長(zhǎng)沙理工大學(xué)橋梁工程第1篇第1章-概述

橋梁工程A講課人：易壯一篇總論第一章概述橋梁的基本組成與分類橋梁發(fā)展動(dòng)態(tài)內(nèi)容提要橋梁的定義：“橋是跨越障礙的通道”?！?/p>

美國(guó)《韋氏大詞典》功能：橋梁是公路、鐵路和城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設(shè)對(duì)當(dāng)?shù)卣?、?jīng)濟(jì)、國(guó)防等都具有重要意義。橋梁工程的地位與作用土木工程的分支，交通工程的咽喉；橋梁工程占公路總造價(jià)的10%~20%；國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，人民生活的需要；國(guó)防和軍事上的需要；很多橋梁被建成藝術(shù)品，成為城市的標(biāo)志性建筑，具有鮮明的時(shí)代特征；國(guó)家主干線的規(guī)劃與實(shí)施，有許多跨大江大河、海灣海峽、山區(qū)峽谷的橋梁需要建設(shè)。2020年以前，我國(guó)將新增近4萬(wàn)公里高速公路，百萬(wàn)公里普通公路，需要建設(shè)大量的跨海灣海峽、山區(qū)峽谷、大江大河的超大跨徑橋梁。我國(guó)交通建設(shè)“7918網(wǎng)”的高速公路規(guī)劃圖杭州灣跨海大橋，是一座橫跨中國(guó)杭州灣海域的跨海大橋，全長(zhǎng)36公里，是目前世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，蘇通長(zhǎng)江大橋，連接南通和蘇州兩市，主跨為1088m是鋼箱梁斜拉橋萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋，勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋，主跨420m湖南吉首矮寨特大橋，主跨1176米鋼桁梁懸索橋第一節(jié)橋梁的基本組成與分類四個(gè)基本部分：上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬設(shè)施上部結(jié)構(gòu)：跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)，也叫橋跨結(jié)構(gòu).下部結(jié)構(gòu)：橋墩、橋臺(tái)、基礎(chǔ).支座：設(shè)在墩、臺(tái)頂，用于傳力，并保證一定變位.附屬設(shè)施：橋面系、伸縮縫、橋頭搭板、錐形護(hù)坡等.一、橋梁的基本組成全橋結(jié)構(gòu)低水位：枯水季節(jié)的最低水位;高水位：洪峰季節(jié)河流中的最高水位;設(shè)計(jì)水位：按規(guī)定設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算所得的高水位;通航水位：在各級(jí)航道中，保持船舶正常航行的水位。凈跨徑：設(shè)支座橋梁為相鄰兩墩、臺(tái)身頂內(nèi)緣之間的水平凈距；無(wú)支座的橋梁為上、下部結(jié)構(gòu)相交處內(nèi)緣間的水平凈距?？偪鐝剑涸O(shè)支座橋梁，為相鄰支座中心的水平距離，無(wú)支座橋梁為上、下部結(jié)構(gòu)相交面之中心間的水平距離。計(jì)算跨徑：多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和。橋梁全長(zhǎng)：有橋臺(tái)的橋梁為兩岸橋臺(tái)翼墻尾端間的距離；

無(wú)橋臺(tái)的橋梁為橋面系行車道長(zhǎng)度。橋下凈空：為滿足通航（行車、行人）的需要和保證橋梁安全而對(duì)上部結(jié)構(gòu)底緣以下規(guī)定的空間界限。橋面凈空：橋梁行車道、人行道上方應(yīng)保持的空間界限。橋梁建筑高度：是上部結(jié)構(gòu)底緣至橋面頂面的垂直距離；容許建筑高度：線路定線中所確定的橋面標(biāo)高，與通航（或通車、人）凈空界限頂部標(biāo)高之差。凈跨徑：每孔拱跨兩個(gè)起拱線之間的水平距離;計(jì)算跨徑：相鄰兩拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距離;凈矢高：拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離;計(jì)算矢高：拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離;矢跨比：凈矢高與凈跨徑之比,或計(jì)算矢高與計(jì)算跨徑之比.1、橋梁按受力體系分類彎梁式橋壓拱式橋拉懸索橋剛架橋：受力狀態(tài)介于梁橋和拱橋之間斜拉橋：斜拉索受拉，主梁為多點(diǎn)彈性支撐梁二、橋梁的分類①

組成：

②

受力特點(diǎn)：在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)處無(wú)水平反力，梁以受彎為主。③

