橋梁工程認識實習(xí)報告

一、實習(xí)目的：1、初步了解橋梁工程專業(yè)背景方向的知識構(gòu)成。2、了解橋梁工程系統(tǒng)的基本建筑與結(jié)構(gòu)。3、初步認識橋梁工程相關(guān)知識體系。4、鍛煉學(xué)生分析問題和解決生產(chǎn)實際問題的能力。二、實習(xí)時間：2011年10月30日三、實習(xí)地點：盧溝橋周邊及城鐵十三號線西直門至大鐘寺四、實習(xí)過程：乘車至盧溝橋，參觀盧溝橋及附近橋梁，了解橋梁的組成，結(jié)構(gòu)相關(guān)知識，乘車至西直門，沿城鐵十三號線架橋步行至大鐘寺附近，了解鐵路橋梁，軌道橋梁的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和注意事項。五、橋梁工程相關(guān)專業(yè)知識橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學(xué)和工程技術(shù)，它是土木工程的一個分支。橋梁工程學(xué)的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設(shè)臺階。自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標準要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。在建橋材料方面，以高強、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用，還必須在降低成本以后才有可能。橋梁一般講由五大部件和五小部件組成,五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu),是橋梁結(jié)構(gòu)安全的保證。包括(1)橋跨結(jié)構(gòu)(或稱橋孔結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu))、(2)支座系統(tǒng)、(3)橋墩、(4)橋臺、(5)墩臺基礎(chǔ).五小部件是指直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件,過去稱為橋面構(gòu)造.包括(1)橋面鋪裝、(2)防排水系統(tǒng)、(3)欄桿、(4)伸縮縫、(5)燈光照明。橋梁類型橋梁根據(jù)其用途、所用材料和力學(xué)特性可劃分為多種類型。1．按用途分類鐵路橋：供鐵路通行的橋梁；公路橋：供公路通行的橋梁；其它類型橋梁：公鐵兩用橋、人行橋、輸水渡槽、管線橋等。2．按跨越障礙物分類：跨河（谷）橋：跨越河流（或山谷）的橋梁；高架橋：為保留線路通過地段的空間或少占耕地，常常不修路堤而以橋梁通過，稱這種橋為高架橋，也稱作旱橋或棧橋；跨線橋：跨越鐵路或公路的橋梁，稱作為跨線橋或立交橋。3．按所用材料分類：按上部結(jié)構(gòu)所使用的材料，橋梁分為鋼橋、混凝土橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、石橋、木橋。4．按受力情況分類：梁式橋：在豎直荷載作用下，支座只產(chǎn)生豎向反力的橋，其中有簡支梁橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋等。梁橋以梁截面的內(nèi)彎矩抵抗豎向荷載，因此除懸臂梁橋外，梁橋的跨越能力有限。拱橋：作為主要承重結(jié)構(gòu)的主拱將大部分豎向荷載轉(zhuǎn)換為拱截面的壓力，拱腳不僅有豎向反力，還有巨大的水平反力，無鉸拱還有支撐彎矩。剛架橋：顯著特點是橋梁和墩臺剛性連接成整體，在豎向荷載作用下和拱一樣，有豎向反力和水平反力，無鉸剛架還有支撐彎矩，其中有門形剛架、斜腿剛架橋。懸索橋：由橋塔、主纜、錨錠、吊索、加勁梁等主要受力構(gòu)件組成的組合體系橋。與梁橋不同，懸索橋的橋塔和主纜是主要承重結(jié)構(gòu)，加勁梁主要提供橋梁橫向剛度、抗扭剛度和路面，作用于加勁梁的路面荷載及加勁梁自重通過吊索由主纜承受。斜拉橋：由橋塔、斜拉索和梁部結(jié)構(gòu)組成的組合體系橋。作用于梁部結(jié)構(gòu)的荷載由梁體和斜拉索提供的垂直分力共同承受。5．按橋長分類：橋梁根據(jù)其總長度（臺尾至臺尾間距離）分為特大橋、大橋、中橋和小橋，鐵路橋的劃分如下：500m以上為特大橋；100m～500m為大橋；20m～100m為中橋；橋長在20m及以下者為小橋。