第十讲桥梁工程

第十讲桥梁工程共八十二页2跨越(kuàyuè)峡谷共八十二页3跨越(kuàyuè)江河共八十二页4跨越(kuàyuè)其它线路共八十二页510.1桥梁的组成(zǔchénɡ)和分类10.1.1桥梁的基本组成一、桥梁一般由五个“大部件”与五个“小部件”组成

五个“大部件”为：

1、桥跨结构；2、支座系统；

3、桥墩；4、桥台；

5、墩台基础。

五个“小部件”为：

1、桥面(qiáomiàn)铺装；2、排水防水系统；

3、栏杆；4、伸缩缝；

5、灯光照明。共八十二页6二、桥梁五大部件(bùjiàn)的功能

1、桥跨结构：是线路中断时跨越障碍的主要承载结构，又称上部结构。

2、支座系统：用来支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台(dūntái)上。

3、桥墩：是在河中或岸上支承桥跨结构的建筑物。

4、桥台：设在桥的两端，一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨结构端部。

5、墩台基础：是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。桥梁墩台与基础又称为下部结构。共八十二页7三、桥梁(qiáoliáng)专业术语

1、低水位：指枯水季节的最低水位。

2、高水位：指洪峰季节河流中的最高水位。

3、设计洪水位：指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。

4、净跨径：对于梁式桥是指相邻两个桥墩（或桥台）之间的水平(shuǐpíng)净距，通常用l0表示。共八十二页8三、桥梁(qiáoliáng)专业术语

5、总跨径：是指各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径（∑l0）反映了排泄洪水的能力。

6、计算跨径：对于具有(jùyǒu)支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，通常用l表示。共八十二页9

7、桥梁全长：指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，以L表示。

8、桥梁高度：指桥面与低水位之间的高差。

9、桥下净空高度：是指设计洪水位或计算通航(tōngháng)水位至桥跨结构最下缘之间的距离，用H表示。

10、建筑高度：指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。三、桥梁(qiáoliáng)专业术语共八十二页10

11、净矢高：是指从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。

12、计算矢高：是指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。

13、矢跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比。

14、计算跨径：相邻拱脚截面形心点之间的水平(shuǐpíng)距离。

15、净跨径：每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。三、桥梁(qiáoliáng)专业术语共八十二页1110.1.2桥梁(qiáoliáng)的主要类型按结构体系划分，桥梁(qiáoliáng)的主要类型有：1、梁式桥用梁或桁架梁作主要承重结构的桥梁。其上部结构在铅垂向荷载作用下，支点只产生竖向反力。

按上部结构的静力体系可分为简支梁桥，连续梁桥和悬臂梁桥。按主要承重结构的形式可分为实腹梁桥和桁架梁桥两大类。

按上部结构的材料可分为木梁桥、石梁桥、钢梁桥、钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥以及用钢筋混凝土桥面板和钢梁构成的结合梁桥等。其中，木梁桥和石梁桥只用于小桥；钢筋混凝土梁桥用于中、小桥；钢梁桥和预应力混凝土梁桥可用于大、中桥。

共八十二页1210.1.2桥梁的主要(zhǔyào)类型a、简支梁桥：由一根(yīɡēn)两端分别支撑在一个活动支座和一个铰支座上的梁作为主要承重结构的梁桥，属于静定结构。是梁式桥中应用最早、使用最广泛的一种桥形。其构造简单，架设方便，结构内力不受地基变形，温度改变的影响。简支梁桥简支桁梁桥共八十二页1310.1.2桥梁(qiáoliáng)的主要类型b、连续梁桥

