院1概述

1.2桥梁的组成

⑴桥跨结构：又称桥孔结构、上部结构。包括桥面板、桥面梁及支承它们的大梁、拱、悬索等，作用是承受桥面上各种车辆、行人的荷载。长沙理工大学土建学院1.2桥梁的组成

⑵桥墩、桥台结构：是支承桥跨结构的承重构件，桥台设在桥身两端，其作用除支承桥跨结构外还要与路堤衔接并防止路堤滑塌，桥墩设在两桥台之间，作用是支承桥跨结构。

⑶桥梁基础：是桥墩、桥台埋入岩土中的扩大部分，其作用是使桥上全部荷载传至地基。墩台基础是桥梁施工中较为困难的部分，常需进行水中作业。

H是桥下净空高度，它保证安全泄洪和河道通航所规定的净空高度。 锥形护坡负责保证迎水部分路堤边坡的稳定。长沙理工大学土建学院共90张第15张

桥跨结构 桥台 支座盖梁 锥坡 桥墩

长沙理工大学土建学院1引言

1.3桥梁的分类

⑴按使用性质分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市道路桥（含立交桥）、人行桥、机耕桥、管线桥、渡槽桥。

武汉晴川桥

公 路 桥长沙理工大学土建学院

北盘江铁路大桥长沙理工大学土建学院1.3桥梁的分类

⑵按桥身结构材料分

木桥、圬工桥（砖、石、砼砌块桥）、钢筋砼桥、预应力砼桥、钢桥。

木拱桥长沙理工大学土建学院1.3桥梁的分类

乌巢河桥（湖南凤凰）

双肋石拱桥

长241m，主跨为120m的双肋石拱桥，腹拱为9孔13m。主拱圈由两条分离式矩形石肋和8条钢筋砼横系梁组成。该桥是目前世界上跨径最大的石拱桥。1990年建成通车。长沙理工大学土建学院邵阳学院沅陵沅水桥预应力砼连续刚构桥土木专业1.3桥梁的分类漫水桥

⑷按桥跨结构分

梁式桥（简支梁、连续梁、伸臂梁）、拱桥、刚架桥、悬索桥、斜拉桥等。 此外，还有浮桥、漫水桥、活动桥等。

长沙理工大学土建学院过漫水桥

2桥梁的结构形式

2.1梁式桥

是最常见又最基本的桥梁，结构体系在竖向移动荷载作用下无水平反力。它结构简单，但跨越能力有限。

梁式桥又可分 为简支梁桥、

连续梁桥和悬 臂梁桥。 梁式桥的结构形式长沙理工大学土建学院2.1梁式桥

钢筋砼简支梁桥跨度一般为5～25m，预应力砼简支梁桥跨度为10～50m。梁的截面形式有实心板梁、T形梁和箱形梁等。

桥梁结构中的钢筋砼T梁

桥梁结构中的钢筋砼箱梁

长沙理工大学土建学院2.1梁式桥开封黄河大桥预应力砼简支T型梁桥

全长4475.09m，共108孔，其 中77孔为跨径50m预应力砼简 支T型梁。下部结构为单排双 柱式墩，φ220cm大直径钻孔 灌注桩基础。1989年建成。长沙理工大学土建学院2.1梁式桥

我国目前跨度最大的预应力砼连续梁桥是云南的六库怒江桥，为3跨变截面箱形梁，最大跨度154m，支点处梁高8.5m，跨中2.8m，单箱单室，桥型强劲有力又纤细美观。

六 库 怒 江 桥

预应力砼连续梁桥长沙理工大学土建学院2.1梁式桥

南宁邕江大桥

钢筋砼箱型悬臂梁桥

全长394.6m，中间5孔跨度55m，采用23m中间挂梁的双悬臂梁，两端跨径为45m的单悬臂梁。上部结构为两组独立的三室箱梁。1964年建成，为中国最早采用闭口薄壁杆件理论设计的悬臂式钢筋砼箱型薄壁桥。长沙理工大学土建学院共90张第46张2.1梁式桥