橋梁基本特點梁式橋:包括簡支板梁橋,懸臂梁橋,連續(xù)梁橋.其中簡支板梁橋跨越能力最小,一般一跨在8-20m.連續(xù)梁橋國內(nèi)最大跨徑在200m以下,國外已達240m（目前世界上最大跨徑梁橋最跨是330m，是位于中國重慶的石板坡長江大橋復(fù)線橋）.拱橋在豎向荷載作用下,兩端支承處產(chǎn)生豎向反力和水平推力,正是水平推力大大減小了跨中彎矩,使跨越能力增大.理論推算,混凝土拱極限跨度在500m左右,鋼拱可達1200m.亦正是這個推力,修建拱橋時需要良好的地質(zhì)條件.鋼架橋：有T形剛架橋和連續(xù)剛構(gòu)橋,T形剛架橋主要缺點是橋面伸縮縫較多,不利于高速行車.連續(xù)剛構(gòu)主梁連續(xù)無縫,行車平順.施工時無體系轉(zhuǎn)換.跨徑我國最大已達270m(虎門大橋輔航道橋)纜索承重橋(斜拉橋和懸索橋)是建造跨度非常大的橋梁最好的設(shè)計.道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，纜索懸掛在橋塔之間。斜拉橋已建成的主跨可達890m,懸索橋可達1991m.組合體系橋有梁拱組合體系,如系桿拱,桁架拱,多跨拱梁結(jié)構(gòu)等.梁剛架組合體系,如T形剛構(gòu)橋等.桁梁式橋：有堅固的橫梁，橫梁的每一端都有支撐。最早的橋梁就是根據(jù)這種構(gòu)想建成的。他們不過是橫跨在河流兩岸之間的樹干或石塊。現(xiàn)代的桁梁式橋，通常是以鋼鐵或混凝土制成的長型中空桁架為橫梁。這使橋梁輕而堅固。利用這種方法建造的橋梁叫做箱式梁橋。懸臂橋：橋身分成長而堅固的數(shù)段，類似桁梁式橋，不過每段都在中間而非兩端支承。拱橋：借拱形的橋身向橋兩端的地面推壓而承受主跨度的應(yīng)力?，F(xiàn)代的拱橋通常采用輕巧、開敞式的結(jié)構(gòu)。吊橋：是建造跨度非常大的橋梁最好的設(shè)計。道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，鋼纜牢牢地懸掛在橋塔之間。較古老的吊橋有的使用鐵鏈，有的甚至使用繩索而不是用鋼纜。拉索橋：有系到橋柱的鋼纜。鋼纜支撐橋面的重量，并將重量轉(zhuǎn)移到橋柱上，使橋柱承受巨大的壓力。玻璃橋：純玻璃制成的一種橋梁。（平板橋）廊橋：加建亭廊的橋，稱為亭橋或廊橋，可供游人遮陽避雨，又增加橋的形體變化。20世紀30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土和高強度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動的研究和空氣動力學(xué)的研究，以及土力學(xué)的研究等獲得了重大進展。從而,為節(jié)約橋梁建筑材料,減輕橋重，預(yù)計基礎(chǔ)下沉深度和確定其承載力提供了科學(xué)的依據(jù)?，F(xiàn)代橋梁按建橋材料可分為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋、鋼筋混凝土橋和鋼橋。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋1928年，法國弗雷西內(nèi)工程師經(jīng)過20年的研究，用高強鋼絲和混凝土制成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。這種材料，克服了鋼筋混凝土易產(chǎn)生裂紋的缺點，使橋梁可以用懸臂安裝法、頂推法施工。隨著高強鋼絲和高強混凝土的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋的結(jié)構(gòu)不斷改進，跨度不斷提高。橋梁的組成與結(jié)構(gòu)1、橋跨結(jié)構(gòu)在線路中斷時跨越障礙物的主要承載結(jié)構(gòu)。2、橋墩和橋臺是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛等活載傳至地基的建筑物。通常設(shè)置在橋梁兩端的稱為橋臺，它除了上述作用外，還與路堤相銜接，以抵御路堤土壓力，防止路堤填土的滑坡和坍落。3、基礎(chǔ)橋墩和橋臺中使全部荷載傳至地基的底部奠基部分，通常稱為基礎(chǔ)。它是確保橋梁能安全使用的關(guān)鍵。由于基礎(chǔ)往往深埋于土層之中，并且需在水下施工，故也是橋梁建筑中比較困難的一個部分。