桥梁工程概论知识点

桥梁工程概论知识点一、桥梁的定义与作用桥梁是为跨越障碍（如河流、山谷、道路等）而修建的人工构造物。它的作用主要有以下几点：1.交通功能：连接不同地区，使车辆、行人能够顺利通过障碍区域，促进区域间的交通联系和经济交流。2.促进地区发展：加强了地区之间的沟通与合作，有利于资源的合理配置和产业的协同发展。3.景观作用：许多桥梁造型优美，成为当地的标志性景观，提升了城市或地区的形象。

二、桥梁的组成部分1.上部结构桥跨结构：是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构。它承受桥上的各种荷载，并通过支座传递给桥墩和桥台。支座：设置在桥跨结构与桥墩、桥台之间，其作用是将桥跨结构传来的荷载传递给桥墩、桥台，并保证桥跨结构能自由变形。2.下部结构桥墩：是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。桥台：位于桥梁两端，支承桥跨结构并与路堤衔接，它除了承受桥跨结构传来的荷载外，还承受路堤填土的压力。基础：是桥梁下部结构与地基接触的部分，其作用是将桥墩、桥台传来的荷载传递给地基。3.附属设施桥面铺装：保护桥面板，防止车轮或履带直接磨耗面，扩散车轮的集中荷载。排水防水系统：迅速排除桥面积水，防止雨水渗透对桥梁结构造成损害。伸缩缝：保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等因素影响下能自由变形，而不产生附加应力。栏杆、扶手：保障桥上行人、车辆的安全，同时起到一定的装饰作用。

三、桥梁的分类1.按用途分类公路桥：主要供汽车行驶的桥梁。铁路桥：专供火车行驶的桥梁。公路铁路两用桥：可同时供汽车和火车通过的桥梁。人行桥：供行人通行的桥梁。农用桥：用于农业生产运输等的桥梁。输水桥：用于输送水流的桥梁。2.按桥梁全长和跨径的不同分类特大桥：多孔跨径总长大于1000m，单孔跨径大于150m。大桥：多孔跨径总长大于100m小于等于1000m，单孔跨径大于40m小于等于150m。中桥：多孔跨径总长大于30m小于等于100m，单孔跨径大于20m小于等于40m。小桥：多孔跨径总长大于8m小于等于30m，单孔跨径大于5m小于等于20m。3.按主要承重结构所用的材料分类圬工桥：用砖、石、混凝土等圬工材料建造的桥梁。钢筋混凝土桥：以钢筋混凝土为主要承重结构的桥梁。预应力混凝土桥：在结构承受外荷载之前，预先对其施加压力的桥梁。钢桥：主要承重结构采用钢材建造的桥梁。4.按跨越障碍的性质分类跨河桥：跨越河流的桥梁。跨线桥：跨越公路、铁路或其他线路的桥梁。高架桥：主要用于跨越深谷、城市道路、铁路等，具有较高的桥墩和连续的桥跨结构。栈桥：通常用于连接陆地与水上建筑物或施工场地等，一端与陆地相连，另一端伸入水中。5.按上部结构的行车道位置分类上承式桥：桥面布置在主要承重结构之上。中承式桥：主要承重结构在桥面之下，桥面位于主要承重结构高度的中间部位。下承式桥：桥面布置在主要承重结构之下。

四、桥梁设计的基本原则1.安全性桥梁结构应具有足够的强度、刚度和稳定性，以承受设计荷载及各种自然因素的作用，确保在使用期内不发生破坏和倒塌。采取有效的抗震、抗风、抗洪水等设计措施，保障桥梁在极端情况下的安全。2.适用性满足设计的交通流量和使用功能要求，桥面宽度、净空高度等应符合相关标准，保证车辆和行人能够安全、舒适地通行。桥梁的变形应控制在允许范围内，避免影响其正常使用，如伸缩缝的设置要合理，以适应温度变化等引起的结构变形。3.经济性在满足安全性和适用性的前提下，选择合理的桥型、材料和施工方法，降低工程造价。考虑桥梁的全寿命周期成本，包括建设成本、维护成本等，优化设计方案，使桥梁在经济上具有合理性。4.美观性桥梁造型应与周围环境相协调，注重美学设计，成为当地的景观亮点。合理运用建筑艺术手段，如比例、尺度、色彩等，使桥梁具有良好的视觉效果。5.耐久性选用耐久性好的材料，并采取有效的防腐、防水、防火等措施，延长桥梁的使用寿命。考虑结构的耐久性设计，减少后期维护成本和对交通的影响。