两跨或两跨以上连续的梁桥，属于超静定体系。连续梁在恒活载作用下，产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用，使内力状态比较均匀合理，因而梁高可以减小，由此可以增大桥下净空，节省材料，并且因为跨中截面的弯矩减小，使得桥跨可以增大。连续梁桥通常是将3～5孔做成一联，在一联内没有桥面接缝(jiēfénɡ)，行车较为顺适。连续梁桥共八十二页1410.1.2桥梁(qiáoliáng)的主要类型c.悬臂梁桥：以一端或两端向外自由悬出的简支梁作为上部结构主要承重构件的梁桥。悬臂梁桥有单悬臂梁和双悬臂梁两种。单悬臂梁是简支梁的一端从支点伸出以支承(zhīchénɡ)一孔吊梁的体系。双悬臂梁是简支梁的两端从支点伸出形成两个悬臂的体系。其构造比较复杂、行车不够平顺，目前已较少采用。

悬臂梁桥共八十二页152、拱式桥

它的主要承重结构是拱圈或拱肋，这种结构在竖向荷载作用下，桥墩(qiáodūn)或桥台将承受水平推力。共八十二页163、刚架桥

主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合(jiéhé)在一起的刚架结构，与柱的连接处具有很大的刚性。共八十二页174、缆索承重桥

这种桥梁用缆索作为主要承重结构(jiégòu)，即通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。

共八十二页185、斜拉桥

用锚在塔上的多根斜向钢缆索吊住主梁的桥.因主梁为缆索多点悬吊，内力小，建筑(jiànzhù)高度低，施工方便，跨越能力大(扇形、竖琴形和辐射形）。共八十二页1910.2中国古代桥梁(qiáoliáng)的辉煌和衰落古罗马渡槽(dùcáo)拱桥共八十二页20安济桥建于隋代（公元(gōngyuán)581－618年），由著名匠师李春设计和建造。安济桥全长为64.4米，主拱净跨37.02米，拱矢7.23米，距今已有1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。共八十二页21赵州(zhàozhōu)安济桥（1）采用圆弧拱形式，改变了我国大石桥多为半圆形拱的传统。我国古代石桥拱形大多为半圆形，这种形式比较优美、完整，但也存在两方面的缺陷：一是交通不便，半圆形桥拱用于跨度比较小的桥梁比较合适，而大跨度的桥梁选用半圆形拱，就会使拱顶很高，造成桥高坡陡、车马行人过桥非常不便。二是施工不利，半圆形拱石砌石用的脚手架就会很高，增加施工的危险性。为此，李春和工匠们一起创造性地采用了圆弧拱形式，使石拱高度大大降低。赵州桥的主孔净跨度为37.02米，而拱高只有7.25米，拱高和跨度之比为1:5左右，这样就实现了低桥面(qiáomiàn)和大跨度的双重目的，桥面(qiáomiàn)过渡平稳，车辆行人非常方便，而且还具有用料省、施工方便等优点。共八十二页22赵州(zhàozhōu)安济桥（2）把以往桥梁建筑中采用的实肩拱改为敝肩拱，即在大拱两端各设两个小拱，这种大拱加小拱的敝肩拱具有(jùyǒu)优异的技术性能：第一增加泄洪能力，减轻洪水季节由于水量增加而产生的洪水对桥的冲击力。古代佼河每逢汛期，水势较大，对桥的泄洪能力是个考验，四个小拱就可以分担部分洪流，据计算四个小拱可增加过水面积16％左右，大大降低洪水对大桥的影响，提高大桥的安全性。共八十二页23赵州(zhàozhōu)安济桥第二敝肩拱比实肩拱可节省大量土石材料，减轻桥身的自重，据计算四个小拱可以节省石料26立方米，减轻自身重量700吨，从而减少桥身对桥台和桥基的垂直压力和水平推力，增加桥梁的稳固。第三增加了造型的优美，四个小拱均衡对称(duìchèn)，大拱与小拱构成一幅完整的图画，显得更加轻巧秀丽，体现建筑和艺术的完整统一。第四符合结构力学理论，敝肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利的状况，可减少主拱圈的变形，提高了桥梁的承载力和稳定性。共八十二页24赵州(zhàozhōu)安济桥（3）采用单孔。我国古代的传统建筑方法，一般比较长的桥梁往往采用多孔形式，这样每孔的跨度小、坡度平缓，便于修建。但是多孔桥也有缺点，如桥墩多，既不利于舟船航行，也妨碍洪水宣泄；桥墩长期受水流冲击、侵蚀，天长日久容易塌毁。因此(yīncǐ)，李春在设计大桥的时候，采取了单孔长跨的形式，河心不立桥墩，使石拱跨径长达37米之多。这是我国桥梁史上的空前创举。共八十二页25伸臂式木梁桥：用木梁像斗拱那样(nàyàng)多层重叠外挑，或加上斜撑以增加悬挑能力直至在跨中合拢形成拱形桥梁。共八十二页26大渡河铁索桥：该桥跨长101m，桥宽2.8m，采用3根粗如碗口、平均长127.45m的铁链作为(zuòwéi)承重索，其中9根做桥面，4根做两边的扶手，上铺木板桥面，是由川如藏的重要通道。共八十二页27英国Coalbrookdale桥1779年建造的第一座跨度为30.65m的铸铁拱桥，标志着西方用木石(mùshí)建造桥梁时代的终结。10.3世界近代桥梁的发展(fāzhǎn)概况共八十二页2810.3世界近代桥梁(qiáoliáng)的发展概况1760年英国工业革命后科学技术迅猛发展，包括近代炼钢法的诞生，使19世纪成为铁桥和钢桥的时代。在木桁架的启发下，1857年德国工程师Geber建造了跨度为131m的第一座钢桁架桥。与此同时，记载中国铁索桥的文献传入欧洲，出现了西方用钢缆为主索的柔性钢悬索桥。1883年纽约布鲁克林桥（主跨486m的公路(gōnglù)悬索桥）和1890年苏格兰福斯湾桥（主跨520m的铁路悬臂钢桁架桥）代表了19世纪钢桥的最高成就。共八十二页29布鲁克林桥：横跨纽约东河(dōnɡhé)，连接着布鲁克林区和曼哈顿岛，1883年5月24日正式交付使用。大桥全长1834米，主跨486m,桥身由上万根钢索吊离水面41米，是当年世界上最长的悬索桥，也是世界上首次以钢材建造的大桥，