用材：抗彎、抗拉能力強(qiáng)的材料（鋼、配筋混凝土、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)等）主梁橋墩（臺(tái)）橋墩（臺(tái)）（1）梁式橋(beambridge)④

型式：簡(jiǎn)支梁橋

連續(xù)梁橋

懸臂梁橋鋼橋和鋼—混凝土組合梁橋飛云江橋多跨簡(jiǎn)支梁，全長(zhǎng)1721m，分跨為18x51+5x62+14x35(m)，橋面寬13m①

組成：

主拱圈吊桿縱梁（系桿）橋墩（臺(tái)）橋墩（臺(tái)）②

受力特點(diǎn)：在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺(tái)將承受水平推力，承重結(jié)構(gòu)（拱圈或拱肋）以受壓為主。③

用材：抗壓能力強(qiáng)的圬工材料（如磚、石、混凝土）和鋼筋混凝土、鋼等來(lái)建造。（2）拱式橋(archbridge)④

型式：雙曲拱a、中承式鋼管拱c、系桿拱橋d、“飛雁式”三跨自錨式微小推力拱橋e丫髻沙大橋（飛雁式拱橋，76＋360＋76m，橋梁全長(zhǎng)1084m，2000年建成）①

組成：

梁（或板）與立柱（或豎墻）整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)，梁和柱的連結(jié)處具有很大的剛性，以承擔(dān)負(fù)彎矩的作用。②

受力特點(diǎn)：

在豎向荷載作用下，柱腳處具有水平反力，梁部主要受彎，但彎矩水平值較同跨徑的簡(jiǎn)支梁小，梁內(nèi)還有軸壓力H，因而其受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間。③

用材：鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼等（3）剛構(gòu)橋(rigidframebridge)④

型式：

門式剛架橋

T型剛構(gòu)橋c

連續(xù)剛構(gòu)橋d

剛構(gòu)—連續(xù)組合體系e

斜腿式剛構(gòu)橋f圖1.5剛構(gòu)橋T型剛構(gòu)橋：重慶長(zhǎng)江大橋85.6＋4X138＋156＋174＋104.5m，分離雙箱。掛梁（T梁）長(zhǎng)30m。1980年建成。連續(xù)剛構(gòu)：

廣東洛溪橋我國(guó)第一座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑為65+125＋180＋110m，h支=10m，h中=3.0m，雙肢薄壁墩,1988年建成通車。①

組成：主梁塔塔斜拉索②

受力特點(diǎn)：豎向荷載作用下，受拉的斜索將主梁多點(diǎn)吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過(guò)塔柱基礎(chǔ)傳至地基。塔柱基本上以受壓為主?？缍容^大的主梁就象一條多點(diǎn)彈性支承（吊起）的連續(xù)梁一樣工作，從而使主梁內(nèi)的彎矩大大減小。主梁截面的基本受力特征為偏心受壓構(gòu)件。高次超靜定結(jié)構(gòu)。（4）斜拉橋(cable-stayedbridge）④

型式：縱向：三跨雙塔式結(jié)構(gòu)、獨(dú)塔雙跨式（稀索橋a，不等跨斜拉b，斜塔c，斜塔無(wú)背索式d）橫向：雙索面布置，也有單索面結(jié)構(gòu)。圖1.7獨(dú)塔式斜拉橋③

用材：高強(qiáng)平行鋼絲或鋼絞線等制成斜拉索，主梁用材有預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼、鋼－混凝土組合（結(jié)合、疊合）、鋼－混凝土混合等南京長(zhǎng)江二橋日本多多羅大橋（單位：m）南京長(zhǎng)江二橋（單位：m）①

組成：塔柱纜索錨錠錨錠塔柱吊桿加勁梁②

受力特點(diǎn)：豎向荷載作用下，通過(guò)吊桿使纜索承受很大的拉力，纜索錨于懸索橋兩端的錨碇結(jié)構(gòu)中。纜索傳至錨碇的拉力可分解為垂直和水平兩個(gè)分力，因而懸索橋也是具有水平反力（拉力）的結(jié)構(gòu)。（5）懸索橋(suspensionbridge)③

