桥工复习知识点

第一篇桥梁组成及其概念上部结构：指桥跨结构，跨越障碍的部分，包括桥跨结构和桥面结构作用:跨越障碍，承受桥面荷载和交通荷载下部结构：指桥跨以下的支撑结构，包括桥墩桥台和桥墩台以下的基础部分作用：将上部结构和其承受的交通荷载传入地基的结构物桥跨结构：是线路中断时跨越障碍的主要承重结构桥台：位于桥孔始尽端或桥梁两端并与路基相连接的支撑上部结构的和承受桥头填土侧压力支挡桥台背后填土的作用分类：重力式桥台轻型桥台框架式桥台组合式桥台承拉式桥台锥形护坡：路堤与桥台衔接处和桥台两侧设置的石砌锥形护坡，保证迎水部分路堤边坡的稳定水位：枯水季节最低水位称为低水位，洪峰季节河流中最高水位是高水位。桥梁设计中，按规定的设计洪水频率计算所得的高水位称为设计洪水位净跨径：梁式桥里指的是设计洪水位上相邻的两个桥墩之间的净距l0；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。总跨径：多孔桥梁中各孔净跨径的和，也称桥梁孔径，反映了桥下宣泄洪水的能力计算跨径：对于有支座的桥梁，指的是桥跨结构相邻及两个支座中心之间的距离l；对于拱式桥，是两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离桥梁全长：是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离桥梁高度：桥面与低水位之间的高差或为桥面于桥下线路路面之间的距离桥下净空高度：设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离建筑高度：桥上行车路面高程至桥跨结构最下缘之间的距离净矢高：: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f0计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离f矢跨比：拱桥中拱圈的计算矢高f与计算跨径l之比，也即矢拱度桥梁的主要类型梁式桥：竖向荷载作用下无水平反力，由于外力作用方向与承重结构轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构相比，量内产生的弯矩最大，跨径一般25米以下，采用预应力简支梁桥时一般不超50米拱式桥：承重结构是拱圈或拱肋。竖向力作用下桥墩或桥台承受水平推力，这种水平力将显著抵消荷载所引起在拱圈内的弯矩作用。与梁桥相比弯矩和变形小。拱桥承重结构以受压为主，通常采用抗压能力强的圬工材料。对下部结构和地基要求很高，施工也比梁桥困难钢架桥：主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的钢架结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性。竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处也有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。利于降低线路交叉处或跨越通航江河时降低路面高程，但梁柱刚接处较易裂缝悬索桥：传统悬索桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要的承重结构。竖向荷载作用下通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就要在两岸桥台的后方修筑非常大的锚碇结构。悬索桥也具有水平反力。悬索桥成卷的钢缆易于运输，结构组件较轻便于无支架悬吊拼装。斜拉桥：斜索塔柱主梁。斜拉索将主梁多点吊起2，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。这样工作的主梁像是多点弹性支撑的连续梁一样工作，从而使主梁尺寸大大减小，减轻结构自重和节省材料，大幅增加桥梁的跨越能力。与悬索桥相比，结构刚度大，结构变形小，抵抗风振的能力比悬索桥好。组合体系桥梁：梁和拱共同合作。吊杆将梁向上吊住减少梁中弯矩，拱的水平推力由梁来承受，这样对于墩台的要求就与一般简支梁桥一样、按用途分：公路桥，铁路桥，公路铁路桥，人行桥，农桥按跨径分：特大桥，大桥，中桥，小桥按承重结构分：圬工桥，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，钢桥和木桥按跨越障碍性质：跨河桥，跨线桥，高架桥，栈桥按上部结构的行车道位置：上承式，中承式，下承式第三章公路桥梁的设计应符合技术先进，安全可靠，适用耐久，经济合理，造型美观，有利环保，因地制宜，就地取材，便于施工养护桥梁设计的基本要求：①使用上的要求（满足通航，行车，行人和泄洪等）②经济上的要求（使用中的运营条件以及养护和维修）③结构尺寸和构造要求④施工上的要求⑤美观上的要求8个调查：桥梁使用任务、桥位附近地形、桥位地质状况、河流水文、建筑材料来源、施工单位技术水平、气象资料、桥位上下游有无其他桥设计工作分为前期工作阶段和设计工作阶段。