平顺桥（山西平顺县）预应力砼连续弯梁桥

桥长114.34m，是 一座3孔28+35+28m等 截面预应力砼连续弯梁 桥。桥中轴线曲率半径

90m，是弯桥设计与施

工技术研究的试验 桥，采用顶推法施工。长沙理工大学土建学院2.1梁式桥连续钢箱梁桥大北窑桥

是北京地区第一座连续钢箱梁 桥，全长360m。主桥上部结构为3

跨变截面连续钢箱梁，最大跨径

39m上海沪闵路高架桥钢箱梁安装长沙理工大学土建学院2桥梁的结构形式

2.2拱桥

与梁式桥主要承受弯曲力不同，拱桥要承受的是沿拱圈传递的轴向压力。该压力即是桥墩桥台在竖向移动荷载作用下所产生的水平推力。拱桥受力示意图

长沙理工大学土建学院拱桥的计算简图共90张第52张2.2拱桥

由于拱桥主要沿拱轴承受压力，故通常采用抗压能力强的圬工材料（石、砖、砼、钢筋砼等）建造。拱桥的跨越能力大，外形也较美观，但对桥的下部结构和基础要求较高，施工难度比梁式桥要高。 拱桥有三种承载方式：上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥（系杆拱）。长沙理工大学土建学院()2.2拱桥湘江一大桥长沙橘子洲大桥

上承式钢筋砼双曲拱桥

上承式钢筋砼双曲拱桥， 全长1250米，主桥21跨、 最大跨径76米。1972年10

月1日建成通车。

特点：化整为零，集零为整

长沙理工大学土建学院2.2拱桥长沙黑石铺湘江大桥

全长3068m。主 跨为144+162+

144m三跨中承

式钢管砼拱，宽

29m。2004年5

月建成通车。长沙理工大学土建学院2桥梁的结构形式

2.3刚架桥（刚构桥）

刚架桥是梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。长沙理工大学土建学院2.3刚架桥（刚构桥）

T型刚架便于施加预应力，可做成跨度很大的刚架；

连续刚架有较好的抗震性能；斜腿刚架造型轻巧美观、 既经济又合理。刚架桥可 分为T型刚架、连续刚架、斜腿刚架三种类型长沙理工大学土建学院2.3刚架桥（刚构桥）

全长1916m，主桥长480m，为65＋125＋180＋110m的四跨连续刚架桥。大桥在2004年入选首届《中国十佳桥梁》，是唯一的连续刚构桥。

洛 溪 大 桥 （ 广 东 ）长沙理工大学土建学院2.3刚架桥（刚构桥）

虎 门 珠 江 辅 航 道 桥

为150+270+150m三跨连续刚架桥，主跨270m是目前世界上最大跨径的连续刚架桥。该桥建成后使我国跨入刚架桥的世界领先地位。长沙理工大学土建学院2桥梁的结构形式

2.4斜拉桥

斜拉桥由主梁、塔柱和斜拉索3种基本构件组成，用高强钢材制成的斜拉索将主梁多点吊起，将主梁承受的荷载传至塔柱，再由塔柱基础传给地基。 斜拉桥是主梁（桥面体系）受压、受弯，斜拉索（支承体系）受拉的结构。

斜拉索长沙理工大学土建学院主梁

塔柱斜拉桥由于斜拉索的支承作用，使主梁恒载弯矩显著减小。此外，斜拉索轴力产生的水平分力对主梁施加预压力，从而可以增强主梁的抗裂性能，节约主梁中预应力钢材的用量。斜拉桥属高次超静定结构，设计和施工都更为复杂。三跨连续梁和三跨斜拉桥的恒载内力对比2.4斜拉桥斜拉桥一般有三孔，中孔为主孔，边孔跨度通常为中孔的025～0.5倍，索面根据桥宽和美观要求可为双索或单索。索型有辐射形、竖琴形和扇形3种。斜拉桥的索型长沙理工大学土建学院共90张第77张上海杨浦大桥钻石形塔柱主梁为钢箱梁 跨度602m

