土木工程概論ppt課件--6橋梁工程.ppt

橋梁 為公路 鐵路 管道 渠道等線路提供跨越河流 山谷 其他線路等障礙的架空構(gòu)筑物 橋梁工程 是土木工程的一個(gè)分支 研究橋渡設(shè)計(jì) 橋式方案設(shè)計(jì) 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 橋梁施工 橋梁檢測(cè)試驗(yàn) 橋梁養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容的一門(mén)科學(xué) 1 各種道路工程的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn) 控制工程 難度大 造價(jià)高 工期長(zhǎng)2 國(guó)防交通要道 大型橋梁是重要的軍事目標(biāo)3 城市立體交通的主要構(gòu)成立體交叉 高架道路 橋梁工程的地位 鐵路主要干線上的重要橋梁 特定的大型公路橋梁 非戰(zhàn)時(shí)狀態(tài)由武警守護(hù)部隊(duì)實(shí)施武裝防守 一些具有毀滅性災(zāi)害的設(shè)施 比如葛洲壩 三峽 核能設(shè)施等等 全天候有軍隊(duì)保護(hù) 空心板梁的施工過(guò)程 原地面 設(shè)置橋臺(tái) 設(shè)置橋墩 澆注蓋梁 邊梁架設(shè) 鋪設(shè)中部梁板 空心板梁 橋面鋪裝 兩岸施工 中部合龍 成橋 附屬設(shè)施安裝 主要內(nèi)容 一 橋梁組成二 橋梁的結(jié)構(gòu)體系三 橋梁工程包括的內(nèi)容 上部結(jié)構(gòu) 下部結(jié)構(gòu) 橋面構(gòu)造 附屬設(shè)施 上部結(jié)構(gòu) 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋梁上部結(jié)構(gòu)的主體 是橋梁主要承重結(jié)構(gòu) 包括 橋面板 橋面梁以及支撐它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)件如大梁 拱 懸索等 連接橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的重要結(jié)構(gòu)部件 作用 將橋梁上部結(jié)構(gòu)的反力和變形 位移和轉(zhuǎn)角 可靠的傳遞給橋梁下部結(jié)構(gòu) 從而使結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況與計(jì)算的理論圖式相符合 橋跨結(jié)構(gòu) 橋面板 橋面梁以及支撐它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)件 如大梁 拱 懸索 懸索 拱 大梁 支座 鋼支座 按支座變形可能性分類(lèi) 單向活動(dòng)支座 多向活動(dòng)支座 按支座所用材料分類(lèi) 1 鋼支座 平板支座 弧形支座 搖軸支座 輥軸支座 2 聚四氟乙烯支座 滑動(dòng)支座 3 橡膠支座 板式橡膠支座 盆式橡膠支座 伺服板式橡膠支座 4 混凝土支座 混凝土鉸支座5 鉛支座 按支座的結(jié)構(gòu)形式分類(lèi) 1 弧形支座 2 搖軸支座 3 輥軸支座 4 板式橡膠支座 5 四氟版式橡膠支座 6 盆式橡膠支座 7 球形支座等 各種橡膠支座 四氟滑板式橡膠支座 橋梁球冠圓板式橡膠支座 鉛芯橡膠支座 橋梁盆式橡膠支座 下部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺(tái) 兩孔和兩孔以上的橋梁中間支撐結(jié)構(gòu)稱為橋墩 樁 沉井 沉箱等 墩臺(tái)基礎(chǔ) 位于橋梁兩端 支承橋梁上部結(jié)構(gòu)并和路堤相銜接的構(gòu)筑物 實(shí)體墩 柱式墩 排架樁墩 橋墩 由分離的兩根或多根立柱所組成 由一個(gè)實(shí)體結(jié)構(gòu)組成 成排樁的樁頂以蓋梁聯(lián)結(jié)構(gòu)成的橋墩 橋臺(tái) 1 是橋梁梁端的支柱 傳遞梁以上的荷載 2 承受路基填土的水平推力 擋土 橋臺(tái)的作用 橋臺(tái)的組成及類(lèi)型 T形橋臺(tái) 基礎(chǔ)三層擴(kuò)大基礎(chǔ)臺(tái)身縱墻橫墻托盤(pán)臺(tái)頂頂帽臺(tái)頂縱墻道碴槽 橋臺(tái)組成 U形橋臺(tái) 橋面構(gòu)造 附屬設(shè)施 橋面 行車(chē)道 人行道 鋪裝 排水防水系統(tǒng) 欄桿 伸縮縫 燈光照明 保證行車(chē)舒適與人員安全 迅速排除橋面上積水 防撞 保證安全 利于觀賞 滿足橋面變形 