共八十二页30苏格兰福思湾桥铁路悬臂(xuánbì)钢桁架桥共八十二页3110.3世界近代桥梁(qiáoliáng)的发展概况进入20世纪后，随着钢筋混凝土材料逐步从房屋建筑应用到桥梁建设(jiànshè)，1875年法国人莫尼埃建成第一座跨度为16m的钢筋混凝土梁桥。由于养护方便，100m以内的中小跨度桥梁范围内，钢筋混凝土简支梁桥、带挂孔的悬臂梁桥以及拱桥逐渐代替了小跨度的钢桥，成为20世纪上半叶中小跨度桥梁的主流桥型。20世纪30年代另一个重大成就是大跨度悬索桥和拱桥的发展。1931年的华盛顿桥（1006m)和1937年的旧金山金门大桥(1280m)是突出代表。20世纪上半叶还必须提到的拱桥成就有：Bayonne钢拱桥（503.6m)、镰刀形拱桥（1930年）和主跨503m的悉尼钢拱桥（1932年）。共八十二页32华盛顿桥（1006m)共八十二页33旧金山金门大桥(jīnméndàqiáo)(1280m)共八十二页34Bayonne钢拱桥(gǒngqiáo)（503.6m)共八十二页35Salginatobel桥(镰刀形拱桥(gǒngqiáo)）共八十二页36悉尼(xīní)钢拱桥（503m）共八十二页37在列强入侵时期鸦片战争以后，帝国主义列强开始在中国设立租界，进而(jìnér)修筑铁路，开挖矿山，大肆掠夺中国的资源，也引入了西方的桥梁技术。中国第一条铁路是1881年由唐山至胥各庄全长10km的铁路，其中包括全长671m跨越滦河的铁路桥。1889年，外商在唐山设立中国第一座水泥厂，开始建造混凝土桥墩台和钢筋混凝土梁桥。与此同时，在上海、天津等的租界中，西方工程师也主持建造了一些钢桥。如上海外白渡桥以及天津开启桥（1927年，原名万国桥，后改名为解放桥）。10.4中国近代桥梁(qiáoliáng)的发展概况共八十二页38上海外白渡桥共八十二页39天津(tiānjīn)解放桥共八十二页4010.4中国近代(jìndài)桥梁的发展概况民国时期的发展(fāzhǎn)杭州钱塘江公铁大桥：是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥，由茅以升先生主持修建，由16孔65.84m的钢桁架组成，全长1453m。共八十二页41上海四川路桥上海西藏路桥在20～30年代，上海租界工务局在建设跨越苏州的乍浦路桥、四川路桥、河南路桥和西藏路桥时，采用(cǎiyòng)当时先进的钢筋混凝土悬臂梁桥结构，成为中国城市桥梁建设中的代表作。共八十二页4210.4中国(zhōnɡɡuó)近代桥梁的发展概况新中国建设(jiànshè)初期的成就武汉长江大桥正桥由3联9孔跨度各为128米的连续梁组成，共长1155.5米，连同公路引桥总长1670.4米，于1957年建成通车。共八十二页43武汉长江大桥被誉为“万里长江第一桥”的武汉长江大桥是中国第一座横跨长江的桥梁，同时也是我国第一座复线铁路、公路两用桥。这座于1955年9月动工，1957年10月15日正式(zhèngshì)通车的大型桥梁，横卧于汉阳龟山和武昌蛇山之间的长江江面之上，犹如一道飞架的彩虹，在长江天堑上铺成了一条坦途。一句“一桥飞架南北，天堑变通途”便道出了武汉长江大桥的建成通车对沟通中国南北交通的重要意义共八十二页44