前者分为工可和预可，后者分为初步设计、技术设计、施工图设计工程预可行性研究（有设想）：建桥理由和工程建设的重要性和必要性，技术上的可行性，选定桥位和建设模型工程可行性研究（基本落实）：预可被审批之后，进一步研究工程技术上的可行性和投资上的可行性总跨径确定：参照水文计算，总跨径必须保证桥下有足够的排洪面积，使河床不致遭受过大的冲刷；并根据河床土壤性质和基础的埋置情况，结合河床的允许冲刷深度，适度缩短桥梁的总长度分孔：分跨跨度的合理、跨河通航或净高净空的要求、考虑河床等地貌及避开较复杂地质情况、经济合理横坡排水：从桥面中央倾向两侧1.5%——3%的横向横坡公路桥梁设计荷载包括永久作用，可变作用，偶然作用。公路桥涵结构设计应考虑可能同时出现的作用按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合设计汽车荷载：①四级公路上重型车较少，其桥涵设计所采用的公路—Ⅱ级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数，车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数②公路—Ⅰ级车道荷载的均布荷载标准值为qk=10.5KN；集中荷载≤5m时，pk=270KN,计算跨径≥50m时，pk=360KN，5—50m内，pk的值内插求得；计算剪力效应时，上述集中荷载标准值pk乘以1.2③公路—Ⅱ级车道荷载的均布荷载标准值qk和集中荷载标准值pk按公路—Ⅰ级的0.75倍采用车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利效应的同号影响线上；集中荷载标准值只作用于相应影响线中最大影响线峰值处汽车荷载冲击力=（1+μ）×汽车荷载标准值手动补充人群荷载：桥梁计算跨径≤50m，人群荷载标准值为3.0KN/㎡，计算跨径≥150m时，人群荷载标准值为2.5 KN/㎡，50~150之间内插求得。城郊行人密集区，标准值取上述1.15倍，专用人行桥梁取3.5KN/㎡按承载能力极限状态设计时作用效应组合按正常使用极限状态设计时作用效应组合第二篇装配式桥梁与整体式桥梁相比的优点：①构件形式尺寸趋于标准化，有利于大规模工业化制造②工业化生产，节省劳动力和降低劳动力强度，提高工程质量和劳动力效率③不受季节性影响，上下部构造可同时施工，可缩短工期④节省大量支架模板等材料消耗钢筋混凝土梁桥优点：就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好缺点：结构自重大，施工工期长，支架和模板消耗很多钢材和木材，受季节性影响大预应力混凝土一般特点：能有效利用高强度材料从而减小自重增大跨越能力，节省钢材，不出现裂缝就可以全截面参与工作，刚度大，横纵向和竖向预应力夸大了装配式桥梁的适用范围板桥：构造简单施工方便建筑高度小，受拉区不能发挥作用反而增加自重。为了减小自重可以采用挖空的矮肋式板桥，空心板桥肋板式梁桥：肋与肋之间形成明显的肋形结构的梁桥。梁肋与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起作为承重结构。挖空可以减小自重，利于发挥集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，混凝如面板的抗压能力。箱型梁桥：横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥。提供了承受正负弯矩足够的混凝土受压区。有较大的抗弯惯矩，抗扭刚度较大，偏心活载作用下梁肋的手里比较均匀。桥面部分通常包括桥面铺装，防水，排水，伸缩缝和人行道，缘石，栏杆，灯柱等桥面铺装功用：保护属于主梁整体部分的行车道不受车辆轮胎的直接磨损，防止主梁遭受雨水的侵蚀，对车辆轮重有一定分布作用伸缩缝（变形缝）：保证桥跨结构在气温变化、活在作用、混凝土收缩徐变等影响下，按静力图示自由变形，需要使桥面在两端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置伸缩缝。