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1、桥梁(Bridge)是指供铁路、道路、管道、渠道等交通运输线路跨越水体或山谷的工程构筑物。 桥梁工程修建这些桥梁构筑物以及修建、使用过程中所应用的各项技术的总称。,桥梁的主要组成部分:,(1)桥跨结构(桥孔结构、上部结构):桥面板、梁。 (2)桥墩、桥台(下部结构):两端桥台,中间桥墩。 (3)桥梁基础:桥墩、桥台埋入土中扩大部分。,桥跨结构(桥孔结构、上部结构)作用:承受车辆、行人荷载。 桥墩、桥台(下部结构)作用:支撑桥跨。桥台与路堤衔接,防止路堤滑塌; 桥梁基础作用:使桥上全部荷载传至地基。,跨度l:两支座中心间距。 桥梁全长L:两端岸边桥台侧墙,八字墙后端点间距离。 桥下净空高度H:保
2、证排洪安全、大于通航高度。 桥梁、涵洞按跨度l、桥梁全长L区分为: 涵洞:L8m,l 5m 小桥:8 mL30m, 5m l 20m 中桥:30 mL100m, 20ml40m 大桥:100 m L500m, 40ml100m 特殊大桥: L500m,l 100m,桥梁工程中的荷载、材料、地基与建筑工程的区别:,(1)活载:主要受车辆的移动荷载 (2)作用效应:还要承受来自车辆的冲击力、离心力、横向摇摆力、制动力、牵引力等。 (3)地基上的墩、台和基础:基础、桥墩工程埋置较深,工程施工较复杂,工程量大、工期长、造价高。,桥梁的分类,按用途分类: 铁路桥、公路桥、城市道路桥 按结构材料分类: 钢
3、筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥 按桥跨结构形式分类: 梁式桥、桁架桥 、拱式桥 、刚构桥 、斜拉桥、悬索桥,桥梁类别,(1) 梁式桥 梁式桥是一种最简单常用的桥梁上部结构形式,用于中小跨径桥梁。主梁常用断面形式有I型、T型、箱型和板式桥等。 特点:结构简单、跨越能力有限。跨度5-25M,预应力跨度10-50M。,梁式桥的形式,梁式桥主梁常用断面形式,(2)拱桥,在拱桥中,主要承重结构为拱圈,内力以压力为主。对下部结构和基础要求较高。,拱桥的三种承重方式: 上承式拱桥 中承式拱桥 下承式拱桥,万县长江大桥此桥全长856.12m,主跨为420m的劲性骨架钢筋混凝土拱桥,目前居同类桥梁之冠。万县长
4、江大桥矢跨比为1/5,拱上结构为14孔30m预应力简支梁,引桥为13孔30m预应力简支T型梁(南5孔,北8孔)。桥面连续,宽24m,设27.5m行车道和23.0m人行道。,最大跨度的钢筋混凝土拱桥,最大跨度的钢拱桥重庆朝天门大桥,重庆跨长江的朝天门大桥09年4月29日正式通车。大桥只有两座主墩,主跨达552米,比世界著名拱桥澳大利亚悉尼大桥的主跨还要长,成为“世界第一拱桥”。分为上下两层。上层为双向六车道,行人可经两侧人行道上桥;下层则是双向轻轨轨道,并在两侧预留了2个车行道,可保证今后大桥车流量增大时的需求。,上海卢浦大桥 结构型式:超大跨度中承式钢箱拱桥(世界上最大跨度) 基本情况:主跨5
5、50m,两个边跨各10m,主跨拱肋矢跨比1/5.5,矢高100m。 拱肋:拱肋结构为双肋提篮式钢箱截面,箱宽5m,箱高从跨中6m增加到拱脚的9m,桥面以上两片拱肋由25道一字形风撑连接,桥面以下由8道K型风撑连接。 主梁:主梁采用正交异性桥面板全焊钢箱梁,跨跨钢筋为分离双箱,边跨为单箱多室,梁高3.0m。主梁通过吊杆或立柱支撑于拱肋上。 基础:拱脚主墩采用900打入式钢群桩基础,水平推力由设置在主梁两侧钢箱内的32根水平拉索承担。 其 它:桥宽40m,设六车道,两边设观光人行道。 施工:钢箱拱肋采用临时索塔斜拉索扣锚悬臂拼装施工。中跨主梁采用节段提升拼装施工。,(3)刚架桥,梁和柱整体组合的桥
