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1、第五讲 桥梁工程,第5讲：桥梁工程,土木工程概论,桥梁的定义,供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的工程构筑物，简称桥。 桥梁是交通运输中重要的组成部分，在国民经济与社会发展中占有极其重要的地位。,第5讲：桥梁工程,桥梁的定义,桥梁的组成,桥梁上部结构 承担线路荷载，跨越障碍。由桥面系、主要承重结构和支座组成。 桥梁下部结构 是桥台、桥墩及桥梁基础的总称，用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。桥台和桥墩一般合称墩台。,第5讲：桥梁工程,桥梁的组成,桥梁的组成,第5讲：桥梁工程,桥梁的组成,桥梁工程内容,桥渡设计。选择桥址，决定桥梁孔径，考虑通航和线路要求以确定桥面
2、高程，考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度，设计导流建筑物等。 桥式方案设计。根据设计任务书编制各种可能采用的桥式方案，进行技术经济比较，提出推荐方案，供建设单位决策。 桥梁结构设计。为选定的桥式进行结构分析，决定桥梁上部结构和下部结构的尺寸，绘制设计图。 桥梁施工。按现场和施工单位的具体条件，选择施工方法，进行施工组织设计，按设计建造桥梁。 桥梁鉴定。确定既有桥梁所能安全承受的活荷载和抗洪能力。 桥梁试验。测定实桥或模型在荷载下的应变、位移及振动等行为，与计算或预期效果进行对比，为桥梁设计及其科学技术的发展积累资料。 桥梁养护。延长桥梁寿命，保证使用安全。,第5讲：桥梁工程,桥梁工程内容
3、,桥梁分类,按主要承重结构体系分 梁式桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、斜拉桥和组合体系桥。 按桥梁上部结构的建筑材料分 木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和结合梁桥。 按用途分 公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。 按跨越障碍分 跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。 按桥面位置分 上承式桥、中承式桥、下承式桥和双层桥。,第5讲：桥梁工程,桥梁分类,梁式桥,在竖向移动式荷载作用下无水平反力的结构体系，和建筑工程中的梁相似。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,梁式桥,梁式桥一般采用以下的结构型式和截面。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,1988年建成的飞云江桥，位于浙江瑞安。 全长1718m（
4、1851m562m1435m），最大跨度62m，主梁高2.85m，桥面宽13m，混凝土强度等级C60。 我国目前最大跨度预应力混凝土简支梁桥。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,1989年建成的黄河公路大桥，位于河南开封。 全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁，其余31孔为跨径20m的钢筋混凝土T形梁。 我国目前最长的简支梁桥。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,六库怒江桥，位于云南六库。 采用3跨变截面箱形梁，分跨为8515485m，支点处梁高8.5m，为跨度的1/18，跨中梁高2.8m，为跨度的1/55。桥的造型既强劲有力又纤细美观。我国目前最大跨度预应力混凝土连续
5、梁桥。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,澳大利亚珀思（Perth）斯旺（Swan）桥。 连续的上部主梁由薄壁刚架墩支承，突出了上部结构的强大，箱梁高度规律性的变化形成一种起伏前进的视觉效果。桥梁总体给人静中有动的美感。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,瑞士苏黎士杰尼瓦的勃郎峰桥。 变截面连续梁桥，梁底边缘的圆形弯曲，远望象一个坦拱，具有拱桥动态柔和的美感。,第5讲：桥梁工程,梁式桥,拱 桥,主要承重结构是拱圈，它在桥面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台要承受水平推力，同时，这种推力将显著抵消在拱圈中引起的弯矩，使拱圈承受的主要是压力。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,拱桥有3种承载方式：中承式拱桥，车辆在拱的中部行驶
6、； 下承式拱桥，车辆在拱的下部行驶； 上承式拱桥，车辆在拱的上部行驶；,第5讲：桥梁工程,拱 桥,赵州桥，位于河北赵县。隋朝大业初年（公元605年左右），由李春所建。 石拱桥，净跨径37.02m，宽9.0m，矢高7.23m。在拱圈两肩上各设2个跨度不等的腹拱，既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪，增加美观。比欧洲同类桥梁早1200年。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,为加强拱石间的结合，拱石各面均凿有相当细密的斜纹。另外，还在拱石之间设置X形锚铁和铁锚杆。在拱圈两肩各设两个跨度不等的腹拱，既减轻了桥身自重，又节省了材料，还便于排洪。该桥构思巧妙，造型美观，施工精度高，工艺精致，历1300多年而无恙