4、上部結(jié)構(gòu)通常人們還習(xí)慣地稱橋跨結(jié)構(gòu)為橋梁的上部結(jié)構(gòu)。稱橋墩或橋臺為橋梁的下部結(jié)構(gòu)。5、支座一座橋梁中在橋跨或橋墩或橋臺的支承處所設(shè)置的傳力的裝置，稱為支座。它不僅要傳遞很大的荷載，并且要保證橋跨結(jié)構(gòu)能產(chǎn)生一定的變?yōu)椤?、錐形護坡在路堤與橋臺銜接處，在橋臺兩側(cè)設(shè)置石砌的錐形護坡。以保證迎水部分路堤邊坡的穩(wěn)定。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)物等附屬工程如涵洞。橋梁的三個主要組成部分是：上部結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)和附屬結(jié)構(gòu)。上部結(jié)構(gòu)由橋跨結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)組成。橋跨結(jié)構(gòu)或稱橋孔結(jié)構(gòu)，是橋梁中跨越橋孔的、支座以上的承重結(jié)構(gòu)部分。按受力圖示不同，分為梁式、拱式、剛架和懸索等基本體系，并由這些基本體系構(gòu)成各種組合體系。它包含主要承重結(jié)構(gòu)、縱橫向聯(lián)結(jié)系、拱上建筑、橋面構(gòu)造和橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)，變形縫以及安全防護設(shè)施等部分。支座系統(tǒng)設(shè)置在橋梁上、下結(jié)構(gòu)之間的傳力和連接裝置。其作用是把上部結(jié)構(gòu)的各種荷載傳遞到墩臺上，并適應(yīng)活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素所產(chǎn)生的位移，使橋梁的實際受力情況符合結(jié)構(gòu)計算圖示。一般分為固定支座和活動支座。下部結(jié)構(gòu)，由橋墩、橋臺、墩臺基礎(chǔ)幾部分組成。橋墩橋墩主要由墩帽、墩身和基礎(chǔ)三部分組成。它的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并通過基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它還承受流水壓力、風(fēng)力以及可能出現(xiàn)的冰荷載、船只或漂流物的撞擊力。大跨徑橋梁既要考慮墩身的輕巧，又要考慮能有利于上部結(jié)構(gòu)的受力和施工，于是創(chuàng)造出X形、V形墩等各種優(yōu)美的立面形式。城市立交橋為了能從上面承受、托較寬的橋面，在下面能減小墩身和基礎(chǔ)尺寸，常常將橋墩在橫方向上做成獨柱式或排柱式，傾斜式、雙叉式、四叉式、T形、V形和X形等各種各樣的橋墩形式。高架橋：采用空心橋墩，將墩身內(nèi)部作為空腔體，減少圬工體積、節(jié)約材料或減輕自重。橋臺橋臺主要由臺帽、臺身和基礎(chǔ)三部分組成。它的主要作用是承受上部結(jié)構(gòu)傳來的荷載，并通過基礎(chǔ)又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它是銜接兩岸接線路堤的構(gòu)造物；既要能擋土護岸，又要能承受臺背填土及填土上車輛荷載所產(chǎn)生的附加側(cè)壓力臺帽：臺帽的構(gòu)造和尺寸要求與相應(yīng)的墩帽有許多共同之處，不同的是臺帽頂面只設(shè)單排支座，在另一側(cè)則要砌筑擋住路堤填土的矮墻——背墻。臺身：臺身由前墻和側(cè)墻組成，結(jié)合成一體，兼有擋土墻的作用。臺身的寬度通常與路基的寬度相同。兩個側(cè)墻間宜填以滲水性較好的土，為排除橋臺前墻后的積水，應(yīng)于側(cè)墻間在略高于高水位平面上鋪一層向路堤方向設(shè)有斜坡的夯實粘土作為不透水層，并在粘土層上再鋪一層碎石，將積水引向設(shè)于臺后橫穿路堤的盲溝內(nèi)。錐坡下緣與前墻下緣相齊。錐坡坡度一般由縱向1:1逐漸變至橫向為1:1.5，以便和路堤邊坡一致。其平面形狀為1/4橢圓。錐坡用土夯實而成，其表面用片石砌筑。側(cè)墻尾端應(yīng)有不小于75cm的長度伸入路堤內(nèi)，保證與路堤有良好的銜接。基礎(chǔ)：基礎(chǔ)是介于臺身與地基之間的傳力結(jié)構(gòu)。