土木工程概論橋梁工程一

土木工程概論橋梁工程一第1頁/共51頁橋梁工程——土木工程概論之第六章第2頁/共51頁第一節(jié)概述橋梁是公路、鐵路、鄉(xiāng)村道路、水利建設的重要組成部分。橋梁是車輛和行人等跨越障礙（河流、山谷或其他線路）的建筑工程，是線路在跨越障礙時的延伸和連接部分。橋梁和涵洞一般占公路總造價的10%~20%第3頁/共51頁一、橋梁的基本組成

1.橋跨結構（上部結構）

2.下部結構：橋墩或橋臺（包括基礎）梁式橋概貌

第4頁/共51頁拱橋概貌1-拱圈；2-拱頂；3-拱腳；4-拱軸線；5-拱腹；6-拱背；7-變形縫；8-橋墩；9-基礎；10-錐坡；11-拱上結構

一、橋梁的基本組成第5頁/共51頁橋梁的過去、現(xiàn)在和未來二、橋梁的發(fā)展史第6頁/共51頁

古代橋梁近代橋梁現(xiàn)代橋梁未來橋梁第7頁/共51頁第二節(jié)古代橋梁

木石結構拱橋的黃金期第8頁/共51頁1、石梁橋一般10米以下，最大的石梁達23.7m福建泉州洛陽橋始建于宋皇祐五年（1053年）福建泉州安平橋建于宋紹興八年（1138年），該橋共362孔，全長5里（2223m）；第9頁/共51頁洛陽橋(福建泉州公元1053年)全長1097m，有47個橋孔，建在晉江的出?？?/p>

第10頁/共51頁洛陽橋的三個首創(chuàng)

采用了筏形基礎用種植牡蠣的辦法加固石基用潮水漲落浮運架設石梁第11頁/共51頁安平橋福建晉江公元1138天下無橋長此橋公元1138年，共362孔，全長5里（2223m）第12頁/共51頁2、浮橋《詩經(jīng)》載“親迎于渭，造舟為梁”。公元前12世紀（前1127年左右）周文王因秦，在渭河上修建了浮橋。春秋戰(zhàn)國以至秦漢，因戰(zhàn)爭需要曾多次在黃河、渭河、洛河上架設浮橋，并采用鐵鏈代替竹索為舟船間的聯(lián)系。第13頁/共51頁3、石拱橋在天然形成的拱形市東啟發(fā)下，公元前6000年的兩河流域先民就開始用磚坯砌成拱圈。應該說四大文明古國都先后掌握了用磚塊、石塊修筑拱門和拱橋的技術。推測，中國在商朝已有建造拱橋的可能。古代拱橋最初都是半圓拱，公元前1世紀的羅馬人建造了許多著名的輸水渡槽拱橋，世稱“羅馬石拱橋”，尚存30余座。第14頁/共51頁加爾德水道法國公元前63—13年最著名的是公元14年，羅馬人在法國南部建造的高50m、最大跨度24m、全長262m的渡槽拱橋第15頁/共51頁公元2世紀在今西班牙Segovia建造的全長達876m、共119孔的雙層渡槽拱橋。公元7世紀，由于阿拉伯文化的傳入，歐洲曾出現(xiàn)過尖頂拱渡槽。到中世紀又回到傳統(tǒng)的半圓拱。直到公元1187法國才出現(xiàn)了小于半圓的扁平圓拱。

中國隋朝的杰出工匠李春，公元595~606年修建的河北趙州安濟橋，是我國古代石拱橋的杰出代表。

第16頁/共51頁安濟橋(趙州橋公元605年)主跨37.02m，矢高7.218m，拱肩兩側砌有兩小拱（腹拱）形成空腹拱，減輕自重，且有利于排洪

第17頁/共51頁對安濟橋的評價論建筑專家伊麗莎白·莫克（美國）中國科學技術史專家李約瑟教授（英國）安濟橋后，“顯然建成了一個學派和風格，并延續(xù)了數(shù)世紀之久”；“弓形拱是從中國傳到歐洲去的發(fā)明之一”?！敖Y構如此合乎邏輯和美麗，使大部分西方古橋，在對照之下，顯得笨重和不明確。”國際橋梁協(xié)會世界橋梁的里程碑第18頁/共51頁4、伸臂式木梁橋用木梁像斗拱那樣多層疊置外挑，或加上斜撐以增加懸挑的能力直至在跨中和龍，形成跨度可達30余米的拱形橋梁，這種工藝是中國古代工匠的獨創(chuàng)，在西部的川、藏地區(qū)和東南的浙閩地區(qū)至今仍可見到。最著名的當推宋代張擇端所繪“清明上河圖”中北宋都城汴京（今河南開封）的虹橋。橋跨約18.5m，橋寬9.6m，拱矢約4.2m，當時稱“貫木”架橋法。第19頁/共51頁虹橋河南開封1033取自《清明上河圖》在元朝時期，這種橋曾被蒙古軍隊帶至歐洲，架設了一座跨越多瑙河的橋梁。第20頁/共51頁5、索橋用天然的植物纖維（如藤、蔴和竹條）制成索橋是中外亞熱帶地區(qū)的古代先民的自然創(chuàng)造。中國約在3000年前已開始建造索橋?！稘h書·西域傳》中已有“以繩索相引而渡”的記載，可見西域的藏、彝等少數(shù)民族對中國首創(chuàng)的索橋做出了重要貢獻。四川灌縣都江堰的珠浦橋—現(xiàn)存中國古代竹索橋的杰出代表。第21頁/共51頁第22頁/共51頁中國是最早發(fā)明冶鐵技術的國家之一，據(jù)推測，在隋唐時代（6世紀）就有了鐵索橋。1665年徐霞客的《鐵索橋記》詳細描述了貴州境內(nèi)一座長約122m的鐵索橋。法國傳教士1667年出版了一本《中國奇跡覽勝》書中也介紹了中國鐵索橋。四川瀘定縣的大渡河鐵索橋—始建于清康熙44年（1705年），是中國鐵索橋的代表。第23頁/共51頁盧定橋四川1705

