桥梁工程复习资料

桥梁工程第一章总论桥梁的基本组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施，上部结构是线路中断时跨越障碍的重要承重，是桥梁支座以上桥孔的总称。当跨越幅度越大时，上部结构的构造也越复杂，施工难度增长。下部结构涉及桥墩、桥台和基础。桥梁的附属设施涉及桥面系、伸缩缝、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡。*作用桥墩和桥台是支承上部结构并将传来的恒载和车辆活荷载再传至基础的结构物。桥台还与路堤相衔接，并抵御路堤上压力，防止路堤填土的坍方。基础是桥墩和桥台的奠基部分，承担了从桥墩和桥台传来的所有荷载，这些荷载涉及竖向荷载以及地震、船舶撞击墩身等引起的水平荷载。支座是设在墩（台）顶，用于支承上部结构的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且要保证上部结构按设计规定能产生一定的变位。各种水位：低水位、高水位、设计水位和通航水位A、低水位：枯水季节的最低水位；B、高水位：洪峰季节的最高水位；C、设计水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位；D、通航水位：在各级航道中，能保持船舶正常航行时的水位净跨径：对于设支座的桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距，不设支座的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距，l0表达总跨径：多孔桥梁中各孔跨径的总和，∑lo，反映了桥下宣泄洪水的能力计算跨径：对于设支座桥梁，为相邻支座中心的水平距离，对于不设支座的桥梁（如拱桥、刚构桥等），为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离，计算以l为准。标准跨径：是指两相邻桥墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道长度，L表达桥下净空：为满足通航（或行车、行人）的需要和保证桥梁安全而对上部结构底缘以下规定的空间界线。桥梁建筑高度：指的是上部结构底缘至桥面顶面的竖直距离，线路定线中所拟定的桥面(或轨顶)标高，对通航净空顶部标高之差，又称为允许建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于其允许建筑高度桥面净空：是桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界线，公路、铁路和城市桥梁对桥面净空都有相应的规定P3桥梁按总长L和标准跨径Lk分类（选择）桥梁分类按照受力体系分类桥梁分梁、拱、索三大基本体系（梁受弯、拱受压、索受拉）梁式桥、拱式桥、钢构桥、斜拉桥和悬索桥各种桥型各自的特点梁式桥：梁式桥是在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构体系相比，梁桥内产生的弯矩最大，跨越能力相对较小。这种桥梁的结构简朴，施工方便，简支梁桥对地基承载力的规定不高；拱式桥：拱式桥的重要承重结构是拱圈或拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋），拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力、变形都要小得多，但是施工较困难。拱桥不仅跨越能力很大，并且外形酷似彩虹卧波，十分美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的，一般在跨径500m以内均可作为比选方案。钢构桥：钢构桥的重要承重结构是梁与立柱整体结合在一起的钢架结构。梁与立柱的连接处有很大的刚性，以承担负弯矩的作用，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。钢构桥一般均需承受正负弯矩的交替作用，横截面宜采用箱形截面，连接钢构桥主梁受力与连续梁相近，横截面的形式与尺寸也与连续梁基本相同。斜拉桥：斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，在通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受拉为主。