高208m长沙理工大学土建学院扇形索面岳阳洞庭湖大桥

130+2*310+130m国内第一座大跨度多塔PC斜拉桥

2桥梁的结构形式

2.5悬索桥

悬索桥由 主缆、塔 架、刚性 梁（加劲 梁）和锚 锭4部分 组成。 桥面铺在刚性梁上，刚性梁用吊杆吊在主缆（悬索）上，主缆将桥面荷载通过刚性梁和吊杆加载于塔架，传给基础。长沙理工大学土建学院大跨度悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成：

Ø

锚碇：重力式和隧道锚碇

Ø

主塔：一般采用门式框架

Ø

主缆：钢丝绳主缆平行钢丝股主缆

Ø

加劲梁：钢桁架梁和扁平钢箱梁

2.5悬索桥2.5悬索桥

悬索桥可充分利用材料的强度，具有用料省、自重轻的特点，当跨径大于800m时，悬索桥方案具有很大的竞争力，是特大跨径桥梁的主要形式之一，悬索桥优美的造型和宏伟的规模，人们誉之为“桥梁皇后”。

伊丽莎白大桥 （布达佩斯） ，跨度290m，

1903年落成。

匈牙利人誉为 “白鸥凌波”长沙理工大学土建学院共90张第83张钢箱梁顶推施工2.5悬索桥主缆塔架吊杆长沙理工大学土建学院塔架

钢导梁 钢箱梁

临时墩2.5悬索桥

日本明石海峡大桥

是一座三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911m，主跨1991m，跨越日本神户和淡路岛间的明石海峡。1998年建成通车长沙理工大学土建学院矮寨悬索桥主跨为1176米，2012年通车。

矮寨悬索桥2桥梁的结构形式

2.6组合体系桥

组合体系桥是两种以上桥型的组合形式，如梁式桥与拱桥的组合；斜拉 桥与悬索桥的组合。 目的在于充分利用各种形式桥的受力特性，发挥其优越性，建造出符合要求、外观美丽的桥梁。

布鲁克林大桥斜拉与悬索组合体系桥长沙理工大学土建学院斜拉钢管砼拱桥2.6组合体系桥莲城大桥（湘潭四大桥）

是世界上 第一座斜拉钢

管砼拱桥，桥

长1345m，其

400m钢管砼单

拱跨度在世界 桥梁史上位居 第一。长沙理工大学土建学院3桥梁工程关键技术的发展3.1我国桥梁发展概况1957年第一座长江大桥——武汉长江大桥；1969年第一座自行设计、制造、施工、使用国产钢材长江大桥——南京长江大桥3.1我国桥梁发展概况1980年，当时最大跨度主跨174m——重庆长江大桥1987年我国第一座钢斜拉桥主跨288m——山东东营黄河桥3.1我国桥梁发展概况1993年，主跨602米当时世界最大跨度斜拉桥——上海杨浦大桥1994年，主跨452米我国第一座现代悬索桥——汕头海湾大桥3.1我国桥梁发展概况2003年，黄浦江第一座全钢结构拱桥，也是世界上跨度最大的钢拱——桥卢浦大桥通车2005年，始于上海南汇区芦潮港镇，跨越杭州湾北部海域，直达浙江嵊泗小洋山岛，全长32Km——东海大桥通车3.1我国桥梁发展概况2008年5月，北起嘉兴市海盐郑家埭，跨越杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾，全长36Km，世界最长跨海大桥——杭州湾大桥通车2008年7月，主跨1088米，世界最大跨度斜拉桥——苏通长江大桥通车3.1我国桥梁发展概况目前正在建设的港-珠-澳跨海大桥，是跨越珠江口伶仃洋海域，连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道港珠澳大桥全长为49.968公里，主体工程“海中桥隧”长35.578公里，成为世界最长的跨海大桥3.1我国桥梁发展概况拟选择的琼州海峡跨海通道琼州海峡宽20～40公里，最窄处18公里，最大水深120米酝酿的琼州海峡跨海工程3.2我国桥梁不足设计创新不足工程质量问题理论、施工以及养护、维修加固规程、标准落后大部分桥梁美学不足1937年，美国金门大桥，主跨1280米，保持27年世界记录1998年，世界上跨径最大，主跨1991米日本明石海峡大桥3.3桥梁面临的挑战跨越深阔江河、湖泊、海峡特大桥梁建造技术快、好、省的桥梁建造技术桥梁美学现有桥梁的安全性、耐久性检测、评定和维修技术NormandyBridge(法)ForthRailBridge(英)桥梁面临的挑战2004年9月20日一辆运煤大货车经过安徽阜阳市内双清路桥时，桥梁突然坍塌，运煤大货车坠落河中。建于上个世纪80年代江苏吴江市某桥，2005年4月7日突然坍塌，桥面上的行人和农用拖拉机均掉入河中。桥梁面临的挑战美国明尼苏达州明尼阿波利斯市建于1967年于2007年8月1日垮塌，有7人死亡，60多人受伤。2006年9月30日加拿大蒙特利尔附近的一座公路桥梁垮塌，两辆汽车被挤压在下面，造成至少5人伤亡。桥梁面临的挑战2007年9月26日，越南南部永隆省塌桥，至少60人死亡，100多人失踪。2007年8月14日，湖南凤凰堤溪桥垮塌，造成64人死亡。桥梁面临的挑战