7、，举世闻名，不愧为桥梁文物宝库中的精品。赵州桥被列为“全国重点文物保护单位”。在90年代初，赵州桥被美国土木工程师学会选为“国际历史土木工程里程碑”。,乌巢大桥，1990年建成，位于河南凤凰县。 全长214m、主跨120m的双肋石拱桥。主拱圈由2条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成，拱肋等高变宽，结构轻盈，造型美观。 世界最大跨径的石拱桥。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,重庆菜园坝长江大桥,第5讲：桥梁工程,拱 桥,北盘江大桥,万县长江大桥，1997年建成，位于重庆万县。 主桥采用钢筋混凝土箱形拱肋，净跨420m，单孔跨江，无深水基础，在同类桥梁中跨度具世界第一。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,
8、美国新乔治河大峡谷桥，1976年建成，位于美国弗吉尼亚州。 世界上最大跨径的钢桁架拱桥，该桥跨径518m，桥宽22m，桥面在河上高度为268m。结构轻巧优雅，完全没有拱桥沉重笨拙的感觉，风荷载小，是拱桥向大跨发展的方向。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,南斯拉夫的克尔克桥，1980年建成。 跨径为244m和390m的钢筋混凝土箱形拱桥，桥高跨大，造型优美。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,主跨550米的“世界第一拱”上海卢浦大桥,第5讲：桥梁工程,拱 桥,“钱江四桥”位于钱塘江大桥下游4.3公里处，桥体全长1376米，宽26.4米，总投资7.6亿元。大桥上层设双向6条机动车快速行车道，下层设地铁、公交车专
9、用道及行人、非机动车通道。钱江四桥在世界桥梁史上的创新意义，主要在于采用组合跨径的双层桥面钢管混凝土系杆拱拱桥，新颖，独特的双层钢拱桥国内外独一无二。十一拱连跨，两个大拱，九个小拱，主跨（大拱）190米，副跨（小拱）85米 ,第5讲：桥梁工程,拱 桥,林同炎先生设计的最后一座桥南宁大桥。 为非对称肋拱桥路线全长1240m，其中主桥长300m，引桥长375m，宽35m，引道长565m,第5讲：桥梁工程,拱 桥,位于西Virginia州，跨越新河，1977年10月22日建成开通。该桥全长923.5m，主拱圈为钢桁架，跨度518.2m，居世界拱桥第一位；桥宽21m，桥面高267m。该桥所用钢材为耐侯
10、钢，无需养护。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,美国新河谷桥(New River Gorge Bridge),建于1880-1890年，是桥梁史上的一个重要里程碑。19世纪中期，钢材问世，静定结构的内力分析方法和容许应力设计方法逐步为桥梁界所掌握。1867年，德国的H.格贝尔静定悬臂桁架梁桥（称Corbel桁架）。英国采用该桥式，成功建造了跨度空前的福思湾双线铁路桥。该桥主跨达521.2m，总长1620m，支承处桁高达110m。该桥早已渡过百年，一直被认为是现代桥梁开始的象征。,第5讲：桥梁工程,拱 桥,英国福思桥(Firth of Forth Bridge),第5讲：桥梁工程,拱 桥,刚架桥,是梁
11、和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在桥面竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,刚架桥,刚架桥一般可分为3种类型：T形刚架桥、连续刚架桥、斜腿刚架桥。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,虎门珠江辅航道桥，1997年建成，位于广东虎门。 跨径570m（150m+270m+150m），主跨270m，桥宽33m，为目前世界上最大跨径的连续刚架桥。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,重庆长江大桥，1980年建成，位于重庆市。 正桥全长1120m，桥宽21.0m，最大跨度174m，悬臂梁端高3.2m，根部高11.0m，挂梁跨度35m，桥墩为高70m的
12、矩形空心高墩。是目前我国最大跨径的预应力混凝土T形刚架桥。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,广西桂林漓江桥，为预应力混凝土V形墩刚架桥。 主跨和分孔为67.5+95+67.5m，主孔悬臂长27.5m，挂梁长40m，斜腿倾角45度，长12m。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,芬兰图尔库的米勒桥。 其跨径71.20m，跨中梁高仅为0.86m，斜腿处梁高也只有2.70m，高跨比达到1/831/25。如此纤薄的主梁由跨越岸边人行通道的短孔来固结和平衡。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,沅陵沅水桥位于湖南沅陵县，全长767.3m，桥宽16m，主孔跨径140m，采用851408542m的四跨不对称预应力混凝土连续刚架，最高
13、桥墩达52.4m。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,武汉长江大桥,第5讲：桥梁工程,刚架桥,南京长江大桥,第5讲：桥梁工程,刚架桥,是从泰晤士河口算起的第一座桥（泰晤士河上共建桥15座），也是伦敦的象征。该桥1894年6月30日对公众开放，将伦敦南北区连接成整体。河心建有两墩，相距76m，墩上建有高耸的方形尖塔，在两塔间建成一跨双层两用桥。下层是活动桥，6车道桥面，可通行万吨海轮；上层（高出水面43m处）为固定的人行桥。桥塔内设楼梯上下，内设博物馆、展览厅、商店、酒吧等。登塔远眺，可尽情欣赏泰晤士河上下游十里风光。,第5讲：桥梁工程,刚架桥,英国伦敦塔桥(Tower Bridge),第5讲：桥梁工程