由于受到斜拉索的弹性支承，弯矩较小，是的主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，大幅度提高了斜拉桥的跨越能力。此外，由于塔柱、拉索和主梁构成为稳定的三角形，斜拉桥的结构刚度较大，斜拉桥的抗风能力较悬索桥要好得多，但是，当跨度很大时，悬臂施工的斜拉桥因主梁悬臂过长，承受压力过大，而风险较大，塔高也过高，外索过长，索垂度的影响使索的刚度大幅下降，这些问题都需要认真研究和解决。悬索桥：悬索桥也称吊桥，是用悬挂在塔架上的强大缆索作为重要承重结构，在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力。悬索桥也具有水平反力（拉力）的结构。．桥梁设计的基本规定结构尺寸和构造上的规定：具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性使用上的规定：安全可靠，合用性经济上的规定：经济合理施工上的规定：具有技术先进性美学和景观上的规定：美观性环境保护和可连续发展：符合环境保护和可连续发展的规定桥梁纵断面设计拟定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等桥梁横断面的设计桥梁应满足使用功能所需的桥面宽度以及桥梁的截面形式（桥面总宽为桥面净宽加结构物所需宽度之和）桥梁的设计环节前期工作阶段：预可阶段、工可阶段设计工作阶段：初步设计、技术设计、施工图设计桥梁设计方案的筛选A、明确各种高程规定；B、桥梁分孔和初拟桥型方案草图；C、方案初筛；D、详绘桥型方案；E、编制估算或概算；F、方案选定和文献汇总桥梁上的作用（直接作用和间接作用）按照随时间变化情况可以归纳为永久作用、可变作用和偶尔作用三种永久作用重要指结构重力，可变作用涉及汽车荷载、、人群荷载、温度作用等，偶尔作用涉及地震作用和撞击作用。作用效应组合：公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计。该设计体系规定了桥涵结构的两种极限装呀：承载能力极限状态和正常使用极限状态。桥涵结构设计分为持久状况、短暂状况和偶尔状况所谓极限状态：是指整个结构或者构件的某一特定状态，超过这一状态界线结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能规定。承载能力极限状态设计着重体现桥涵结构的安全性，正常使用极限状态设计则体现合用性和耐久性。第二章混凝土梁桥构造设计梁桥的分类从承重结构横截面形式上分类，混凝土梁式桥可分为板桥、肋梁桥和箱形梁桥从受力特点上看，混凝土梁式桥分为简支梁（板）桥、连续梁（板）桥和悬臂梁（板）桥按施工方法分类，又可分为整体浇筑式梁桥和预制装配式梁桥两类整体式简支板桥的构造（P31构造图—横断面纵断面钢筋布置）装配式板的横向连接方法有企口混凝土铰接和钢板连接两种（p34图2.62.7）预制装配式简支梁（p36图2.13）Ⅱ形（跨径6~12m）优点：施工稳定性好缺陷：螺栓连接，整体性差，模板复杂T形优点：结构简朴，整体性好，抗正弯矩能力强箱形（跨径40~80m）优点：合用于斜桥、弯桥，材料消耗少，工期短，稳定性好，抗扭刚度大缺陷：截面形心偏上，对承受负弯矩不利主梁间距的拟定（1.8m~2.3m）材料的用量最经济、运送吊装能力、翼板足够的刚度、尽也许减少预制的工作量、尽也许使用设计标准化常用的桥面板（翼缘板）横向连接有刚性接头和铰接接头桥面构造涉及哪些部分?桥面部分通常涉及桥面铺装、防水和排水设施、伸缩装置、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、和灯柱等构造伸缩缝的构造规定：1、在平行垂直轴线的两个方向，均能自由收缩2、牢固可靠3、保证行车平顺4、防止阻塞人行道常用尺寸人行道的宽度为0.75m或1m，当宽度规定大于1m时，按0.5m的倍数增长（表2.2）第三章混凝土梁桥的计算桥面板的计算p49-53横向分布系数（m）概念：表达某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数（通常小于1）计算方法杠杆原理法：假设桥面板在主梁上断开，当作简支梁和悬臂梁偏心压力法：把横隔梁视作刚性极大的梁（合用于具有可靠的横向联接，且桥的宽跨比B/l小于或接近0.5的情况，一般称为窄桥，用于计算跨中截面荷载横向分布系数m。）本章小结混凝土梁桥上部结构设计计算项目一般有主梁、横隔板和桥面板三个部分计算。根据结构构造不同，桥面板计算的力学模式有单向板、铰接悬壁板、悬壁板三种。