第九章城市橋梁.ppt

9 1概述 在城市道路 城市鐵路及軌道交通建設(shè)中 為了跨越各種障礙物 如河流 線路等 必須修建各種類型的橋梁 橋梁是城市交通中的重要組成部分 在日常運營及災(zāi)害破壞情況下的緊急救援中 都起著關(guān)鍵性的作用 9 2橋梁的組成和分類 橋跨結(jié)構(gòu)是在線路中斷時跨越障礙的主要承載結(jié)構(gòu) 橋墩和橋臺是支承橋跨結(jié)構(gòu) 并將恒荷載和車輛等活荷載傳至地基的建筑物 通常設(shè)置在橋兩端的稱為橋臺 橋梁在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺的支承處設(shè)置的傳力裝置稱為支座 需要傳遞很大的荷載 以及保證橋跨結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變位 9 2 1橋梁的基本組成 一般橋跨結(jié)構(gòu)和支座系統(tǒng)稱為橋跨上部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺和基礎(chǔ)稱為橋跨下部結(jié)構(gòu) 在橋梁建筑工程中 除了上述基本結(jié)構(gòu)外 根據(jù)需要還常常修筑護岸 導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物等附屬工程 凈跨徑梁式橋 設(shè)計洪水位上相鄰兩個橋墩 橋臺 之間的凈距 拱式橋 每孔拱跨兩個拱腳截面最低點之間的水平距離 總跨徑多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和 也稱橋梁孔徑 l0 計算跨徑橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中心之間的距離 l橋梁全長簡稱橋長 橋梁兩端兩個橋臺的側(cè)墻或八字墻后端點之間的距離 L橋梁高度簡稱橋高 橋面與低水位之間的高差 H1橋下凈空高度設(shè)計洪水位或計算通航水位 或橋下行車路面 至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離 H 尺寸和術(shù)語 建筑高度橋上行車路面 或軌頂 標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離 h凈矢高從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點之間的連線的垂直距離 f0計算矢高從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之間連線的垂直距離 f矢跨比計算矢高f與計算跨徑l之比 f l 也稱拱矢度 橋涵標(biāo)準(zhǔn)跨徑0 75m 60m 22種 涵洞用來宣泄路堤下水流的構(gòu)造物 多孔跨徑的全才不到8m和單孔跨徑不到5m的泄水結(jié)構(gòu)物稱為涵洞 9 2 2橋梁的主要類型 按受力方式分 梁式體系 拱式體系 鋼架橋及纜索承重橋 按用途分 城市橋梁 公路橋 鐵路橋 公路鐵路兩用橋 農(nóng)橋 人行橋 運水橋及其他專用橋梁 按全長和跨徑分 特殊大橋 大橋 中橋和小橋 注 國際上一般認(rèn)為單跨跨徑小于150m屬于中 小橋梁 大于150m即稱為大橋 按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料分 圬工橋 鋼筋混凝土橋 預(yù)應(yīng)力混凝土橋 鋼橋和木橋 按跨越障礙的性質(zhì)分 跨河橋 跨線橋 高架橋和棧橋 按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分 上承式橋 下承式橋和中承式橋 其他分法 修建開合橋 浮橋 漫水橋等 9 3城市橋梁的總體規(guī)劃和設(shè)計要點 一 使用上的要求二 經(jīng)濟上的要求三 安全上的要求四 美觀上的要求 9 3 1城市橋梁總體規(guī)劃原則和基本設(shè)計資料 9 3 1 1城市橋梁設(shè)計基本要求 應(yīng)考慮城市規(guī)劃 近 遠(yuǎn)期交通流量和流向的需要 考慮水文 航運 地形 地質(zhì)等 中 小橋橋位宜服從城市道路的走向布置 適應(yīng)城市車輛 行人的流向 流量需要 橋位宜選在河槽較窄 地質(zhì)良好和地基承載力較大的河段 不宜位于河岸有滑坡坍塌之處 橋位上方不得布置架空高壓電力線 9 3 1 1橋位選擇與布置 9 3 2城市橋梁縱 橫斷面設(shè)計和平面布置 9 3 2 1橋梁縱斷面設(shè)計 一 橋梁縱跨徑的確定 對于一般跨河橋梁 總跨徑可參照水文計算來確定 橋梁總跨徑必須保證橋下有足夠的排洪面積 二 橋梁的分孔 一般布置 引橋小于主橋 邊跨小于中跨 大 中橋梁的分孔必須根據(jù)使用任務(wù) 