6、梁结构。 特点:能尽量降低公路线路的标高,增加桥下净空。 类型 T形刚架桥:跨度大 连续刚架桥:较好的抗震性 斜腿刚架桥:造型轻巧美观,斜拉桥主要由塔、主梁和斜拉钢索组成。 斜拉桥一般为双塔,有时也可采用单塔;绝大多数桥塔是竖向的,极少数为斜立。 斜拉索可平行布置,也可以为扇形布置。钢索一般分设在桥两边,但有时也可在中间设单面索,如主跨为175m的广州海印大桥,塔就设在桥宽的中间。 斜拉桥的跨度一般介于悬索桥和桁架桥之间,通常为钢梁或钢筋混凝土梁。,(4)斜拉桥,斜拉桥,斜拉桥的索型,(a)辐射式,(b)竖琴形,(c)扇形,法国米月高架桥,被称为“世界第一桥”的法国米约高架大桥(Millau
7、Bridge)可以说是人类的建筑奇迹,跨越塔恩河谷,全长达2.46公里,却只用7个桥墩支撑,其中2、3号桥墩分别高达245m和220m,是世界上最高的两个桥墩。大桥最高点达到343m,超过埃菲尔铁塔23m。2004年大桥正式对外开放使用,超越美国科罗拉多州的皇家峡谷大桥,成为目前世界第一高的交通大桥。每当清晨的云雾从山中升起,白色的米约大桥宛如一座巨大的竖琴,车辆在其上仿佛是穿梭在云间,享受一派云海美景。当地居民也称其为“天空之桥”。,法国诺曼底大桥,被授予“20世纪世界最美的桥梁”。它是钢索承重桥,很像金门大桥之类的悬索桥,但支撑桥身的钢索直接从桥塔连到桥身。大桥由33个部分组成,中间一部分
8、是最后嵌进桥中,由下往上提升而成。桥的重量由2000千米长的钢绳支撑。两座混凝土桥塔高215m,耸立在相当于20层高楼的基座上。诺曼底桥的中央跨度为856m,但不包括靠近桥两端的引桥,总长2200m。,日本多多罗大桥,1999.5.1建成通车,主跨长890m,连引道全长为1480m,四线行车,并设行人及自行车专用车道,属于日本317号国道的一部分。,南浦大桥,南浦大桥竣工通车于1991年12月1日,总长8346m,主桥长846m,跨径423m,通航净高46m,桥下可通行5.5万吨巨轮。它是目前世界上第四大双塔双索面斜拉桥,呈“H”形的主桥塔高150m,上有邓小平同志亲笔书写的“南浦大桥”四个大
9、字。主桥设有6条机动车道,桥面总宽为30.35m,两侧各设2m宽的人行道,,杨浦大桥,该桥双塔双索面迭合梁斜拉桥,全长8354m(包括主桥、引桥、匝道、引道)。主桥全长1178m,跨经组合为:过渡孔45m+边孔+主孔602m+边孔+过渡孔45m。主孔采用跨过江方案,跨径602m,两侧边孔243m,中间设置辅助墩。主桥桥面总宽30.35m共设6车道。主桥为双塔空间双索面钢-混凝土结合梁斜拉桥结构,塔墩固结,上部结构为纵向悬浮体系,横向设置限位和抗震装置。钢筋混凝土柱塔高为200m,塔形呈钻石状。,苏通大桥,最大主跨(斜拉桥):跨径为1088m,是当今世界跨径最大斜拉桥 最深基础:主墩基础由131
10、根长约120m、直径2.5m至2.8m的群桩组成,承台长114m、宽48m,面积有一个足球场大,是在40m水深以下厚达300m的软土地基上建起来的,是世界上规模最大、入土最深的群桩基础。 最高桥塔:原先世界上已建成最高桥塔为日本明石海峡大桥297m的桥塔,苏通大桥采用高300.4m的混凝土塔,为世界最高桥塔。 最长拉索:最长拉索长达577m,比日本多多罗大桥斜拉索长100m,为世界上最长的斜拉索。,(5)悬索(吊)桥,悬索桥是在桥的两端设置索锚,借助于架设在桥塔的拉索,通过分布设置的吊杆将桥上的荷载传至悬索上。 一般认为在所有桥式中,悬索桥的可能跨度最大。目前主跨超过1000m的桥梁均为悬索桥