用材：采用高強(qiáng)度的鋼絲成股編制形成鋼纜④

型式：?jiǎn)慰缡綉宜鳂騛，三跨式懸索橋b圖1.8懸索橋明石海峽橋（l=1991m）（6）其它組合體系橋橋梁按總長(zhǎng)和跨徑分類（中國(guó)，2004規(guī)范）橋梁分類多孔跨徑總長(zhǎng)L（m）單孔跨徑L0（m）特大橋L≥1000L0≥150大橋100≤L＜100040≤L0＜150中橋30＜L＜10020≤L0＜40小橋8≤L≤305≤L0＜202、橋梁的其它分類簡(jiǎn)述用途：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、水運(yùn)橋、管線橋跨徑：特殊大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞。中承式拱橋

下承式拱橋承重結(jié)構(gòu)材料：圬工橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋、鋼－混凝土組合橋和木橋?？缭秸系K性質(zhì)：跨河橋、立交橋、高架橋、棧橋平面布置：正交橋、斜交橋、彎橋。行車道位置：上承式橋、中承式橋、下承式橋。按橋梁的可移動(dòng)性：固定橋、活動(dòng)橋（開(kāi)啟橋、升降橋、旋轉(zhuǎn)橋、浮橋等）天津的金湯橋(平轉(zhuǎn)開(kāi)啟結(jié)構(gòu),全長(zhǎng)76.4米。)思考題

1、橋梁的主要有哪幾個(gè)組成部分？

2、凈跨徑和計(jì)算跨徑的區(qū)別。

3、橋梁按照受力主要?jiǎng)澐譃槟膸最?？橋梁發(fā)展的三次飛躍我國(guó)橋梁建設(shè)成就國(guó)外橋梁發(fā)展概況第二節(jié)橋梁發(fā)展動(dòng)態(tài)橋梁發(fā)展的三次飛躍：19世紀(jì)中葉鋼材的出現(xiàn)，隨后又出現(xiàn)高強(qiáng)度鋼材，使橋梁工程的發(fā)展獲得了第一次飛躍，跨度不斷加大。20世紀(jì)初，鋼筋混凝土的應(yīng)用，以及30年代興起的預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)，使橋梁建設(shè)獲得了廉價(jià)、耐久、且剛度和承載力均很大建筑材料，從而推動(dòng)橋梁的發(fā)展產(chǎn)生第二次飛躍。20世紀(jì)50年代以后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和有限元技術(shù)的迅速發(fā)展，使得人們能夠方便地完成過(guò)去不可能完成的大規(guī)模結(jié)構(gòu)計(jì)算，這使橋梁工程的發(fā)展獲得了第三次飛躍。一、我國(guó)橋梁建設(shè)成就河北趙縣的趙州橋，又稱安濟(jì)橋，為隋大業(yè)初年（約公元605年）李春所建。趙州橋是一座空腹式圓弧形石拱橋，凈跨37.02米，寬9米，矢高7.23米，在拱背上設(shè)有4個(gè)跨度不等的腹拱，這樣做既減輕了橋身自重，又便于排洪，并且增加了美觀。趙州橋因其構(gòu)思和工藝的精巧而舉世聞名。蘆溝橋正名叫廣利橋。位于北京市西南15公里的永定河上。蘆溝橋址自古以來(lái)已是燕薊地區(qū)通往華北平原的渡口。是一座著名的古代聯(lián)拱大石橋，全長(zhǎng)266.5米，寬9.3米。橋墩平面為船形，分水尖（船頭最前端接觸水面的部分）上包有三角鐵，可以斬冰、分水。橋墩和拱圈均為石砌，石間用腰鐵（作接合用類似鐵箍的構(gòu)件）連接，十分牢固。頤和園內(nèi)的玉帶橋和十七孔橋福建泉州萬(wàn)安橋，又稱洛陽(yáng)橋,建于1053-1059年，全長(zhǎng)1106米，共47孔，跨徑11—17米，橋?qū)?.7米，是世界上尚存的最長(zhǎng)和工程最艱巨的石梁橋，萬(wàn)安橋位于洛陽(yáng)江的入?？谔帲瑯蛳陆滓耘褪伇?，并且獨(dú)具匠心地用養(yǎng)殖海生牡蠣的方法膠固橋基形成整體，不僅世界上絕無(wú)僅有，千年風(fēng)雨已經(jīng)證明此法的奇妙和可靠。鋼橋混凝土梁橋拱橋斜拉橋懸索橋