橋位處的地形和環(huán)境 河床地質(zhì) 水文等具體情況 通過技術(shù)經(jīng)濟等多方面的分析比較 才能確定設(shè)計方案 橋梁縱斷面設(shè)計包括確定橋梁的總跨徑 橋梁的分孔 橋道的標(biāo)高 主橋橋面和橋頭引道的縱坡以及基礎(chǔ)的埋置深度等 三 橋道標(biāo)高的確定1 流水凈空的確定 梁式橋 梁底一般應(yīng)高出設(shè)計洪水位 包括壅水和浪高 不小于0 50m 高出最高流水水位0 75m 支座底面應(yīng)高出設(shè)計洪水位不小于0 25m 高出最高流水水位不小于0 50m 無鉸拱橋 拱腳允許被設(shè)計洪水位淹沒 但淹沒深度一般不超過拱圈矢高f0的2 3 并且在任何情況下 拱頂?shù)酌鎽?yīng)高出設(shè)計洪水位1 0m 即 f0 1 0 拱腳的起拱線應(yīng)高出最高流冰水位不小于0 25m 2 通航凈空的確定在通航及通行木筏的河流上 必須設(shè)置保證橋下安全通航的通航孔 橋跨結(jié)構(gòu)下緣的標(biāo)高 應(yīng)高出自設(shè)計通航水位算起的通航凈空高度 四 橋縱坡的確定 橋道標(biāo)高確定后 就可以根據(jù)兩端橋頭的地形和線路要求來設(shè)計橋梁的縱斷面線型 橋面中心線縱斷面可做成平坡 斜坡和豎曲線 橋頭引道縱坡不宜大于2 5 對位于混合交通繁忙處的橋段 橋頭引道縱坡不得大于3 縱坡發(fā)生變更的地方應(yīng)按規(guī)定設(shè)置豎曲線 9 3 2 2橋梁橫斷面設(shè)計 橋面構(gòu)造 包括 行車道鋪裝 排水防水系統(tǒng) 人行道 緣石 欄桿 照明燈具和伸縮縫等 橋梁橫斷面布置 橋梁橫斷面布置的一般要求 下承式 中承式橋的主梁 主桁或拱肋和懸索橋 斜拉橋的索面及塔 可設(shè)置在人行道上或車行道的分隔帶上 一般情況下 橋上不設(shè)綠化帶 橋梁人行道或安全道外側(cè) 必須設(shè)置人行道欄桿 高度1 0 1 2m 橋面橫坡 必須充分重視橋梁車行道排水問題 橋面車行道應(yīng)設(shè)置橫坡 在快速路和主干路橋上 橫坡為2 在次干路和支路橋上 橫坡為1 5 2 人行道應(yīng)設(shè)置1 單向斜向車行道的橫坡 在路緣石旁須設(shè)置足夠數(shù)量的泄水孔 橋面布置 雙車道布置 分車道布置 雙層橋面布置 橋面凈空尺寸的確定 城市以及位于大 中城市近郊的橋梁 起橋面凈空尺寸 應(yīng)結(jié)合城市實際交通量和今后發(fā)展的要求來確定 橋上機動車道寬 大型汽車或大 小汽車混行 其行車速度大于或等于40km h 每一車道寬度取3 75 行車速度小于40km h 每一車道寬取3 5m 小客車專用線每一車道寬取3 5m 非機動車道的寬度不應(yīng)小于3 0 一條非機動車道的寬度為1m 人行道的寬度為0 75m或1m 大于1m時按0 5的倍數(shù)增加 其他環(huán)境因素參考下表 9 3 2 3橋梁平面布置 橋梁及橋頭引道與兩端道路的銜接線型應(yīng)符合路線布設(shè)的規(guī)定 要保持平順 橋梁在平面上宜做成直橋 避免橋梁與河流 或橋下路線斜交 引橋坡度較大或與濱河路相交時 可適當(dāng)拓展引橋?qū)挾?以增加車道數(shù) 或者修建立體交叉 跨越交通流量較大的濱河路 9 4城市橋梁基本體系 按結(jié)構(gòu)基本體系可分為 梁式橋 拱式橋 剛架橋 懸索橋及組合體系橋等 常用的橋式經(jīng)濟跨度的范圍見下表 9 4 1梁式體系橋 板橋 右圖為幾種板橋橫截面 9 4 1 1按承重結(jié)構(gòu)的截面形式劃分 現(xiàn)代高架橋道路上采用的各種異形板截面形式 肋梁橋 截面形式 形 形和T形 裝配式肋梁橋 考慮到起重設(shè)備的能力 預(yù)制和安裝的方便 一般采用主梁間距在2 0m以內(nèi)的多梁式結(jié)構(gòu) 箱形梁橋 截面呈一個或幾個封閉的箱形梁橋成為箱形梁橋 跨徑大于40m的預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁和連續(xù)梁橋 橫截面大多采用箱形截面 9 4 1 2按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系劃分 簡支梁橋 簡支梁橋是建橋?qū)嵺`中使用最廣泛 結(jié)構(gòu)最簡單 施工最方便的梁式橋 對裝配式鋼筋混凝土簡支梁橋而言 在技術(shù)經(jīng)濟上合理的跨徑約在20m一下 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的最大跨徑已達76m 但超過50m時 橋形笨重 也不經(jīng)濟 我國預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁的標(biāo)準(zhǔn)跨徑在40m一下 