五、桥梁的设计程序1.前期规划进行交通调查，了解该区域的交通流量、流向、车型等情况，预测未来交通发展趋势。结合地形、地质、水文等自然条件，确定桥梁的建设位置和桥型方案的初步设想。2.可行性研究对桥位方案进行详细的技术经济论证，分析不同方案的优缺点。评估建设项目的可行性，包括工程技术可行性、经济可行性、环境可行性等，编制可行性研究报告。3.初步设计根据可行性研究报告的批复意见，进一步确定桥型方案，进行桥梁的总体布置。计算桥梁结构的内力，确定各部分的尺寸和材料，绘制初步设计图纸，编制工程概算。4.技术设计对初步设计中的关键技术问题进行深入研究和计算分析，如复杂的结构力学分析、地基处理方案等。细化设计内容，补充和完善设计图纸，编制修正概算。5.施工图设计将设计进一步细化到施工细节，绘制详细的施工图纸，包括结构配筋图、构件详图等。编制施工图预算，为施工招标和工程施工提供准确的依据。

六、桥梁的施工方法1.基础施工明挖扩大基础：直接开挖基坑，将基础浇筑在坑底。适用于浅埋基础，施工简单，但对地质条件要求较高。桩基础：通过锤击、静压、钻孔等方法将桩打入或沉入地基，作为基础的承重构件。包括预制桩和灌注桩。预制桩：在工厂或现场预制，然后用打桩设备打入地基。其优点是桩身质量可靠，施工速度较快；缺点是施工时噪音较大，对周边环境有一定影响。灌注桩：在现场成孔后灌注混凝土形成桩。可分为钻孔灌注桩、挖孔灌注桩等。钻孔灌注桩适用于各种地质条件，施工相对灵活，但质量控制难度较大。挖孔灌注桩一般适用于无水或少水的较密实土层，工人劳动强度较大。沉井基础：先在地面制作无底的钢筋混凝土井筒，然后在井内挖土，使井筒靠自重下沉至设计标高，再浇筑封底混凝土和上部结构。适用于地下水位较高、土层较软弱的情况，能承受较大的竖向和水平荷载。2.下部结构施工桥墩施工整体浇筑法：对于一些小型桥墩，可采用整体浇筑混凝土的方法。先安装模板，然后浇筑混凝土，一次成型。分节浇筑法：对于较高的桥墩，一般采用分节浇筑。通过在桥墩高度方向设置施工缝，分节段浇筑混凝土，待前一节段混凝土达到一定强度后再浇筑下一节段。在浇筑过程中要注意混凝土的振捣和节段之间的连接。滑升模板施工：利用液压千斤顶等设备使模板沿桥墩高度方向滑升，连续浇筑混凝土。这种方法施工速度快，适用于较高的桥墩，但对混凝土的配合比和施工工艺要求较高。桥台施工：桥台施工方法与桥墩类似，但由于桥台与路堤相连，还需注意桥台与路堤的衔接处理，如设置台背填土、搭板等，防止桥头跳车。3.上部结构施工梁式桥施工装配式梁桥施工：将预制梁在工厂或现场预制，然后运输到桥位进行安装。安装方法有起重机吊装、架桥机架设等。这种方法施工速度快，质量易于控制，但对预制场地和运输条件要求较高。现浇梁桥施工：在桥位现场支模浇筑混凝土梁。可采用满堂支架法、悬臂浇筑法、顶推法等。满堂支架法：在桥跨下方搭设满堂支架，作为混凝土浇筑的支撑。适用于桥下地面较平坦、桥跨较小的情况。施工简单，但支架搭设和拆除工作量较大，且会影响桥下交通。悬臂浇筑法：从桥墩两侧开始，向两侧逐段悬臂浇筑混凝土梁段。利用挂篮作为施工设备，在空中逐段浇筑梁体。适用于大跨径的预应力混凝土连续梁桥等。施工过程中要严格控制梁段的标高和预应力施加。顶推法：将梁体在桥头逐段浇筑或拼装，利用千斤顶等设备将梁体向前顶推，就位后落梁到设计位置。适用于中等跨径的连续梁桥等，可避免高空作业，施工安全，但对桥位地形和梁体长度有一定要求。拱桥施工有支架施工：在桥位上搭设支架，安装拱架，然后在拱架上浇筑或砌筑拱圈。适用于各种跨径的拱桥，但支架用量大，施工工期长。无支架施工：缆索吊装法：利用缆索起重机将预制的拱肋等构件吊运至桥位安装。适用于山区等地形复杂、运输不便的大跨径拱桥。转体施工法：将拱圈或整个上部结构在桥位外预制，然后通过转动装置将其转动至桥位合拢。分为平面转体和竖向转体等方式。具有施工安全、速度快等优点，适用于特定条件下的拱桥施工。刚构桥施工：与梁式桥施工方法类似，可采用现浇或预制安装等方式。由于刚构桥结构特点，在施工过程中要特别注意墩梁结合处的受力状态和变形控制。

