第五章橋梁工程

第五章

橋梁工程5.1

橋梁工程概述5.2橋梁的組成和分類5.3橋梁的結(jié)構(gòu)體系和受力特點5.4橋梁工程發(fā)展動態(tài)

本章提要重點—掌握橋梁的組成和分類了解橋梁的結(jié)構(gòu)體系和受力特點了解橋梁工程的發(fā)展動態(tài)

橋梁工程是土木工程中屬于結(jié)構(gòu)工程的一個分支學(xué)科，是用磚石、木、混凝土、鋼筋混凝土和各種金屬材料等建造的結(jié)構(gòu)工程。在功能上是交通工程的咽喉。§5.1.1

橋梁工程概述

橋梁是供公路、城市道路、鐵路、渠道、管線等跨越水體、山谷或彼此間相互跨越的工程構(gòu)筑物，是交通運輸中重要的組成部分。簡而言之，橋梁工程就是跨越障礙的通道。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會的進步，橋梁的跨越能力越來越強，功能與構(gòu)造形式也越來越多樣化。

橋梁的原始雛形是堤梁（在淺灘溪澗中筑起一個個石堤，堤間流水，人從石堤上跨越。）、獨木橋、石拱橋。堤梁獨木橋該橋（太平橋）位于紹興。是一座一孔凈跨10米的石拱橋與九孔凈跨3-4米的高、低石梁橋相結(jié)合的多跨橋梁。石拱橋§5.2.1

橋梁的組成

橋梁的主要構(gòu)成部分第二節(jié)橋梁的組成和分類主要組成部分上部結(jié)構(gòu)：橋支承部分以上跨越橋孔的結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)：橋臺、橋墩及基礎(chǔ)的總稱，用以支承上部結(jié)構(gòu)并將上部荷載傳遞給地基。支座：在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺的支承處所設(shè)置的傳力裝置。附屬設(shè)施：橋面系、伸縮縫、錐形護坡、檢查設(shè)備等。橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）包括：橋面板、橋面梁以及支承它們的結(jié)構(gòu)構(gòu)件如大梁、拱、懸索等。作用：承受橋面上各種車輛、行人的荷載。作用：是支承橋跨結(jié)構(gòu)的承重構(gòu)件。橋墩、橋臺（下部結(jié)構(gòu)）橋臺設(shè)在橋身兩側(cè)。作用：支承橋跨結(jié)構(gòu)，還要與路堤銜接并防止路堤滑塌。

墩臺基礎(chǔ)是橋墩、橋臺的埋入土中的擴大部分。作用：使橋上全部荷載傳至地基。墩臺基礎(chǔ)是橋梁工程施工較困難的部分，常要在水中作業(yè)。高水位：洪峰季節(jié)河流的最高水位低水位：枯水季節(jié)河流的最低水位設(shè)計洪水位：按規(guī)定的設(shè)計洪水頻率算得的高水位§5.2.2

橋梁常用技術(shù)術(shù)語跨度：橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩支座中心的間距橋梁全長：橋兩端岸邊橋臺側(cè)墻或八字墻后端點間距離橋下凈空高度：設(shè)計洪水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣間的距離根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2004）規(guī)定：涵洞：—

L＜8m，K＜5m小橋：—8m≤L≤30m，5m≤K＜20m中橋：—30m＜L＜100m，20m≤K＜40m大橋：—100m≤L≤1000m，40m≤K≤150m特殊大橋：—L>1000m，K>150m1、橋梁涵洞按長度的分類§5.2.3

橋梁的分類2、按用途分鐵路橋公路橋鐵路公路兩用橋城市道路橋（含立交橋）農(nóng)村道路橋人行橋管線橋渡槽橋鐵路橋公路橋公鐵兩用橋人行橋城市道路橋農(nóng)村道路橋渡槽橋

軍都山渡槽橋位于北京市延慶縣，在兩山之間跨越二道河、大秦鐵路和兩條主要公路，是我國第一座跨度超過百米的大型斜拉輸水建筑物。該渡槽橋全長276m，主跨長126m，槽身距地面27m，，塔墩高52.4m。槽寬3.2m，高1.8m。

管線橋3、按橋身結(jié)構(gòu)材料分木橋圬工橋（含磚、石和混凝土砌塊橋）鋼筋混凝土橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋鋼橋木橋易燃、易腐蝕圬工橋:以磚，石，混凝土等圬工材料作為主要材料建造的拱橋。其取材方便且價格低廉，較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)約水泥和鋼材，且一般不用模板，故可節(jié)省木材。另外其具有良好的耐久性，維修養(yǎng)護工作量小，抗沖擊能力強，振動小。但也具有自重大，強度低，截面尺寸大，砌筑工作繁重，費工費時的缺點。