連續(xù)梁橋 特點 承重結(jié)構(gòu)不間斷地連續(xù)跨越幾個橋孔 形成一個超靜定結(jié)構(gòu) 下圖 連續(xù)梁橋高度低 而且能節(jié)省鋼筋混凝土數(shù)量 跨徑越大 這種節(jié)省就越顯著 鋼筋混凝土連續(xù)梁跨徑一般不超過25 30m 預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁常用跨徑為40 160m 懸臂梁橋 懸臂梁橋的主體是長度超過跨徑的懸臂結(jié)構(gòu) 僅一端懸出的稱為單懸臂梁 下圖 兩端均懸出稱為雙懸臂梁 9 4 2拱式體系橋 拱橋的主要優(yōu)點 跨越能力大 能夠就地取材 耐久性好 養(yǎng)護 維修費用少 外形美觀 構(gòu)造較簡單 拱橋的缺點 水平推力大 為確保拱橋安全 增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量 當(dāng)采用無鉸拱時 對基地條件要求高 對連續(xù)多孔的大 中橋梁 為防止一孔破壞而影響全橋 需采取較復(fù)雜的措施 增加了造價 上承式拱橋建筑高度較高 使用范圍受到一定的限制 9 4 2 1拱橋的特點 拱橋的主要組成 上部結(jié)構(gòu) 拱圈及其上面的拱上建筑 下部結(jié)構(gòu) 橋墩 橋臺及基礎(chǔ) 9 4 2 2拱橋的組成和分類 拱橋的主要類型 按建橋材料分 圬工拱橋 鋼筋混凝土拱橋及鋼拱橋等 按拱上結(jié)構(gòu)形式分 實腹式拱橋 a 與空腹式拱橋 b 下圖 按主拱圈所采用的拱軸線的形式分 圓弧拱橋 拋物線拱橋或懸鏈線拱橋等 9 4 3剛架體系橋 剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁 或板和墩臺整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu) 梁和柱的聯(lián)結(jié)處具有很大的剛性 9 4 3 1剛架橋 T形剛構(gòu)是結(jié)合了剛架橋和多孔靜定懸臂梁橋的特點發(fā)展起來的新穎結(jié)構(gòu) 鋼筋混凝土T形剛構(gòu)橋常用跨徑在40 50m左右 預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)的常用跨徑為60 200m 9 4 3 2T形剛架橋 將T形剛構(gòu)粗厚的橋墩減薄 形成柔性橋墩 使橋墩固結(jié)而形成連續(xù)剛構(gòu)橋 與一般的連續(xù)剛架的區(qū)別在于柔性橋墩的作用 使結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下基本上屬于無推力體系 而上部結(jié)構(gòu)主要具有連續(xù)梁的特點 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋最大跨徑已達301m 9 4 3 2連續(xù)剛構(gòu)橋 9 4 4懸索橋 懸索橋上部結(jié)構(gòu)由鋼纜 塔 加勁梁和吊索組成 下部結(jié)構(gòu)由支撐著塔的橋墩 錨固鋼纜的錨碇組成 懸索橋邊跨與主跨之比一般應(yīng)為0 3 0 4 最小可達0 21 為使橫截面具有良好的抗風(fēng)性能 加勁梁都采用扁平截面 包括 系桿拱橋 桁架拱 多跨梁拱結(jié)構(gòu)等 a 利用梁的受彎與拱的承壓特點組成聯(lián)合結(jié)構(gòu) b 拱置于梁的下方 通過立柱對梁起輔助支承作用的組合體系 9 4 5組合體系橋 9 4 5 1梁拱組合體系 斜拉橋也是一種由承壓的塔 承彎的梁體與受拉的斜纜相結(jié)合的一種組合體系 9 4 5 2斜拉橋 橋塔的橫向形式 橋塔的縱向形式 9 5城市橋墩 臺和基礎(chǔ) 單跨橋梁只有橋臺 多跨橋梁中間需要設(shè)置橋墩來支承上部結(jié)構(gòu) 橋梁墩 臺 主要由墩 臺 帽 墩 臺 身和基礎(chǔ)三部分組成 9 5 1概述 按構(gòu)造分 實體墩 空心墩 柱式墩 框架墩等 按受力特點分 剛性墩和柔性墩 按施工工藝分 就地砌筑或澆筑橋墩 預(yù)制安裝橋墩 按截面形式分 矩形 圓形 圓端形 尖端性及各種截面組合而成的空心橋墩 9 5 2橋墩的類型與構(gòu)造 橋臺按形式可劃分為 重力式橋臺 輕型橋臺 框架式橋臺 組合式橋臺和承拉式橋臺等 在城市道路中 引橋 引道均采用擋墻 9 5 3橋臺的類型與構(gòu)造 淺基礎(chǔ) 淺基礎(chǔ)可分為 剛性基礎(chǔ)和柔性基礎(chǔ)樁基礎(chǔ) 由樁和承臺兩個部分組成 分為 柱樁 摩擦樁 豎直樁和斜樁及樁墩等 沉井基礎(chǔ) 沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物 沉井基礎(chǔ)的埋置深度大 整體性強 穩(wěn)