在主梁计算中，应先根据荷载横向横向分布系数m拟定欲求主梁所承担的最大荷载值，再从桥梁的纵向结构力学的方法计算最不利的力值。第四章梁式桥的支座支座的作用：1传递上部结构的支承反力，涉及结构自重和可变作用引起的竖向力和水平力2保证结构在可变作用、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下变形。固定支座和活动支座的布置原则：有助于墩台传递纵向水平力。简易垫层座（抗变形性能差）橡胶支座板式橡胶支座（中小跨公路桥）盆式橡胶支座（大跨度连续梁桥）聚四氟乙烯滑板式橡胶支座（较大跨度的简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续桥梁）球冠圆板式橡胶支座（传力均匀，明显改善避免底座产生偏压、脱空等不良现象，不合用于公路桥涵在纵坡较大时）本章小结梁式桥设立底座的目的是为了将上部结构的支承反力（涉及竖向力和水平力）安全地传递至桥墩、桥台并能保证上部结构的自由变形梁式桥的支座一般提成固定支座和活动支座两种，两者的区别在于能否限制梁体的水平位移。支座布置应以有助于墩台传递纵向水平力为原则：对于坡桥，宜将固定支座布置在标高较低的墩台上；对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，宜将固定支座设立在靠近温度中心；对于特别宽的梁桥，应设立多向活动支座；对于处在地震地区的梁桥，宜选用可防震和减震支座，通常应保证由多个桥墩分担水平地震力。我国目前使用最广泛是橡胶支座，它一般可分为板式橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座、球冠圆板式橡胶支座和盆式橡胶支座四类。盆式橡胶支座以其承载能力大、水平位移量大，转动灵活等优点，适合大跨度桥梁第五章其他体系梁桥、斜拉桥和悬索桥悬臂梁桥分为三类：双悬臂梁桥、单悬臂梁桥（由锚跨和挂梁组成）T型钢构桥悬臂桥与简支梁桥相比，悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小，故可减小跨度内主梁的高度，从而可减少钢筋混凝土用量和结构自重，而这自身又导致了恒载内力的减小，但是梁上的翼缘受拉，可避免出现裂缝，雨水易侵入梁体，并且构造复杂。T型钢构桥定义：将悬臂梁桥的墩柱与梁体结合后便形成了带挂梁或带铰的结构特点：带挂梁的T型刚构桥型，属于静定结构，受力简朴明确，但在混凝土长期收缩徐变作用下和汽车荷载的冲击力作用下悬臂梁端会发生下挠，导致悬臂梁端与挂梁之间易形成折角；带铰的T型刚构桥型，铰的存在使左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不顺，温度变化时，易产生不均匀变形，引起较大次内力。牛腿：悬臂梁桥、T型刚构桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造。连续梁桥等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式。连续梁主梁的内力重要有三个，即纵向受弯、受剪以及横向受弯。纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪，竖向预应力抵抗受剪，横向预应力抵抗横向受弯纵向预应力筋，又称为主筋，用以保证桥梁在恒、活荷载作用下纵向跨越能力的重要受力钢筋。横向预应力筋，用以保证桥梁整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的重要受力钢筋。竖向预应力筋，重要作用是提高截面的抗剪能力。斜拉桥定义：重要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成荷载传递途径：斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传至索塔，再通过索塔传至地基。斜拉桥对主梁的多点弹性支承作用，因此在主梁承受荷载之前的斜拉索进行预张拉。斜拉桥与悬索桥的区别斜拉桥主梁上的荷载是通过锚固点直接传至斜拉索的，而在悬索桥中则是经吊杆传到柔性的承重主缆上的，因而两者结构刚度有较大的差别。悬索桥的承重主缆锚固在专设的锚碇上，主梁不承受轴力；而在斜拉桥中，主梁承受巨大的轴向力，形成偏心受压构件。斜拉桥通过调整斜拉索的拉力大小可以对主梁内力进行调整，以获得合理的额内力分布；悬索桥则无法办到。斜拉桥的刚度在很大限度上取决于斜拉索的刚度。