現(xiàn)代橋梁建筑的成就武漢長(zhǎng)江大橋位于武漢市，中國(guó)第一座跨越長(zhǎng)江的公路鐵路兩用鋼桁架橋。上層為公路，行車道寬18米，兩側(cè)人行道各寬2.25米，下層為雙線鐵路。正橋有9孔，共長(zhǎng)1155.5米，包括3聯(lián)3孔平行弦連續(xù)桁架，每孔跨度128米，桁高16米。1.1鋼橋南京長(zhǎng)江大橋位于南京市，跨越長(zhǎng)江的公路鐵路兩用鋼桁架橋。上層為公路，行車道寬15m，兩側(cè)人行道各寬2.25m。下層為雙線鐵路。正橋有10孔，共長(zhǎng)1576m，包括1孔128m簡(jiǎn)支桁架梁和3聯(lián)3孔各160m連續(xù)桁架梁。九江長(zhǎng)江大橋位于江西九江，跨越長(zhǎng)江的公鐵兩用（4車道加雙線）橋。正橋11孔，跨度為3×162+3×162+(180+216+180)+2×126m，架4聯(lián)三角形桁架式鋼連續(xù)梁，3個(gè)大孔增設(shè)拱系構(gòu)件加強(qiáng)。主跨216m，為中國(guó)當(dāng)時(shí)鐵路鋼橋跨度之最。鋼梁設(shè)雙層橋面，上層公路下層鐵路。蕪湖長(zhǎng)江公鐵兩用大橋，主跨為312m的鋼桁梁斜拉橋，鋼材為14錳釩鈮。錢塘江橋位于浙江杭州浙贛鐵路上，為中國(guó)工程師自己設(shè)計(jì)并監(jiān)造的公路鐵路兩用簡(jiǎn)支鋼桁梁橋。全長(zhǎng)1453米，上層設(shè)雙車道公路，寬6.1米。預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋最大跨徑表序號(hào)橋名主跨(m)結(jié)構(gòu)形式橋址年份1石板坡長(zhǎng)江大橋330連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)重慶20062斯托爾馬橋（Stolma）301連續(xù)剛構(gòu)挪威19983拉脫圣德橋（Raftsundet）298連續(xù)剛構(gòu)挪威19984亞松森橋（Asuncion）2703跨T構(gòu)巴拉圭19795虎門大橋輔航道橋270連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)廣東19976蘇通大橋輔航道橋268連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)江蘇建設(shè)中7云南元江大橋265連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)云南建設(shè)中8門道橋（Gateway）260連續(xù)剛構(gòu)澳大利亞19859伐羅德2號(hào)橋（Varodd－2）260連續(xù)梁挪威199410寧德下白石大橋260連續(xù)剛構(gòu)中國(guó)福建建設(shè)中1.2混凝土梁橋跨越黃河的特大公路橋。橋全長(zhǎng)4475.09m，共108孔，其中77孔為跨徑50m的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁，其余31孔跨徑為20m。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。上部結(jié)構(gòu)為4x38+2x38(m)兩聯(lián)等高度連續(xù)梁，橫剖面采用單箱雙室，梁高2.5m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑1.5m雙柱式柔性墩。對(duì)稱平衡懸臂法施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土箱形截面連續(xù)梁得到了迅速的發(fā)展，1991年建成的云南六庫(kù)怒江大橋，主橋跨徑為85m+154m+85m預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，宜昌樂(lè)天溪橋跨越長(zhǎng)江支流樂(lè)天溪出口處，系為配合三峽工程而建的一座4孔1聯(lián)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。橋墩采用建于同一基礎(chǔ)上的雙壁式墩，系中國(guó)首次在連續(xù)梁橋橋墩中采用雙排支座，這樣可以削減支點(diǎn)彎矩與剪力。沅陵沅水橋，連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋采用H形薄壁墩，引橋采用雙柱墩，使結(jié)構(gòu)顯得非常輕巧。

1997年建成的廣東虎門輔航道橋，跨徑組合為150+270+150m，主橋位于R=7000m的平曲線上，建成時(shí)跨徑居同類橋世界首位?；炷凉皹虮硇蛱?hào)橋名主跨(m)主拱圈型式橋址年份1巫山長(zhǎng)江大橋460鋼管混凝土中國(guó)重慶20052萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋420鋼骨混凝土箱拱中國(guó)重慶19973克爾克1號(hào)橋390混凝土箱拱南斯拉夫19804益陽(yáng)茅草街大橋368鋼管混凝土中國(guó)湖南建設(shè)中5廣州丫髻沙珠江大橋360鋼管混凝土中國(guó)廣東20006江界河大橋330混凝土桁架拱中國(guó)貴州19957HooverDamBypass323混凝土拱美國(guó)建設(shè)中8邕寧邕江大橋312鋼骨混凝土箱拱中國(guó)廣西19969格萊茲維爾橋305混凝土拱澳大利亞196410艾米贊德橋290混凝土拱巴西19641.3拱橋巫山長(zhǎng)江大橋