趙州橋隋朝李春設(shè)計，古代石拱橋的杰出代表，被選為12個土木工程里程碑，跨度37.02m，全長50.82m，橋面寬9m。鋼筋混凝土橋預(yù)應(yīng)力混凝土橋云南六庫怒江大橋悉尼港大橋：遠(yuǎn)眺大橋形似衣架，從而得名“大衣架”。悉尼歌劇院位于橋的北端一側(cè)。橋全長1885m，主跨為跨度達(dá)503m的鋼桁架拱。鋼橋4、按結(jié)構(gòu)體系分梁式橋（含簡支梁、連續(xù)梁、懸臂梁）拱橋懸索橋梁式橋拱橋(趙州橋)5、按橋跨結(jié)構(gòu)與橋面的相對位置劃分上承式：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)上面下承式：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)下面中承式：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)中間上承式懸?guī)蛏铣惺焦皹蛑谐惺焦皹蛳鲁惺焦皹?、按橋梁平面布置劃分正交橋（直橋）：其縱軸線方向與水流方向基本正交彎橋：在水平面上呈曲線狀的橋斜交橋：其縱軸線方向與水流方向不成直角相交匝道橋：呈螺旋狀下降的空間曲線橋7、按跨越對象劃分跨河橋：跨越河流的橋梁跨線橋：直接跨越其他線路的橋跨谷橋：跨越山谷或河谷的橋梁立交橋：跨越城市道路的橋跨海橋：跨越海峽、海灣或為連接近海島嶼而在海上建造的橋旱橋：建在無水地面上的橋地道橋：采用下降方式從被跨越的線路下方穿過的橋地道橋8、按橋梁的可移動性劃分固定橋：在建成后不可移動開啟橋：指一部分橋跨結(jié)構(gòu)可以提升或轉(zhuǎn)動的橋活動橋：在建成后可移動開啟橋提升式§5.3.1

橋梁的基本體系第三節(jié)橋梁的結(jié)構(gòu)體系和受力特點

按結(jié)構(gòu)體系和受力特點，橋梁可以劃分為梁、拱、索三大基本體系和組合體系。其中，梁橋以受彎為主，拱橋以受壓為主，懸索橋以受拉為主。1.梁橋

梁式橋是一種在豎向移動荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)體系，與建筑工程中的梁相似。它結(jié)構(gòu)簡單，但跨越能力有限。

目前應(yīng)用最廣的鋼筋混凝土簡支梁跨度為5至25米，預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁跨度為10至50米。

梁式橋根據(jù)其支承條件可分為簡支梁橋、連續(xù)梁橋和多跨靜定梁橋等。

我國目前最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋是1989年建成的黃河公路大橋，位于河南開封。全長4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨徑50m的預(yù)應(yīng)力簡支T形梁。世界最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋為奧地利的阿爾姆(Alm)橋，主跨度為76米。

我國目前最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為六庫怒江橋，位于云南省傈傈族自治州州府六庫，跨越怒江，該橋采用3跨變截面箱型梁，其中箱型梁為單箱型截面，箱寬5米，兩側(cè)各懸出伸臂2.5米，跨中梁高2.8米

2.拱橋

拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，它在橋面豎向移動荷載作用下橋墩或橋臺承受水平推力（顯著抵消在拱圈中引起的彎矩），使拱圈承受的主要是壓力，故通常可采用抗壓能力強的圬工材料（如石、磚、混凝土）建造。3.懸索橋懸索橋主要由纜索、塔、錨碇、加勁梁等組成，其中懸掛兩邊塔架上的纜索為主要的承重結(jié)構(gòu)。

懸索橋是在橋的兩端設(shè)置索錨，借助于架設(shè)在橋塔的拉索，通過分布設(shè)置的吊桿將橋上的荷載傳至懸索上。一般認(rèn)為在所有橋式中，懸索橋的可能跨度最大。目前主跨超過1000m的橋梁均為懸索橋。

滬定鐵索橋，跨越大渡河，位于川、藏要道，是鐵索橋中現(xiàn)存制作最精良的一座。橋凈跨100米，橋?qū)?.8米，上鋪木板，底索９根，每根索長約128米，兩側(cè)各有兩根欄桿索。兩岸石砌橋臺，用臺身自重來平衡鐵索的拉力。懸索橋§5.3.2

橋梁的組合體系1、斜拉橋

由主梁、塔柱和斜索三種基本構(gòu)件組成。用高強鋼材制成的斜索將主梁多點吊起，將主梁承受的恒載和車輛荷載傳至塔柱，再由塔柱傳給基礎(chǔ)。它是一種橋面體系（加勁主梁）受壓，支承體系（斜拉索）受拉的結(jié)構(gòu)。

斜拉橋一般為雙塔，有時也可采用單塔；絕大多數(shù)橋塔是豎向的，極少數(shù)為斜立。斜拉索可平行布置，也可以為扇形布置。斜拉橋2.剛架橋

剛架橋是梁和柱（或豎墻）整體結(jié)合的橋梁結(jié)構(gòu)。在豎向移動荷載作用下，梁部主要受彎，柱腳處有水平推力，受力狀態(tài)介于梁式橋和拱橋之間。

剛架橋類型

桁架式T型剛架橋剛架橋斜腿剛架橋§5.3.3

橋梁工程發(fā)展動態(tài)1.與建筑工程相比橋梁工程的特點作用效應(yīng)除考慮拉、壓、彎、剪、扭以外，還要考慮鐵路列車在行進中產(chǎn)生的沖擊力、離心力、橫向搖擺力、制動力（牽引力）橋梁基礎(chǔ)埋置較深，基礎(chǔ)施工遇到的技術(shù)問題復(fù)雜，工程量大、工期長、造價高。2.深井基礎(chǔ)

沉井是一種四周有壁、下邊無底、上邊無蓋、側(cè)壁下部有刃腳的筒形結(jié)構(gòu)物，通常用鋼筋混凝土制成。

沉井的斷面常采用圓形、橢圓形和矩形