七、桥梁的检测与维护1.桥梁检测定期检查：对桥梁进行日常的外观检查，查看桥梁结构是否有裂缝、变形、剥落等病害，检查桥面铺装、伸缩缝、栏杆等附属设施的运行状况。特殊检查：当桥梁遭受自然灾害（如地震、洪水等）、意外事故（如车辆撞击等）或发现桥梁有明显病害时，进行特殊检查。包括结构材料检测、结构变形检测、结构应力检测等，以评估桥梁的实际状况。检测方法外观检查：通过直接观察，使用望远镜、放大镜等工具查看桥梁表面的病害情况。无损检测：采用超声波检测、回弹仪检测等方法，检测结构内部的缺陷和混凝土强度等，不破坏结构本身。荷载试验：对桥梁施加规定的荷载，测量桥梁结构的响应（如变形、应力等），评估桥梁的承载能力。2.桥梁维护日常维护：及时清理桥面积水、杂物，修复桥面铺装的局部损坏，保养伸缩缝等附属设施，确保桥梁正常使用。结构修复：针对检测发现的结构病害，如裂缝修补、混凝土破损修复、钢结构防腐等，恢复桥梁结构的性能。耐久性维护：对桥梁结构进行定期的防腐、防水处理，更换老化的部件，延长桥梁的使用寿命。养护管理系统：建立完善的桥梁养护管理系统，记录桥梁的检测数据、维护历史等信息，以便对桥梁进行科学的养护决策和管理。

八、桥梁工程的发展趋势1.新型材料的应用高性能混凝土、高性能钢材等新型建筑材料不断研发和应用，提高桥梁结构的强度、耐久性和轻量化程度。复合材料在桥梁工程中的应用逐渐增多，如纤维增强复合材料可用于桥梁的加固、修补或制作一些轻型部件。2.智能化建造与管理利用信息化技术，如BIM（建筑信息模型）技术进行桥梁设计和施工管理，实现各参与方的信息共享和协同工作，提高设计和施工效率。采用智能监测系统，实时监测桥梁的结构状态、交通流量等信息，通过数据分析和预警功能，及时发现桥梁病害并采取措施，实现桥梁的智能化养护管理。3.大跨径桥梁技术创新随着跨江、跨海工程的需求增加，大跨径桥梁技术不断发