主跨為460m的中承式鋼管拱橋，矢跨比為1/3.8，全長(zhǎng)612.2米，橋面凈寬19米，雙向4車道。2005年1月8日正式竣工通車。目前世界最長(zhǎng)的鋼管混凝土拱橋。萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋（鋼骨混凝土箱拱，矢跨比1/5,拱圈高7m,寬16m,l=420m,橋?qū)払=24m,1997年)重慶朝天門長(zhǎng)江大橋

全長(zhǎng)1710米，主橋跨徑為190＋552＋190＝932m，全寬36．5米，主橋?yàn)橹谐惺戒撹旒芟禇U雙層拱橋，分上下兩層，上層為雙向6車道，下層中間為雙向交通輕軌，兩邊為預(yù)留車道。2004年開(kāi)工，預(yù)計(jì)2008年完工。上海盧浦大橋

世界上跨度最大的拱橋，為中承式系桿拱橋，主跨跨徑達(dá)到了550m，矢跨比為1/5.5，拱肋為全焊鋼結(jié)構(gòu)

烏巢河橋，主跨為120m雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。涪陵烏江大橋全長(zhǎng)351.83m，高84m，主跨為1跨200m鋼筋混凝土箱形拱，矢跨比1/4，拱上建筑為13孔15.8m鋼筋混凝土簡(jiǎn)支板，雙柱式柔性排架，主拱圈采用3室箱蘭江橋，主橋?yàn)?0孔凈跨36m、拱矢度為1/6的4肋3波外懸兩個(gè)半波的雙曲拱。雙曲拱支承于橋墩的懸臂端部，主橋長(zhǎng)為505.68m。長(zhǎng)沙湘江一橋施工中的茅草街大橋蘭新線吉昌河橋是中國(guó)第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路系桿拱橋。該橋的拱軸線為折線形，各節(jié)點(diǎn)在二次拋物線上。為減少主梁的彎矩，拱肋與主梁在支點(diǎn)處偏心連接，主梁與拱肋的剛度比為108：1，拱矢高11.2m，矢度1/5。斜拉橋的世界最大跨度表序號(hào)橋名主跨(m)主梁橋址年份1蘇通大橋1088混合梁中國(guó)江蘇建設(shè)中2昂船洲大橋1018混合梁中國(guó)香港建設(shè)中3鄂東長(zhǎng)江大橋926混合梁中國(guó)湖北建設(shè)中4多多羅橋（Tatara）890混合梁日本19995諾曼底橋（Normandy）856混合梁法國(guó)19956Incheon-2800鋼箱梁韓國(guó)建設(shè)中7南京長(zhǎng)江三橋648鋼箱梁中國(guó)江蘇20058南京長(zhǎng)江二橋南汊橋628鋼箱梁中國(guó)江蘇20019舟山金塘大橋620鋼箱梁中國(guó)浙江建設(shè)中10武漢白沙洲大橋618混合梁中國(guó)湖北20001.4斜拉橋蘇通大橋（l=1088m，主塔高約300米，2008年通車）長(zhǎng)沙湘江北橋全長(zhǎng)3616.66m，跨越湘江的主橋由雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋和兩側(cè)分別為9x50m和3x50m的連續(xù)梁所組成，兩岸引橋長(zhǎng)1330.68m.斜拉橋的主梁為三室閉合箱梁。南京長(zhǎng)江二橋汀九橋是世界上第一座多跨連續(xù)斜拉橋，該橋三橋五塔，主跨為(475m+448m)的結(jié)合梁，橋面為雙向3車道車行道，由兩塊橋面板組成，中間設(shè)置5.5m寬的伸縮縫。橋塔為獨(dú)柱型，三索面成扇形布置。東營(yíng)黃河橋是我國(guó)修建的第一座鋼斜拉橋，全長(zhǎng)2817.46m。主橋?yàn)?孔連續(xù)鋼斜拉橋，引橋?yàn)?1孔30m先張法預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋。主梁采用帶正交異性鋼橋面的分離雙邊箱截面，索塔為H型框架，