南京长江大桥：1968年建成，是新中国第一座依靠自己的力量设计施工建造而成的铁路(tiělù)、公路两用桥。共八十二页南京长江大桥南京长江大桥江中正桥为钢桁梁结构，共有9墩10孔，共有10孔（1×128米+9×160米），由1孔128m简支钢桁梁和3联（3孔为一联）9孔跨度各160m连续钢桁梁组成，主桁采用带下加劲弦杆的平行(píngxíng)弦菱形桁架，采用悬臂拼装法架设。每个桥墩高80米，每墩底部面积400多平方米，比一个篮球场还大，墩与墩之间的距离除北岸第一孔是128米外，其余9孔均为160米，桥下可行万吨巨轮。正桥两端有4座70多米高的桥头堡。45共八十二页46在60年代，由于三年自然灾害的影响，资金和钢材十分匮乏，拱桥成为这一时期中国公路桥梁的主要桥型。与此同时，西方的斜拉桥技术传入我国，上海和重庆开始研究建造这种新型桥梁。1976年唐山大地震后，为修复(xiūfù)地震破坏的桥梁，开始了桥梁的抗震研究。1978年第一座跨度为40m的预应力混凝土连续梁桥—滦河公路桥建成。1980年，国内跨度最大的预应力混凝土T型钢构桥，主跨174m的重庆长江大桥建成通车。10.4中国近代桥梁(qiáoliáng)的发展概况新中国建设初期的成就共八十二页滦河公路桥：国内第一座按10度高烈度设防的预应力混凝土连续梁公路桥。桥全长979.51m，上部结构由6联24孔连续梁组成，每联为4x40mT型梁。每孔设4片主梁，桥宽9m。下部结构基础为钻孔灌注桩高桩承台；U型桥台；主梁支承采用滑动盆式支座(zhīzuò)以形成“漂浮体系”；梁端与桥台间设有D型橡胶护弦，用以减震消能。1978年建成。共八十二页河南(hénán)前河桥云南红旗(hóngqí)桥共八十二页49洛阳(luòyánɡ)龙门桥：跨径为60+90+60的石拱桥，桥宽12.6米，拱矢高1/8、主拱圈为等截面悬链线、拱圈厚1.1米，两端各有6米石拱作为桥下立交通道，于1961年建成。共八十二页50巫山龙门桥：是中国(zhōnɡɡuó)第一座采用无平衡重转体法施工的拱桥。主桥为一孔122米钢筋混凝土箱形拱，全长197米、桥宽7+2×2米（人行道），于1987年10月建成共八十二页51乌巢拱桥(gǒngqiáo)：全长241米、桥宽8米、主跨为120米的双肋石拱桥，腹拱为9孔13米、南岸引桥3孔13米，北岸引桥1孔15米。于1990年建成通车。共八十二页52开封黄河(huánɡhé)大桥：桥全长4475.09米，共108孔，其中77孔为跨径50米预应力混凝土简支T型梁，其余31孔跨径为20米。桥宽18.5米，机动车道12.3米，非机动车道（人行道）两侧各3.1米，于1989年建成。共八十二页53东营黄河大桥：是我国第一座钢斜拉桥、大桥全长2817.46米、主桥长682米、为5孔连续钢斜拉桥、引桥长2135.46，为71孔30米先张法预应力混凝土箱梁桥。桥面(qiáomiàn)总宽19.5米、其中车行道宽16米，于1987年9月建成通车。共八十二页法国(fǎɡuó)诺曼底大桥（856m，斜拉桥，1995年）10.5世界现代(xiàndài)桥梁的发展共八十二页丹麦(dānmài)大海带桥（1624m，悬索桥，1997年）共八十二页日本明石海峡(hǎixiá)大桥（1991m，悬索桥，1998年）共八十二页日本多多罗(duōluó)大桥（890m，斜拉桥，1999年）共八十二页58南浦大桥竣工通车于1991年12月1日，总长8346米，主桥长846米，跨径423米，通航净高46米，桥下可通行5.5万吨巨轮(jùlún)。它是目前世界上第四大双塔双索面斜拉桥，呈“H”形的主桥塔高150米，南浦大桥是黄浦江的第一座大桥，宛如一条巨龙横卧浦江之上，使上海人圆了“一桥飞架浦江”的梦想。