11、。,悬索桥,广东虎门大桥是我国第一座大型悬索桥,被誉为“世界第一跨”。 虎门大桥由东引桥、主航道桥、中引桥、辅航道桥及西引桥五部分组成。大桥全长4588m,桥宽32m。辅航道桥为主跨270m的连续刚构桥,是目前世界上跨度最大的连续刚构桥;主航道为单跨简支钢加劲梁悬索桥,跨径888m。主缆跨径为302m+888m+348.5米,其主跨居我国前列。,江阴长江大桥是我国首座千米以上的特大跨径公路桥梁,该桥采用336.5m+1385m+309.4m,的单孔简支钢悬索桥结构。南引桥为 43m+340m,北引桥为 (50+75+50)m+1950m+830m组成,桥梁总长3km,全桥总宽度36.9m,桥面
12、六车道净宽度29.5m(包括中间分隔带),桥长1564m、主跨1088m,是目前“国内第一,世界第六”的大跨径钢桁加劲梁悬索桥该座大桥规模身兼5个“第一”,建造技术采用了5个“首次”。 5个“第一”:在高山峡谷区修建如此大跨度桥梁,世界建桥史尚属首次;西岸隧道式锚碇长74.34m,为世界第一大隧道锚;东岸重力式锚碇混凝土浇筑方量达81662立方米,位居国内第一;全桥长2257m,为山岭重丘国内第一长桥;全桥投资14.8亿元人民币,为目前省内交通建设独立大桥投资之最。 5个“首次”:世界首次采用3节间架设桥梁;桥面吊机为国内首次采用技术;为提升桥梁颤振稳定性,该抗风措施系国内首次采用;机制山砂2
13、00m以上的高塔混凝土为国内首次;移动模架施工为贵州省桥梁建设首次采用。,贵州坝陵河特大桥,西堠门大桥是舟山大陆连岛工程5座大桥中的第 4座大桥,主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥,主跨1650m,是中国第一、世界第二,其中钢箱梁全长2221m,为目前世界第一长钢箱梁。,西堠门大桥,旧金山金门大桥,经历了半个多世纪的金门大桥(Golden Gate Bridge)建于1933-1937年,耗时4年时间,使用了10万多吨钢材,耗资高达3550万美元。整个大桥造型宏伟壮观、朴素无华。可是,由于一下雨,钢塔就会生锈,粉刷匠只能日复一日地刷上油漆。更麻烦的是,金门大桥的颜色并不是正红,而是红、黄和黑混合的“国
14、际橘色”,油漆工必须在移动的鹰架上油漆,先用压力清洗,然后上三层油漆。,日本明石海峡大桥,明石海峡大桥(Akashi-Kaikyo)是目前世界上最长的一座悬索桥,也是世界上最长的双层桥。1998年正式通车。全长3911m,主桥墩跨度1991m。它跨越日本本州岛-四国岛之间的明石海峡,实现了日本人一直想修建一系列桥梁把4个大岛连在一起的愿望,创造了本世纪世界建桥史的新纪录。,(6)组合体系桥,同时采用集中桥型的组合形式,充分利用各种形式桥的受力特性,发挥其优越性。 如:梁式桥与拱桥的组合 斜拉桥与悬索桥的组合 等,布鲁克林桥,位于美国纽约布鲁克林区,建于公元1869年至1883年 ,总长度:59
15、89英尺(1825 m) ,最大宽度:85英尺(26 m) ,离水面距离:135英尺(41 m) ,建筑材料:钢索、石桥墩 。桥身由上万根钢索吊离水面41米,是当年世界上最长的悬索桥,也是世界上首次以钢材建造的大桥,,布鲁克林桥(brooklyn),布鲁克林桥(brooklyn),(7)桁架桥,荷载由各杆件的轴力承担。这种桥式一般适用于钢桥、木桥,极少用于混凝土桥。桁架桥高一般大于梁式桥,可用于较大跨度的桥梁。桁架桥根据其支撑条件也可分为简支桥和连续梁桥等。,桁架桥,桁架桥,1969年我国建成了举世瞩目的南京长江大桥这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁。正桥除北岸第