方便夜間行車(chē) 增加城市美感 鐵路橋明橋面 鋼軌和軌枕支承于縱 橫梁系統(tǒng) 道碴橋面 道碴槽板 道碴 軌枕 鋼軌 橋面鋪裝 無(wú)碴無(wú)枕橋面 鋼軌直接聯(lián)結(jié)于橋面板或主梁上 公路橋橋面 排水防水系統(tǒng) 縱橫坡 瀉水管道 保持1 5 3 0 的橫坡 欄桿 安全護(hù)欄 鐵路上維修 避車(chē)欄 伸縮縫 主要內(nèi)容 一 橋梁組成二 橋梁的結(jié)構(gòu)體系三 橋梁工程包括的內(nèi)容 梁式橋 拱式橋 鋼架橋 懸索橋 組合體系橋 梁式橋 用梁 實(shí)腹式 T型 工字型和箱型 空腹式 桁架梁 作主要承重結(jié)構(gòu) 梁式橋?yàn)闃蛄旱幕倔w系之一 制造和架設(shè)方便 使用廣泛 在橋梁建筑中占有很大比例 特點(diǎn) 在鉛垂向荷載作用下 支點(diǎn)只產(chǎn)生豎向反力 簡(jiǎn)支梁橋 連續(xù)梁橋 懸臂梁橋 按照主梁的靜力圖式 支撐方式 按照材料分 木梁 石梁 鋼梁 鋼筋混凝土梁 簡(jiǎn)支梁 連續(xù)梁橋 懸臂梁橋 懸臂施工法 拱式橋 拱作為橋身主要承重結(jié)構(gòu)的橋 特點(diǎn) 有推力的結(jié)構(gòu) 它的主要內(nèi)力是軸向壓力 可充分利用材料的抗壓性能 上承式 中承式 下承式 按照拱的支撐位置分類(lèi) 上承式拱橋 中承式拱橋 下承式拱橋 剛架橋 上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)連成整體的框架結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 是超靜定體系 在垂直荷載作用下 框架底部除了產(chǎn)生豎向反力外 還產(chǎn)生力矩和水平反力 凈空較大 城市在公 鐵平交改立交中經(jīng)常采用 頂進(jìn)法施工 地道橋 頂進(jìn)法施工 懸索橋 纜索 或鋼鏈 懸掛于索塔并錨固于兩岸錨定 從纜索垂下許多吊桿 把橋面吊住 在橋面和吊桿之間常設(shè)置加勁梁 同纜索形成組合體系 優(yōu)點(diǎn) 充分利用材料的強(qiáng)度 用料省 自重輕 在各種體系橋梁中的跨越能力最大 跨徑可以達(dá)到1000米以上 懸索 索塔 錨碇 吊桿 橋面系 懸索橋承載體系 缺點(diǎn) 剛度小 在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動(dòng) 日本明石海峽橋1998年建成 跨徑1991米 是目前世界上跨徑最大的橋梁 組合體系橋 主要承重構(gòu)件采用兩種獨(dú)立結(jié)構(gòu)體系組合而成 如 拱和梁組合 梁和桁架組合 懸索和梁組合等 常用的結(jié)構(gòu)形式 拱 梁組合體系 梁 桁架組合體系 索 梁組合體系 斜拉橋 拱 梁組合體系 利用梁的受彎和拱的受壓性能 提高跨越能力 對(duì)地基要求不高 系桿拱 Y型剛構(gòu) 梁 桁架組合體系 索 梁組合體系 斜拉橋 是大跨度橋梁的主要橋型之一 由索塔 主梁 斜拉索組成 南京長(zhǎng)江第三大橋 武漢天興洲長(zhǎng)江大橋 鋼與混凝土混合梁 材料組合 主跨跨徑為330m 創(chuàng)世界紀(jì)錄 考慮到混凝土與鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 主跨中間部分采用鋼箱梁 其余部分采用常規(guī)混凝土 有效減輕量體自重 卸載跨中彎矩 實(shí)現(xiàn)跨徑要求 獲得良好的經(jīng)濟(jì)性能 混合梁的等效跨徑269m 重慶新石板坡鋼與混凝土混合梁 荊岳長(zhǎng)江大橋 混凝土主梁 鋼主梁 荊岳長(zhǎng)江大橋?yàn)殡p塔混合梁斜拉橋 是首座連接湖北 湖南兩省的長(zhǎng)江大橋 橋南 北索塔高度分別為224 5米和265 5米 其主橋采用100m 298m 816m 80m 2 75m 144m雙塔不對(duì)稱斜拉橋 主要內(nèi)容 一 橋梁組成二 橋梁的結(jié)構(gòu)體系三 橋梁工程包括的內(nèi)容 凈跨徑 是設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩 或橋臺(tái) 之間的凈距 一般小于計(jì)算跨徑 總跨徑 是多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和 反映橋下泄洪能力 計(jì)算跨徑 對(duì)于有支座的橋梁是指相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離 橋梁全長(zhǎng) 總長(zhǎng)度 沿橋梁中心線 兩岸橋臺(tái)側(cè)墻尾端之間的水平距離 幾個(gè)基本概念 