因此，改变斜拉桥的初张力、间距和数量，不仅可以调节主梁的截面内力，也可以改变桥梁的刚度而悬索桥的刚度则不易改变。索力调整是是斜拉桥主梁受力均匀，以达成经济。安全的重要措施。斜拉索是斜拉桥的重要承重部分，承受相称大的拉应力。斜拉索的纵向布置方式：辐射形、竖琴形、扇形（p100图5.35）斜拉索的横行布置方式：单索面、竖向双索面、斜向双索面（图5.36）斜拉桥的结构体系：飘浮体系（塔墩分离、塔梁分离）、支承体系、塔固结体系、刚构体系悬索桥（P107图5.46）定义：用悬挂在塔架上的强大缆索作为重要承重结构的桥梁。主缆是由高强度镀锌平行钢丝索组成。本章小结在悬臂体系和连续体系梁桥中，由于支点负弯矩的存在，减小了跨中截面的正弯矩值，故这两种体系梁桥的跨越能力都比简支梁桥要大。悬臂梁桥和T型刚刚构桥在长期的使用过程中，由于悬臂梁端会发生徐变下挠，导致悬臂端与挂梁或铰之间易形成折角，增大冲击作用，导致行车不顺，同时伸缩缝的解决和养护都比较困难。牛腿是悬臂体系中挂梁与悬臂间的搁置构造，它是上部结构中的薄弱部位，应对其初拟尺寸和配筋进行强度验算，斜筋和水平钢筋的设计应适当富余些，并且在牛腿部分还应布置较密的箍筋和纵向水平钢筋。斜拉桥重要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。主梁可采用混凝土结构、钢结构和混凝土-钢组合结构，索塔大都采用混凝土结构，而斜拉索则采用高强材料（高强钢丝或钢铰线）制成。主梁在斜拉索的各点支承作用下，就像多跨弹性支承的连续梁同样，使弯矩值得大大地减少，提高了俏丽的跨越能力；斜拉索轴力产生的水平分力对主梁产生预压力，这种预压力对混凝土主梁有利，对钢主梁不利。斜拉桥常见的孔跨布置方式常用的有辐射形、竖琴形和扇形这三种基本形式；扇形布置在设计中获得广泛应用。悬索桥是以受拉大缆为重要承重构建的桥梁结构。当设计的桥梁跨度在800m及以上时，悬索桥总是被优先考虑的桥型。悬索桥是目前所有桥型中跨越能力最大的一种桥型。第六章混凝土桥梁的施工简支梁桥的重要施工方法：就地浇铸法、预制安装法混凝土构件基本施工工艺流程支立模板—钢筋骨架成型—浇筑及振捣混凝土—养护及拆除模板浇筑及振捣混凝土涉及混凝土搅拌—混凝土运送—浇筑混凝土（宜分层浇筑）—振捣密实四个工序后张法预应力混凝土简支梁的制造工艺特点先浇筑混凝土，并在构件体内按预应力筋的位置留出相应的孔道，待强度达成规定的强度后，在预留孔道中穿入预应力筋张拉，并运用锚具把张拉后的预应力筋锚固在构件端部，依靠锚具将预应力传给混凝土，从而产生预应力。最后在孔道中灌入水泥浆，使预应筋与混凝土形成整体。先张法在浇筑混凝土张拉预应力筋，并将张拉预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土。待混凝土强度达成不低于混凝土设计强度的75%，保证预应力筋与混凝土足够粘结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土产生预应力的施工工艺。装配式简支梁构件的运送和安装预制构件的运送从工地预制场至桥头的运送，称为场内运送从预制构件厂至施工现场的运送称场外运送预制构件的安装常见方法：1、自行式吊车架梁2、浮吊船架梁3、跨墩龙门式吊车架梁4、宽穿巷是架桥机架梁5、联合架桥机架梁悬臂梁和连续梁体系梁桥的施工逐孔施工法2、节段施工法3、顶推施工法顶推施工法合用于建造跨度40~60m的多跨等高度连续梁桥，当跨度更大时就需要在桥跨间设立临时支承墩。多点顶推可以免用大规模的顶推设备，并能有效地控制顶推梁的偏心。可以从两岸向跨中方向顶推，但造价高，较少采用。本章小结混凝土构件基本施工工艺流程：支立模板—钢筋骨架成型—浇筑及振捣混凝土—养护及拆除模板等，这无论对于简支梁桥，还是悬臂梁桥或连续梁桥来说，都是相同的。混凝土梁桥最重要的施工方法有两种：其一就是就地浇筑法，它是把基本施工工艺流程的内容放到桥孔位置去做，这就需要在桥孔处搭设脚手架或者采用移动式支架，竣工后，再将它们拆除；其二是预制安装法，它需要配置运送和吊装机械设备，将场内或工厂预制好的构件安放到桥孔处的设计位置。后张法预应力混凝土简支梁属于预制构件，应采用预制安装法施工，在制作过程中，除了完毕基本施工工艺流程的内容外，尚须事先在混凝土梁体内制造穿力筋的孔道，但混凝土达成所规定的强度后，便张拉预应力筋，随即锚固，向孔道内压浆和在梁的端部将锚头用混凝土固封。