14、,刚架桥,斜拉桥,由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索 将主梁多点吊起，将主梁承受的恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱基础传给地基。 斜拉桥的索型有辐射型、竖琴型和扇形三种。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,上海南浦大桥位于上海市南码头，跨越黄浦江连接浦西与浦东，1991年建成。全长8346m，主桥跨径为171423171m，为双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，扇形拉索，主塔高150m，H折线形塔身。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,上海杨浦大桥也是叠合梁斜拉桥，跨径602m，双塔双索面，主塔高208m，采用钻石型塔形（倒Y形），以提高抗风能力。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,西班牙塞维利亚
15、市建设的单侧索斜拉桥，以1993年世界展览会的会标造型设计,该桥的奇特造型及特殊的标志意义给人以优美的印象。但违背了斜拉桥结构受力的基本平衡原理，平衡拉索依靠塔身后倾产生的偏心自重及塔下巨大基础。整座桥的造价极为昂贵。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,美国华盛顿州肯尼威克（PascoKennewick）桥。 主跨300m，梁高仅2.10m，扇形索面。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,重庆石门大桥，1988年建成，位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江。全长716m，主桥跨径为200230m，桥面宽25.5m，墩高50m。塔柱在桥面以上高113m，采用单索面独塔竖琴式布置。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,南京长江二桥,第
16、5讲：桥梁工程,斜拉桥,南京长江三桥为斜拉桥，其主跨为648m,主桥全长1288m，采用半漂浮结构体系，纵向设弹性约束，限制活载及风载作用下的钢箱梁纵向漂移。 钢塔柱为“人”字形塔，高215m，塔柱外侧圆曲线部分半径720m，设四道横梁，其中下塔及下横梁为钢筋混凝土结构，其它部分为钢结构。,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,227m的查尔斯干线桥是世界最宽的斜拉桥, 2002年建成, 桥宽56.10.,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,总长8206米，其中主桥采用100+100+300+1088+300+100+100=2088米的七跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥，为世界第一大跨径斜拉桥；
17、专用航道桥采用140+268+140=548米的钢连续梁桥，为同类桥梁工程世界第二；南北引桥采用30、50、75米预应力混凝土连续梁桥。,苏通长江大桥,第5讲：桥梁工程,斜拉桥,悬索桥,由两个主塔将作为主要承重构件的主缆索架起，再通过固定在主缆索上的吊杆将作为桥面承重构件的主梁悬吊住。作用在桥面上的荷载可通过主梁和吊杆加载于主塔，传给地基。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,明石海峡大桥，日本神户市与淡路岛之间跨越明石海峡的一座特大跨径的悬索桥。大桥主桥全长3910m，主跨1990m。1988年开工，1998年5月竣工通车，是20世纪世界最大跨径桥梁。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,虎门大桥位于广州东南约
18、42km的珠江出海口附近，1997年建成。 全长3618m，主跨径888m，桥面宽31m。索塔为门式框架结构，塔高147.55m。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,美国纽约的布鲁克林大桥，1883年建成，采用花岗岩方块石砌筑的塔柱。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,英国1981年建成的恒伯尔桥，跨径达1410m，创当时的世界记录。塔高152m，梁高仅为3m，为跨径的1/470。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,丹麦在大带海峡修建的大带东桥，1997年建成。 三跨悬索桥，主跨长1624m，混凝土桥塔高254m，创塔高世界记录，塔柱截面呈锥形变化。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,美国旧金山金门大桥，1935年建成。 主
19、跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽25.2m，在相当长的时间内居世界第一。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,桥全长2160m，主跨1377m（列世界第5位），主梁截面为流线型闭合钢箱，双层桥面。桥塔为混凝土框架式结构，平均海平面以上塔高205m，采用预制钢筋混凝土沉箱基础。桥下通航高度62m。大缆采用平行钢丝索，直径约1.1m；每索291束，每束有127根直径为5.38mm的高强钢丝组成。,第5讲：桥梁工程,悬索桥,香港青马大桥 连接香港新机场与市区的特大跨公铁两用悬索桥，1997年建成。按英国桥梁规范BS5400设计。,江阴长江大桥,第5讲：桥梁工程,悬索桥,表一 世界最大跨度悬索桥,1940年新建几个月的Tacoma大桥被19m/s的风速吹毁。,黄石长江大桥,