第24頁/共51頁跨長101m，寬2.8m，采用13根粗如碗口、平均長127.45m的鐵鏈作為承重索，其中9根做橋面，4根做兩邊的扶手。每根大鏈由841~903個大鐵環(huán)聯(lián)結而成，每個鐵環(huán)長17~20cm，環(huán)環(huán)相扣，共11571個扣，上鋪木板橋面，是由傳入藏的重要通道。第25頁/共51頁程陽橋廣西三江1916第26頁/共51頁盧溝橋北京公元1192第27頁/共51頁盧溝橋橋上有大石獅288個，小石獅214個盧溝橋上"斬龍劍"從"盧溝曉月"到"盧溝獅醒"第28頁/共51頁五亭橋揚州瘦西湖第29頁/共51頁溪東橋浙江順泰1570

第30頁/共51頁利雅托橋威尼斯1588

第31頁/共51頁第三節(jié)近代橋梁

自15世紀以后，意大利文藝復興引起的歐洲思想解放和科學啟蒙，為18世紀的英國工業(yè)革命奠定了基礎，西方隨即進入了近代科學技術和橋梁發(fā)展的新時代。而中國長達2000多年的封建社會卻造成了科學技術的停滯和中國橋梁的衰落第32頁/共51頁世界近代史的發(fā)展狀況（1660~1950）從17世紀中葉到20世紀中葉的300年間，是近代土木工程迅猛發(fā)展的時期。1638年意大利學者伽利略在他的著作《關于兩門新科學談話和數(shù)學證明》中最早論證了材料的力學性質和梁的強度，用公式表達了梁的設計理論。1660年英國學者虎克建立了材料應力和應變關系的胡克定律。1687年英國學者牛頓的力學運動三大定律奠定了土木工程的基礎1744年瑞士數(shù)學家歐拉建立了柱的壓曲公式，成為結構穩(wěn)定的理論基礎。1773年法國工程師庫倫對材料強度、梁的彎曲、拱的計算以及擋土墻的壓力理論都作了系統(tǒng)的研究，為近代橋梁工程的發(fā)展創(chuàng)造了重要條件。第33頁/共51頁1779年，英國工程師AbrahamDdarby設計建造的第一座跨度30.65m的鑄鐵拱橋——Coalbrookdale橋，其問世標志著西方用木石建造橋梁時期的結束。1760年開始的英國工業(yè)革命后科學技術迅猛發(fā)展，也包括近代煉鋼法的誕生，使19世紀成為鐵路和鋼橋的時代。第34頁/共51頁1883年移居美國的德國工程師設計建造的紐約布魯克林橋，主跨486m，公路懸索橋1890年英國工程師設計建造的蘇格蘭福思灣橋，主跨520m的鐵路懸臂鋼桁架橋----上述兩個橋代表著19世紀鋼橋的最高成就！第35頁/共51頁福斯灣懸臂桁梁橋英國

第36頁/共51頁塔橋英國1894

第37頁/共51頁第四節(jié)現(xiàn)代橋梁

各種橋型跨徑記錄不斷突破

鋼、混凝土成為主要建橋材料

戰(zhàn)后斜拉橋的復興第38頁/共51頁進入20世紀后，建筑材料技術也在迅猛發(fā)展，1867年發(fā)明的鋼筋混凝土逐步從房屋建筑應用到橋梁建設。1875年法國人莫尼埃建成了第一座跨度為16m的鋼筋混凝土梁橋。第39頁/共51頁第一次世界大戰(zhàn)后的20年代，美國率先出現(xiàn)興建高速公路和城市交通基礎設施的高潮。中小跨鋼筋混凝土橋、大跨鋼桁架橋、鋼拱橋、鋼懸索橋大量興建。歐洲各國在30年代也建造了許多公路橋梁，以適應日益增多的汽車交通。第40頁/共51頁由于養(yǎng)護方便，在100m以內(nèi)的中小跨橋梁范圍，鋼筋混凝土簡支梁、帶掛孔懸臂梁橋及拱橋逐步代替了小跨鋼橋。20世紀30年代的另一重大成就，就是大跨懸索橋和拱橋的發(fā)展和創(chuàng)新。懸索橋跨度從19世紀末的不足500m到1931年的華盛頓橋1006m，已突破千米。1937年建成的舊金山大橋達到1280m的跨度！第41頁/共51頁華盛頓橋美國

第42頁/共51頁GoldenGate美國

第43頁/共51頁GoldenGate美國

第44頁/共51頁橋梁分類