先张法预应力混凝土简支板亦属预制构件，它与后张法预应力构件不同的是需要在预制场地上建造专门的张拉台座，在每条生产线上可以同时制造若干块简支板构件，在浇筑混凝土之前，应预先张拉筋，并临时锚固在张拉台上，待混凝土达成了预定的强度后，再从台座上放松预应力筋，使每个构件得到预压力，然后从每个构件的两端割断外露的力筋。采用悬臂拼接法施工时，节段间的接缝有湿接缝和胶接缝等方法，胶接缝易于密贴，提高结构的抗剪能力、整体刚度和不透水性，但规定梁的制作精度高。第七章拱桥拱桥与梁桥的区别：（1）有无水平推力（拱有水平推力而梁桥没有）（2）拱桥：偏心受压；梁桥：受压为主矢跨比：拱桥中拱圈的净矢高与净跨径的之比拱桥的重要优点：eq\o\ac(○,1)跨越能力较大；eq\o\ac(○,2)能充足地取材；eq\o\ac(○,3)耐久性能好，维修、养护费用少；eq\o\ac(○,4)外形美观eq\o\ac(○,5)构造简朴拱桥的重要缺陷：eq\o\ac(○,1)自重较大；eq\o\ac(○,2)随着跨径和桥高的增大，支架或者其他辅助设备的费用也大大增长，从而增长了拱桥的总造价；3由于拱桥的水平推力较大，在连续多孔的大、中桥梁中，为防止一孔破坏而影响全桥的安全，需要采用负载的措施；4与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高，当用于城市立交及平原地区的桥梁时，因桥面标高提高，从而使两岸接线长度增长，或者使桥面纵波增大，既增大了造价又对行车不利。因此也使拱桥的合用范围受到一定的限制。拱桥的基本组成拱桥的上部结构由主拱圈和拱上建筑组成，主拱圈是重要承重结构，拱上建筑可采用实腹式和空腹式两种。下部结构由桥墩、桥台及基础等组成。实腹式拱上建筑空腹时拱上建筑（拱式上拱建筑、梁式上拱建筑）净跨径（l0）每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离计算跨径(l)两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离净矢高(f0)从拱顶截面下缘至相邻梁拱脚截面下缘最低点的连线的垂直距离计算矢高(f)从拱顶截面形心至相邻梁拱脚截面形心的连线的垂直距离矢跨比(D或D0)拱桥中拱圈（或拱肋）的净矢与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比，即D0=f0/lo或D=f/l≥1/5为抖拱，<1/5为坦拱伸缩缝和变形缝的区别在相对变形较大的位置设立伸缩缝，相对变形的较小的地方设立变形缝伸缩缝宽2~3m，其缝内填料可用锯末屑与沥青按1:1的比例制成预制板，也可用沥青砂等其他材料。变形缝不留缝宽，其缝可干砌、用毛毡隔开或用低标号砂浆砌筑排水设立：规定透过桥面铺装渗入到拱腹的雨水及时排除。桥面雨水的排除，除桥梁设立纵坡和桥面设立横坡外，一般还沿桥面两侧缘石边沿设立泄水管。防水层的应沿拱背护拱、侧墙铺设。防水层在全桥范围内不宜断开，在通过伸缩缝或变形缝处应妥善解决，使其既能防水又可以适应变形。本章小结拱桥在竖向荷载作用下，其两端支承除了有竖向反力外，还将产生水平推力，这将使拱内产生轴向压力，从而减小了拱顶处弯矩。拱桥上部结构由主拱圈和拱上建筑组成，主拱圈是重要承重结构。拱桥总体总体设计拟定结构体系及结构形式，桥梁长度及分孔，桥梁的设计标高和矢跨比等几项内容。其中，拟定设计标高一项又涉及桥面标高、拱顶底面标高、起拱线标高和基础底面标高等具体内容。拱桥常用的拱轴线型有圆弧线、悬链线和抛物线，但以悬链线最抱负，由于这种拱轴线是与荷载作用下的压力线吻合，理论上拱圈截面只受轴向压力，而无弯矩作用。第八章混凝土拱桥的施工拱圈混凝土的浇筑涉及连续浇筑，分段浇筑，分环、分段浇筑本章小结混凝土拱桥主拱圈的施工方法重要有三大类：就地浇筑法（有支架施工，悬臂浇筑法）预制安装法（缆索吊装。伸臂式吊机悬臂拼装）转体施工法（平面转体施工，竖向转体施工）有支架施工中支架形式有：满布立柱式拱架、撑架式拱架、三铰式拱架和钢拱架，前三种一般用木材制造，合用于中、小跨径拱桥，后一种一般用在大跨径拱桥的施工上。在支架上进行主拱圈的混凝土浇筑要注意：1、以对称、均匀和拱架变形小为原则；2、对于大跨径拱桥宜采用分层分段浇筑和留出间隔槽，具体位置可通过计算分析和遵循施工技术规范中的规定；3、对于多孔连续拱桥还应注意相邻孔之间的对称均匀施工。卸架的程序是：对于满布式拱架的小跨径拱桥，可以从拱顶开始，逐渐向拱脚对称卸落；对于大跨径主拱圈，可以从两边L/4处逐次对称向拱脚和拱顶均匀卸落。缆索吊装施工的重要设备是缆式起重机，它由主索、工作索、塔架和锚固装置四个基本部分组成。拱肋合拢温度应符合设计规定，如设计无