共八十二页上海杨浦大桥(yánɡpǔdàqiáo)共八十二页上海杨浦大桥(yánɡpǔdàqiáo)杨浦大桥(yánɡpǔdàqiáo)是黄浦江上的第二座大桥，是世界最大跨径的双塔双索面斜拉桥，大桥以其线条流畅、动感强烈的设计造型横跨浦江，成为上海的一个门户特征。工程全长7554米，其中主桥长1172米，为一跨过江的双塔双索面斜拉桥，采用钢梁一钢筋砼预制板相结合的叠合梁结构。主孔跨径为602米。主塔标高220米，呈钻石状，采用钢筋砼结构。桥塔两侧各设32对共256根钢索。主桥桥面宽30.35米，为双向六车道。60共八十二页61香港青马大桥：全长2.16km，该桥是公路(gōnglù)（双向，每方向3车道）/铁路（双向）悬索桥，主跨1377米，于1997年5月完工。共八十二页62广东(guǎngdōng)虎门大桥该桥连接广珠和广深高速公路，全桥包括主航道悬索桥和辅航道连续刚构桥。主航道为单跨钢箱梁悬索桥，主跨888m，桥面设六车道。该地区为强台风区，桥面处设计风速达61m/s，加劲梁采用扁平流线型钢箱梁，以便有良好的抗风稳定性，主缆直径68.7cm。国内首次采用127丝预制束股进行架设。锚碇为重力式锚，特别是西岸利用暗礁岩石露头，施工(shīgōng)中采用地下连续墙作为施工(shīgōng)防水结构来施工(shīgōng)嵌岩重力锚。国内首次在钢箱梁和锚室内采用了自动抽湿系统,1997年建成通车。共八十二页63广东虎门(hǔmén)大桥（888m)共八十二页四川万县长江大桥：1997年建成，是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥全长856.12米，主拱圈(ɡǒnɡquān)为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420米，桥面宽24米，为双向四车道，是世界最大跨径的混凝土拱桥。64共八十二页65九江长江大桥共八十二页九江长江大桥九江长江大桥于1993年1月16日建成，是京九铁路和合九铁路的“天堑通途”，为双层双线铁路、公路两用桥。铁路桥长7675米，公路桥长4460米，其中江上正桥长1806米，10个桥墩，11孔钢梁，不论长度(chángdù)和跨度为160米的普通钢桁梁外，主航道为三孔刚性桁、柔性拱，桁高16米，跨度为180米，中间一孔最大跨度达216米，最大知高32米。采用十五锰钡钒氮高强度低合金钢种制造，钢板最大厚度为56毫米，并用直径27毫米的高强度螺栓铆接钢梁杆件。66共八十二页南京长江二桥（2001年）南京长江大桥：全长21.337公里，由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成(zǔchénɡ)。其中：南汊大桥为钢箱梁斜拉桥，桥长2938米，主跨为628米，该跨径目前居同类桥型中“国内第一，世界第三”；北汊大桥为钢筋混凝土预应力连续箱梁桥，桥长2158.4米，主跨为3×165米，该跨径在国内亦居领先。全线还设有4座互通立交、4座特大桥、6座大桥。设计标准：双向六车道高速公路；共八十二页上海卢浦大桥(dàqiáo)（2003年）共八十二页卢浦大桥(dàqiáo)上海卢浦大桥是当今世界第一钢结构拱桥，是世界上跨度最大的拱形桥。它也是世界上首座完全采用焊接工艺连接的大型拱桥（除合拢接口采用栓接外），现场焊接焊缝总长度达4万多米，接近(jiējìn)上海市内环高架路的总长度。卢浦大桥全长3900米，主拱桥长550米，拱顶高于江面100米。比1977年建成的世界上主拱桥第二长美国Fayetteville新河谷桥长32米，完工于2003年6月28日，建成时曾经号称“世界第一拱”。69共八十二页10.6特色桥梁(qiáoliáng)一览70共八十二页杭州湾大桥(中国(zhōnɡɡuó))：世界最长的跨海大桥