智力地震，多桥垮塌

汶川地震，百花大桥垮塌3.4桥梁技术的发展趋势和主要研究领域桥梁结构体系——更长、更大、更柔等组合体系和协作体系非线性数值模拟技术大型工厂化预制和装配式施工方法大型深水基础桥梁的健康监测和耐久性桥梁美学大型桥梁营建管理SunnilbergBridge(瑞士)TowerBridge（伦敦）4梁桥的施工方法1.简支梁桥常用的施工方法：就地浇筑法（整体式）预制安装法（装配式）2.悬臂和连续梁桥常用的施工方法：逐孔施工法——落地支架施工、移动模架施工节段施工法——悬臂浇筑施工、悬臂拼装施工顶推施工法（不介绍）4.1简支梁桥的施工方法简支梁桥通常采用的两种施工方法：就地浇筑法（整体式） 直接在桥跨下面搭设支架作为工作平台，再在其上面立模浇筑梁体结构。预制安装法（装配式）将桥跨结构采用划分成若干个独立的构件；在预制场地或工厂进行成批制作；将这些构件运到桥孔处;安装就位。就地现浇钢筋砼简支梁桥施工工艺流程如下：选择支架型式支立模板形成钢筋骨架养护及拆除模板浇筑及振捣混凝土常用支架型式立柱式支架梁式支架梁—柱式支架T形梁木模构造空心板梁木制芯模构造模板T梁钢模板1-上铰，2-下铰，3-轨道，4-伸缩杆5-接缝箱梁钢模板

模板箱梁底模箱梁底模及侧模箱形梁模板构造液压式内模拼装式内模钢筋骨架 由纵向钢筋(主筋)、架立筋、箍筋、弯起钢筋(斜筋)、分布钢筋以及附加钢件构成。钢筋骨架都要通过钢筋整直→切断→除锈→弯曲→焊接或者绑扎等工序以后才能成型。

钢筋的弯制成形下料后的钢筋，可在工作平台上用手工或电动弯筋器按规定的弯曲半径弯制成形钢筋骨架的组成与安装

钢筋骨架，可以焊接成形，也可以绑扎成形，但都必须保证骨架具有足够的刚度。

T形梁钢筋骨架示意焊接钢筋骨架应防止或减小焊接变形和应力

底腹板钢筋绑扎顶板钢筋绑扎主梁预制混凝土的浇筑

梁较高时应采用相应的厚度分层浇筑。厚度视振捣器的能力而定，一般选用15～30cm；当采用人工振捣时，可选取15～20cm。对于又高又长的梁体，混凝土的供应量跟不上水平分层浇筑的进度时，可采用斜层浇筑，一般从梁的一段浇向另一端。采用斜层浇筑时，混凝土的倾斜角与混凝土的稠度有关，一般可用20º～25º。附着式振动器混凝土养护及拆模

