橋梁工程第1章 總論

橋梁工程(上)周水興向中富主編重慶大學(xué)出版社第1章總論第2章橋面構(gòu)造第3章梁式橋梁的構(gòu)造與設(shè)計(jì)第4章梁式橋梁的計(jì)算第5章梁式橋梁的施工第6章剛架橋的構(gòu)造及計(jì)算特點(diǎn)第1章總論1.1國(guó)內(nèi)外橋梁開展概況1.1.1橋梁工程的地位和作用橋梁工程在交通事業(yè)中占有重要地位。1.1.2我國(guó)橋梁建設(shè)的成就我國(guó)橋梁類型繁多，數(shù)量驚人，無論是古代橋梁，還是當(dāng)今的現(xiàn)代橋梁，都在世界橋梁史上寫下了輝煌的篇章。舉世聞名的河北省趙縣的趙州橋，就是我國(guó)古代石拱橋的杰出代表。圖1.1河北趙縣趙州橋〔1〕鋼橋圖1.2南京長(zhǎng)江大橋〔2〕預(yù)應(yīng)力混凝土橋圖1.3重慶長(zhǎng)江大橋圖1.4廣東虎門輔航道橋〔3〕斜拉橋和懸索橋圖1.5上海黃浦江楊浦大橋圖1.6江蘇江陰長(zhǎng)江公路大橋圖1.7貴州烏江大橋〔4〕石拱橋、混凝土拱橋圖1.8湖南省鳳凰縣烏巢河橋圖1.9廣東省清遠(yuǎn)北江大橋圖1.10萬州長(zhǎng)江公路大橋〔6〕橋梁設(shè)計(jì)與科研建國(guó)五十余年來，我國(guó)公路、鐵路、城市建設(shè)部門以及高等院校已形成了一支人數(shù)眾多，力量雄厚的設(shè)計(jì)、科研隊(duì)伍。從1956年開始制定公鐵橋梁設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并根據(jù)建橋經(jīng)驗(yàn)不斷進(jìn)行修改，橋梁設(shè)計(jì)理論沉著許應(yīng)力法進(jìn)展到極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)已開展到可靠度設(shè)計(jì)理論。對(duì)中、小跨橋梁，已編制了大量標(biāo)準(zhǔn)化圖紙。在橋梁設(shè)計(jì)中，對(duì)空間分析、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的次內(nèi)力計(jì)算、穩(wěn)定、振動(dòng)與地震響應(yīng)等方面進(jìn)行了大量研究，取得了有實(shí)用價(jià)值的成果。橋梁靜、動(dòng)力模型試驗(yàn)、野外測(cè)試、風(fēng)洞試驗(yàn)的研究，又為我國(guó)開展長(zhǎng)大橋梁提供了科學(xué)依據(jù)。在軟件開發(fā)方面，我國(guó)已編制了計(jì)算公路橋梁的大型綜合程序和大量專用程序，橋梁CAD也在積極開發(fā)之中，已取得可喜成果。圖1.11南斯拉夫KRK橋圖1.12法國(guó)諾曼底大橋圖1.13英國(guó)恒比爾吊橋圖1.14日本港大橋1.1.4橋梁工程的前景展望(1)材料的應(yīng)用與開展從橋梁工程學(xué)科的開展可以發(fā)現(xiàn)，材料科學(xué)對(duì)橋梁工程的開展起著關(guān)鍵性作用。沒有新材料的開展，就沒有長(zhǎng)大跨度及新橋型的誕生。目前，橋梁工程所用材料主要是鋼材和混凝土。新型非金屬纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的開發(fā)研究，已得到全世界的關(guān)注和認(rèn)同，各國(guó)都投入大量資金，開展理論研究。目前主要集中在玻璃纖維、阿拉米特纖維和碳纖維同聚合物強(qiáng)化合成的超高強(qiáng)材料上，它們不但質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，而且具有耐疲勞、抗腐蝕、熱傳導(dǎo)率低、非磁性等優(yōu)點(diǎn)。分析說明，假設(shè)采用碳纖維強(qiáng)化復(fù)合材料來修建懸索橋，其極限跨度可比鋼懸索橋提高一倍以上。加拿大、美國(guó)等國(guó)家，那么已進(jìn)入工程實(shí)踐階段。圖1.15橋梁根本組成1)水位2)凈跨徑(l0)與總跨徑(∑l0)3)標(biāo)準(zhǔn)跨徑(lb)4)計(jì)算跨徑(l)5)橋梁全長(zhǎng)(L)與橋梁總長(zhǎng)6)橋梁高度7)建筑高度與容許建筑高度8)橋下凈空高度9)拱軸線10)凈矢高(f0)與計(jì)算矢高(f)11)矢跨比(f／l)1.2.2橋梁分類(1)按橋梁的根本結(jié)構(gòu)體系分類1)梁式橋2)拱式橋3)剛架橋4)纜索承重橋5)組合體系橋圖1.16梁式橋圖1.17拱式橋圖1.18剛架橋圖1.19纜索承重橋(尺寸單位：m)圖1.20組合體系橋(尺寸單位：m)(2)橋梁的其他分類方法除了上述按受力特點(diǎn)劃分成不同結(jié)構(gòu)體系外，人們習(xí)慣按橋梁的用途、主要承重結(jié)構(gòu)的材料等其他方面來劃分。1.4橋梁縱、橫斷面設(shè)計(jì)及平面布置1.4.1橋梁縱斷面設(shè)計(jì)(1)橋梁總跨徑確實(shí)定(2)橋梁的分孔(3)橋面標(biāo)高確實(shí)定1.4.2橋梁橫斷面設(shè)計(jì)圖1.21橋梁縱斷面規(guī)劃圖圖1.22橋面尺寸布置圖1.23某大橋初步設(shè)計(jì)方案比較1.5橋梁的設(shè)計(jì)荷載1.5.1永久荷載永久荷載，又稱恒載，它是在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)，其作用的位置、大小不隨時(shí)間變化，或其變化值與平均值相比可忽略不計(jì)的荷載。1.5.2可變荷載可變荷載是指在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)，其作用的位置、大小隨時(shí)間變化，且其變化值與平均值相比不可忽略的荷載。(1)車輛荷載圖1.24各級(jí)汽車車隊(duì)的縱向排列(軸重力單位：kN；尺寸單位：m)圖1.25各級(jí)汽車的平面尺寸和橫向布置(尺寸單位：m)圖1.26各級(jí)驗(yàn)算車的縱向排列和橫向布置(重力單位：kN；尺寸單位：m)圖1.27城—A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)車輛縱、平面布置圖1.28城—B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)車輛縱、平面布置圖1.29車輛荷載橫向布置圖1.30圖1.31圖1.32