全长36公里，是目前世界上最长的跨海大桥，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里，已经成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥候选世界纪录，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛(qīnɡdǎo)胶州湾大桥是目前世界上最长的跨海大桥后世界第三长的桥梁。共八十二页半坡大桥(韩国(hánɡuó))：会喷泉的的大桥2008年9月9日，韩国首都首尔的半坡大桥完成扩建——在桥身两侧安装(ānzhuāng)了10000个喷泉口。改建后，吸引了众多游客前来观看这座每秒喷出数万吨水流的喷泉大桥。共八十二页米卢大桥(法国)：世界(shìjiè)最高的运输大桥

在法国南部的小湖山谷上空342米处，建有一座好似飞过谷底的大桥——米卢大桥。这座旷世(kuàngshì)大桥比埃菲尔铁塔还要高，花费了3年时间修建，于2004年正式通车。站在桥上俯瞰河谷别有一番情趣，当有雾气在桥下山谷萦绕时，会让你感到一阵炫目。共八十二页哈德森波纹(bōwén)(新加坡)：最动感人行天桥高36米的哈德森波纹桥是新加坡最高的人行天桥，300米长的大桥连接(liánjiē)了花柏山公园和直落布兰雅山公园，其波纹状的设计给人一种视觉上的冲击。共八十二页翻滚(fāngǔn)桥(英国)：会打卷的桥

石南花芯研究室设计的打卷的桥位于伦敦帕丁顿区。平时(píngshí)看起来就是一座普通的钢结构人行桥，但在船只通过河面时，桥身可以卷起成圈状，以便船通过。12长的桥身由八段钢架构成，内部安置有液压油泵，驱使桥身完成蜷曲的动作。共八十二页奥利维尔大桥(巴西)：世界(shìjiè)首