设置纵坡的目的：为防止雨水滞积于桥面并渗入梁体而影响桥梁的耐久性，除在桥面铺装内设置防水层外，应使桥上的雨水迅速引导排出桥外。如何设置：桥面纵坡大于2％桥长小于50m，雨水可流至桥头从引道上排出。为防止雨水冲刷引道路基，在桥头引道两侧设置流水槽。大于50m时，应在桥上每隔12~15m设置一个泄水管。纵坡小于2%时，每隔6~8m设置。泄水水管的过水面积通常使每平方米桥面不少于2~3cm2。可沿车道两侧交错排列对称排列，离缘石20~50cm。橡胶伸缩缝代替跨搭钢板式伸缩缝，可避免污物落入缝内，省去留排水槽。显著减小活载动力作用，简化接缝构造和安装工艺，节约钢材。板桥的设计与构造板桥优点：建筑高度小，外形简单制作方便便于工厂化生产，预制构件自重小，架设方便。缺点：跨径不宜过大，增大跨径，就得增加截面，从而导致自重过大。整体式板桥：跨径与板宽相差不大，实际上处于双向受力状态，除了配置纵向受力钢筋，还要在设置垂直于主钢筋的横向分布钢筋。主拉应力小，不设置抗剪钢筋，一般只布置箍筋。装配式板桥：实心矩形板形状简单，施工方便，建筑高度小。空心板桥可以减小自重，对材料利用较合理。空心板桥最薄处不得小于8cm，为了保证抗剪强度，应按计算设置弯起钢筋和箍筋。装配式板的横向连接：企口式混凝土铰连接，钢板连接螺纹钢筋的作用：咬合混凝土，提高摩擦力，也可以局部承压。斜交式板桥的受力性能①荷载有向两支承边之间最短距离传递的趋势②钝角处有垂直于角分线的负弯矩③支撑反力从钝角处向锐角处逐渐减小④斜交板的跨中弯矩比正桥的要大，可以认为横向弯矩增大的量，相当于跨径方向弯矩减小的量。主筋布置：斜度小于15度，按正交布置斜度大于15度时，按斜交布置横隔梁作用：与桥面板的接缝一起加强主梁间的横向联系，以使桥上的车辆荷载分配给各主梁共同承担T形梁的端横隔梁是必须设置的，不但有利于制造运输和安装阶段的构件稳定性，而且能显著增强全桥的整体性。有中横隔梁的梁桥，横向荷载分布比较均匀，可以减轻翼板接缝处的纵向开裂现象。下马蹄的作用是用来布置下翼缘预应力钢筋，为了使钢筋之间满足构造要求，原来的T形截面尺寸就不合适上承式简支梁桥的设计计算项目一般有主梁，横隔梁，桥面板，支座。混凝土和沥青路面荷载假定以45°角扩散a1=a2+2hb1=b2+2h板的有效工作宽度：p108~p109当把单位荷载按横向最不利位置布置在荷载横向影响线上，求得各片主梁分配到的横向荷载的最大值为m，此m表示主梁在横向分配到的最大荷载比例,即称为荷载横向分布系数杠杆原理法——把横向结构（桥面板和横隔梁）视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁。假定：忽略主梁之间横向结构的联系。适用场合：计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数；双主梁桥；横向联系很弱的无中间横隔梁的桥梁计算步骤：判断计算方法→绘出横向分布影响线→按最不利荷载位置布载→计算荷载横向分布系数偏心压力法——把横隔梁视作刚性极大的梁；假定：中间横隔梁可近似地看作一根刚度为无穷大的刚性梁，横隔梁仅发生刚体位移；忽略主梁的抗扭刚度，即不计入主梁扭矩抵抗活载的影响适用场合：桥上具有可靠的横向联结，且桥的宽跨比B/l小于或接近0.5的情况时（一般称为窄桥）的跨中截面荷载横向分布系数计算。铰接板（梁）法——把相邻板（梁）之间视为铰接，只传递剪力；刚接梁法——把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩；比拟正交异性板法——将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。修正偏心压力法：考虑主梁的抗扭刚度的偏心压力法。偏心压力法由于假定横隔梁绝对刚性和忽略主梁抗扭刚度，导致边梁受力偏大。主梁内力计算：p157~p172预拱度：为了消除恒载和经常作用活载之长期效应所产生的挠度，需要在桥梁施工时设置预拱度梁式桥的支座作用：①传递上部结构的支撑反力，包括恒载活载引起的竖向力和水平力②保证结构在活载，温度变化，混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，以使上下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示分类：固定支座和活动支座布置原则：①简支梁桥，悬臂梁桥锚固跨，多孔悬臂梁桥挂梁支座布置每跨一端设置固定支座，一端设置活动支座。②支座需要传递竖向力时设置能承受竖向力的支座③单个支撑点上，纵桥向只能设置一个支座，横桥向不应设置多于两个支座④固定支座和活动支座的布置应有利于水平力的纵向传递⑤对于宽桥设置延纵向横向均能移动的活动支座P布置原则：有利于墩台传递纵向水平力、有利于梁体的自由变形。