橋渡設(shè)計(jì) 橋式方案設(shè)計(jì) 美學(xué) 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 力學(xué) 橋梁施工 橋梁檢測(cè)試驗(yàn) 橋梁養(yǎng)護(hù) 橋梁工程內(nèi)容 以橋梁為主體包括橋頭引線 導(dǎo)流堤等跨越河流 深谷 低洼地帶的全部建筑物稱橋渡 橋渡設(shè)計(jì) 橋位選擇 計(jì)算橋梁孔徑 確定通航凈空 橋面高程 計(jì)算基礎(chǔ)埋深 設(shè)計(jì)橋頭引線和導(dǎo)流建筑物 使橋梁安全跨越河流 橋頭引線 或稱橋頭引道 是指由橋頭附近連接于橋臺(tái)的那一段線路 導(dǎo)流建筑物 設(shè)于橋梁附近 用以宣導(dǎo)洪水 保護(hù)河床 河岸的設(shè)施 包括導(dǎo)流堤 挑水壩 順壩與護(hù)岸等 橋位選擇 1 和線路設(shè)計(jì)的關(guān)系 一般情況 橋位服從線路的走向 大橋 橋梁控制 2 河流水文及地形條件 3 地質(zhì)條件 橋位應(yīng)選擇在河岸 河灘 主槽位置較為穩(wěn)定的地段 使橋在建成后少受水害 橋涵水文 課程 在滿足最大沖刷深度的前提下 選擇較淺持力層作墩臺(tái)基礎(chǔ) 使墩臺(tái)基礎(chǔ)工程數(shù)量較省 且使橋抗御洪水沖刷的潛力較大 應(yīng)盡量避免在各種不良地質(zhì) 如斷層 滑坡 泥石流 軟土 溶洞等 處設(shè)橋 在地震區(qū) 橋位應(yīng)選在地基土不易液化處 計(jì)算橋梁孔徑 設(shè)計(jì)流量確定 按照中國(guó)通例 重要線路上的橋梁一般按百年一遇的洪水流量計(jì)算 橋下水流斷面內(nèi)的平均流速 泄洪所需的水流斷面積 此面積沿著設(shè)計(jì)洪水位的長(zhǎng)度就是橋梁孔徑 沿橋軸線的天然河道水流斷面面積中 扣除被橋頭引線 橋墩臺(tái)所占的部分后所余留的面積 確定通航凈空 橋面高程 1 選定一較高的水位做為通航水位 2 使橋梁在航道上的橋跨跨度不小于航運(yùn)部門(mén)對(duì)凈空寬度的規(guī)定例如 航運(yùn)較繁忙的河流不小于120 150米 中等情況不小于50 60米等 3 從通航水位到橋梁上部結(jié)構(gòu)底緣的凈高度應(yīng)不小于航運(yùn)部門(mén)對(duì)凈空高度的規(guī)定例如 通行大船的不小于18 26米 通行中等船只的不小于10 12米等 計(jì)算基礎(chǔ)埋深 沖刷 天然沖刷 天然河床演變所引起的主槽深度變化 橋梁墩臺(tái)的明挖基礎(chǔ)和沉井 沉箱 基礎(chǔ)的基底必須埋置在最大沖刷深度之下約2 5米 一般沖刷 建橋后所提供的水流斷面小于天然情況水流斷面所引起的沖刷 局部沖刷 橋墩阻水所引起的墩周?chē)臎_刷 設(shè)計(jì)橋頭引線和導(dǎo)流建筑物 為何設(shè)計(jì)橋頭引線 引線的地基較差 因就地取材而采用物理性能較差的土 必要時(shí) 可在橋式方案設(shè)計(jì)中用引橋和引線相比 從技術(shù)經(jīng)濟(jì)上擇優(yōu)選用 由于引線存在導(dǎo)致河流斷面突然減小 洪水沖向路堤根部再折向流入橋孔 使水流發(fā)生漩流 造成沖刷且不利于排洪 為何設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物 導(dǎo)流構(gòu)筑物 挑水壩 也稱丁壩 順壩或護(hù)岸 挑水壩 也稱丁壩 順壩 順著水流或平行河岸的堤壩 設(shè)置在河岸表層的保護(hù)物 可用塊石 混凝土板 木樁或柴排 以及覆植草皮等構(gòu)成 護(hù)岸 橋式方案設(shè)計(jì) 美學(xué) 根據(jù)建設(shè)單位在橋梁設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中所提的要求 在橋渡設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上 針對(duì)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卦鞓驐l件 為指定的橋位提出各種可能采用的橋式方案 擇優(yōu)推薦于建設(shè)單位的全部工作 小跨度橋 混凝土梁橋 石拱橋等 中等跨度橋梁 預(yù)應(yīng)力混凝土橋 混凝土拱橋 鋼實(shí)腹梁橋 鋼桁架梁橋等 大跨度橋 考慮斜拉橋 鋼拱橋 懸索橋等 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 力學(xué) 安全性適用性耐久性 結(jié)構(gòu)的功能要求 極限狀態(tài) 根據(jù)橋梁不同用途選擇荷載