养护关键：对在凝结硬化过程中的混凝土进行温度和湿度的控制。

养护类型：标准养护、自然养护和热养护。

蒸汽养护混凝土拆模时的强度应符合设计的要求。侧模拆除混凝土强度达到2.5Mpa混凝土强度大于设计强度的70％侧模拆除底模拆除先张法预应力混凝土单梁制作的施工工序：模板钢筋骨架预应力张拉混凝土浇筑养护、待强预应力放张后张法预应力混凝土单梁制作的施工工序：模板钢筋骨架混凝土浇筑养护、待强预应力张拉预应力筋的张拉:先张法和后张法先张法预应力混凝土简支板的制作工艺

在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉,并将其临时固定在张拉台座上；完成预应力混凝土简支板的基本施工工艺流程；待混凝土达到规定强度(不得低于设计标号的70%)时,逐渐将预应力筋松弛,利用力筋回缩和与混凝土之间的粘结作用,使构件获得预应力。张拉台座墩式台座

槽式台座

预应力筋的张拉先张法预应力筋的张拉应符合设计要求。若设计无规定时，可按下表中的规定进行。先张法预应力筋张拉程序

预力筋的种类张拉程序钢筋0→初应力→1.05scon(持荷2min)→0.9scon→scon(锚固)钢丝、钢绞线对于夹片式具有自锚性能的锚具：普通松弛力筋：0→初应力→1.03scon(锚固)低松弛力筋：0→初应力→scon(持荷2min锚固)后张法预应力混凝土简支梁的制作工艺

先制作混凝土构件，再施加预应力。在绑扎钢筋成型的同时，按照设计图中的位置布设制孔器，即在混凝土构件中预留孔道，供以后预应力筋的穿入；完成混凝土养护和拆除模板后，按照设计图中所规定的混凝土龄期强度，将制备好的预应力筋穿入孔道中，完成张拉过程。预应力筋孔道的成型

铁皮管、金属波纹管--埋置式 按预应力筋设计位置和形状固定在钢筋骨架中，本身便是孔道。橡胶管--抽拔式 按设计位置固定在钢筋骨架中,待混凝土抗压强度达到4~8MPa时,将制孔器抽拔出以形成孔道。波纹管塑料波纹管橡胶管橡胶管接头拔橡胶管穿预应力筋穿束预应力筋的张拉

包括孔道检查与清洗→穿预应力筋→张拉力筋→孔道压浆→封锚固端混凝土等几道工序。

GJzY－60型穿心式千斤顶构造图

装配式简支梁构件的安装自行式吊车架梁浮吊船架梁

跨墩龙门式吊车架梁主梁吊装——梁重116吨运梁机运梁

DCY450型运梁车运载能力450T，转弯半径40m,轮胎数112，适应纵坡3%

预应力筋的张拉设备

张拉设备包括张拉千斤顶、高压油泵和压力表。孔道压浆和封锚压浆的目的防护预应力筋(束)免于锈蚀，并使它们与构件相粘结而形成整体压浆后将所有锚头用混凝土封闭，完成预制工作单梁架设方法：1.架桥机架梁2.自行式吊车架梁3.跨墩门式吊车架梁4.摆动式支架架梁5.移动式支架架梁6.浮吊架梁7.高空架梁铁二局架桥机韩国架桥机胜利型架桥机MQ75/22-8型门式起重机MQ系列门式起重机MAX起吊能力150T；MAX起升高度8m；适合于预制梁安装就位。MQ75/22型门式起重机

DF40/100架桥机最大适用跨径/最大起重量=40/100;陕西白水河桥;1998/10DF35/80型架桥机山西太旧高速榆次1-2#桥。1999/09。DF50/150型架桥机济南环城跨线立交；40m跨简支梁；100T/片;1998/05;

DF-III型系列架桥机

横向联接施工（空心板）横向联接施工（T梁）桥面系施工简支梁桥施工特点：1.在整个施工过程中没有体系转换2.在进行设计内力计算时，一期恒载、二期恒载、汽车、人群荷载均是作用在简支体系上。3.计算模型只有一个，那就是简支梁计算模型。4.2悬臂体系和连续体系梁桥的施工方法逐孔施工法——落地支架施工、移动模架施工节段施工法 将每跨结构划分成若干个