①对于坡桥，宜将固定支座布置在标高低的墩台上；当纵坡大于1%或横坡大于2%时，增设梁底楔块②对于简支梁桥，每跨宜布置一个固定支座，一个活动支座；对于多跨简支梁，一般把固定支座布置在桥台上，每个桥墩上布置一个（组）活动支座与一个（组）固定支座。③对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，一般在每一联设置一个固定支座，并宜将固定支座设置在靠近温度中心，以使全梁的纵向变形分散在梁的两端，其余墩台上均设置活动支座。固定支座：固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力和水平力，在支撑处可以自由转动活动支座：只传递竖向压力，在支撑处既能自由转动又能水平移动简易垫层支座：跨径小于5m的涵洞，由几层油毛毡或石棉做成的简易支座橡胶支座优点;具有构造简单，加工方便，造价低，结构高度小，安装方便和使用性能良好的优点;能方便地适应任意方向的变形，故特别适应于宽桥、曲线桥和斜交桥;橡胶的弹性还能削减上、下部结构所受的动力作用，对于抗震十分有利。板式橡胶支座活动机理是：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角θ；利用其剪切变形实现微量水平位移△盆式橡胶支座：利用设置在钢盆中的橡胶板达到对上部结构具有承压和转动的功能，利用聚四氟乙烯板和不锈钢板之间的平面滑动来适应桥梁的水平位移要求。支座计算P179先张法程序：在台座上按设计要求将钢筋张拉到控制应力→用锚具临时固定→浇注混凝土→待混凝土达到设计强度75%以上切断放松钢筋.其传力途径是依靠钢筋与混凝土的粘结力阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力后张法程序：①先浇混凝土,混凝土达到设计强度75%以上,再张拉钢筋(钢筋束).其主要张拉程序为:埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆(防止钢筋生锈).其传力途径是依靠锚具阻止钢筋的弹性回弹,使截面混凝土获得预压应力,这种做法使钢筋与混凝土结为整体,称为有粘结预应力混凝土.②其主要张拉程序为预应力钢筋沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料→包上塑料纸或套管(预应力钢筋与混凝土不建立粘结力)→浇混凝土养护→张拉钢筋→锚固。拱桥的设计高程：桥面高程，跨中结构（拱式桥面结构），底面高程，起拱线方程，基础底面高程。矢垮比的确定：①拱脚水平推力与矢垮比成反比关系②水平推力大，拱内的轴向压力也大，对拱圈自身受力有利，但对墩后基础不利③矢垮比越小，弹性压缩温度变化，混凝土收缩徐变，以及墩台位移因素，在拱圈内引起的附加应力也越大④较小的矢垮比能提供较大的桥下净空，降低桥面高程，减少了引道长度。拱轴线选择：尽可能的降低由荷载产生的弯矩，利用拱上各种荷载作用下的压力线，即拱轴线与压力线重合，称为合理拱轴线，拱截面只承受压力，而无弯矩作用，能充分利用圬工材料的抗压性。拱轴线满足要求：①尽量减小主拱截面的弯矩，使其在计入弹性压缩，均匀温降，混凝土徐变，收缩等影响下各主要截面应力相差不大，且最大限度得减少截面拉应力。②对于无支架施工的拱桥应满足各施工阶段应力要求，并尽可能少用临时性施工措施，线性美观，且便于施工。常见的拱轴线形：圆弧线，悬链线，抛物线处理多垮连续拱桥措施：利用不同的矢垮比，不同的拱脚高程，调整上部结构的自重拱桥中铰的设置：①拱圈按两铰拱或三铰拱设计②空腹式拱上建筑，其腹拱圈按构造要求需要采用两铰或三铰拱，或高度较小的腹孔墩上下端与顶梁，底梁连接处需设铰③在施工过程中为清除或减小拱圈部分附加内力，以及对拱圈内力做适当的调整时，在拱脚或拱顶设置临时铰。拱桥的施工方法：①拱架施工法：构造简单，制作容易，节省材料，拆装方便，加快施工，减少费用②缆索吊装施工法③悬臂施工法④少支架施工法⑤劲性骨架施工法⑥转体施工法拱圈内力调整：假截法，临时铰法，改变拱轴线形法。悬臂与连续体系梁桥：施工方法：悬臂拼装法，悬臂浇筑法。截面形式：T型截面，箱形截面。联合作用：拱桥是多次超静定结构。即使对于简单体系的上承式拱桥，拱上建筑也将参与拱圈共同作用，这种现象称为“拱上建筑与主拱的联合作用”或简称“联合作用”。活载的横向分布：在横桥方向，不论荷载如何作用，拱圈（肋）的横断面上都会出现应力（内力）不均与分布的现象。五点重合法：在拱跨上有五个点（拱顶、两L/4点和两拱脚）的拱轴线