它的平面尺寸比臺身底截面尺寸略大，四周每邊放大0.25～0.75cm。可以是單層，或2至3層臺階式。按構(gòu)造和施工方法不同，橋梁基礎(chǔ)類型可分為：明挖基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)和管柱基礎(chǔ)。明挖基礎(chǔ)也稱擴大基礎(chǔ)，系由塊石或混凝土砌筑而成的大塊實體基礎(chǔ)，其埋置深度可較其他類型基礎(chǔ)淺，故為淺基礎(chǔ)。它的構(gòu)造簡單，由于所用材料不能承受較大的拉應(yīng)力，故基礎(chǔ)的厚、寬比要足夠大，使之形成所謂剛性基礎(chǔ)，受力時不致產(chǎn)生撓曲變形。為了節(jié)省材料，這類基礎(chǔ)的立面往往砌成臺階形，平面將根據(jù)墩臺截面形狀而采用矩形、圓形、T形或多邊形等。建造這種基礎(chǔ)多用明挖基坑的方法施工。在陸地開挖基坑，將視基坑深淺、土質(zhì)好壞和地下水位高低等因素，來判斷是否采用坑壁支持結(jié)構(gòu)──襯板或板樁。在水中開挖則應(yīng)先筑圍堰。明挖基礎(chǔ)適用于淺層土較堅實，且水流沖刷不嚴重的淺水地區(qū)。由于它的構(gòu)造簡單,埋深淺，施工容易,加上可以就地取材，故造價低廉，廣泛用于中小橋涵及旱橋。中國趙州橋就是在亞粘土地基上采用了這種橋基。樁基礎(chǔ)由許多根打入或沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_所構(gòu)成的基礎(chǔ)。外力通過承臺分配到各樁頭，再通過樁身及樁端把力傳遞到周圍土及樁端深層土中，故屬于深基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)適用于土質(zhì)深厚處。在所有深基礎(chǔ)中，它的結(jié)構(gòu)最輕，施工機械化程度較高，施工進度較快，是一種較經(jīng)濟的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。有些橋梁基礎(chǔ)要承受較大的水平力，如橋墩基礎(chǔ)要承受來自左右方向的水平荷載，其樁基多采用雙向斜樁；而一些梁式橋的橋臺主要承受來自一側(cè)的土壓力，多采用單向斜樁。如樁徑很大，像現(xiàn)在常用的大直徑鉆孔樁，具有相當大的剛度，則可不加斜樁而做成垂直樁基。橋梁基礎(chǔ)多置于水中，故要求樁材不僅強度高，而且要耐腐蝕。在橋梁中常用的樁材為木材、鋼筋混凝土和鋼材。由于木材長度有限，強度和耐腐蝕性較低，故木樁多用于中小橋梁，且樁頂必須埋在低水位以下，才能長期保存。鋼筋混凝土樁的強度和耐久性均較木樁為優(yōu)，多用于較大或重要橋梁，但當遇到含鹽量較高的水文地質(zhì)條件，也有腐蝕問題，應(yīng)采取防護措施。中國在1908～1912年修建津浦（天津—浦口）鐵路洛口黃河橋時，其基礎(chǔ)就采用了外接圓直徑為50厘米的正五邊形鋼筋混凝土預(yù)制樁，樁長15～17米。自50年代以后，曾廣泛采用工廠預(yù)制的鋼筋混凝土空心的管樁、樁外徑多為40和55厘米，如1953～1954年在武漢修建的漢水鐵路橋和公路橋，以及60年代修建的南京長江橋引橋的大部分基礎(chǔ)均采用這種樁基。此外,鋼筋混凝土鉆孔灌注樁(也稱鉆孔樁),近幾十年在世界范圍內(nèi)發(fā)展很快，如1972年在中國山東北鎮(zhèn)建成的黃河公路橋,采用直徑1.5米、最大入土深達107米的鋼筋混凝土鉆孔樁;70年代末在阿根廷建成跨巴拉那河的兩座斜張橋,全部采用直徑達2.0米，最大入土深達73米的鋼筋混凝土鉆孔樁。至于鋼樁主要是鋼管樁及H形鋼樁,其強度甚高,在土中穿透能力強,在工業(yè)發(fā)達國家使用較多，在中國有少數(shù)橋梁（如上海黃浦江橋）也使用過。沉井基礎(chǔ)是一種古老而且常見的深基礎(chǔ)類型，它的剛性大，穩(wěn)定性好，與樁基相比，在荷載作用下變位甚微,具有較好的抗震性能,尤其適用于對基礎(chǔ)承載力要求較高，對基礎(chǔ)變位敏感的橋梁。如大跨度懸索橋、拱橋、連續(xù)梁橋等。沉箱基礎(chǔ)在橋梁工程中主要指氣壓沉箱基礎(chǔ)。它主要用于大型橋梁，當水下土層中有障礙物而沉井無法下沉，樁無法穿透時；或地基為不平整的基巖且風(fēng)化嚴重，需要人員直接檢驗或處理時，常采用沉箱基礎(chǔ)。但沉箱工程需要復(fù)雜的施工設(shè)備，人在高氣壓下工作，既不安全,效率也低，其水下下沉深度也受到一定