16、一孔为128m简支钢桁梁外,其余为9孔3联,每联为3160m的连续钢桁梁。上层为公路桥面,下层为双线铁路。包括引桥在内,铁路桥部分全长 6772m公路桥部分为 4589m。南京长江大桥的建成,显示出我国建桥事业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史上又一个重要标志。,武汉长江大桥,位于湖北省武汉市,是中国第一座横跨长江的桥梁,被称为“万里长江第一桥”。1957.10.15建成通车,为公路铁路两用桥,上层为公路,宽22.5m,车行道18m,双向四车道,两侧有2.25m人行道;下层为双线铁路,宽14.5m,两列火车可同时对开。全桥总长1670m,其中正桥1156m,西北岸引桥303m,东南岸引桥21
17、1米。从基底至公路桥面高80m,桥身为三联连续桥梁,每联3孔,共8墩9孔。每孔跨度为128m,2011年6月6日,一艘万吨级油轮撞上长江大桥的7号桥墩,此次是10余年来,长江大桥发生的最大一起桥墩遭撞击事件。,钱塘江大桥,1937年被迫炸毁的钱塘江大桥,是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥,1937.9.26建成.桥长1453m,分引桥和正桥两个部分。正桥16孔,桥墩15座。上层公路桥,宽6.1m,两侧人行道各1.5m。大桥建成未及三个月,日军铁蹄踏上北岸桥头,国民党军队下令炸毁,直至抗战胜利后修复通车。被网民热捧为“桥坚强”。,桥墩、桥台、桥梁基础,桥台:桥两端的支撑结构。 桥墩
18、:多跨桥梁中间的支撑结构。 桥墩、桥台都是由台(墩)帽、台(墩)身和基础 组成。,桥 墩,桥墩 承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受水流,风力和船只的撞击力。 要求:足够的强度和稳定性 满足能航通车的要求 类型: 实体重力式:靠自身重力稳定 构架式:对撞击不利 桩或柱式:桩基向上延伸,柱式有单、双柱式。,根据其结构形式可分为: 1、实体式(重力式)桥墩 2、空心式桥墩 3、桩(柱)式桥墩,桥 台,桥台 承受上部结构传来的竖向力和水平力还要承受挡土护岸等土的压力。 类型 实体式:以U字、八字较常见。 埋置式:台身大部分埋入锥体护坡中。,基 础,基础 承受上部结构、桥墩的重力和桥上的可变荷载。
19、 类型 刚性扩展基础 桩基础 管(柱)基础 沉井基础 沉箱基础,桩基础,南京长江二桥北汊大桥混凝土现浇施工场面,桥梁建设的发展特点,桥跨结构继续向大跨发展 预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体 结构型式和构造呈多样化发展 桥梁设计理论更趋完善和合理 桥梁CAD技术应用更趋广泛 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展,表现在以下几方面: (1) 中小跨度的公路、铁路桥梁以及城市立交、高架桥多采用钢筋混凝土或预应力混凝土桥; (2) 预应力混凝土连续梁(刚构)成为跨度在100300m范围内的公路、铁路桥的优选桥式,具有强大的竞争力; (3) 对更大跨度(300500m),可考虑采用混凝土斜拉桥、拱桥
20、等桥型。,预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体,桥梁设计理论更趋完善和合理,自20世纪70年代以来,国际上开始逐步采用以可靠性理论为基础、以分项安全系数表达的概率极限状态设计法,如英国规范BS5400、美国规范AREA(铁路)和AASHTO(公路)、加拿大规范CAN/CSA-S6-88等。 与过去采用的容许应力设计和破坏强度设计等方法相比,极限状态设计理论更趋完善和合理。 我国公路桥梁已从1985年开始采用极限状态法进行结构设计,新的铁路桥梁设计规范规也即将颁布实施。,桥梁CAD技术应用更趋广泛,由于计算机工业的高速发展,CAD技术在铁路桥梁工程中的应用也越来越广泛。 桥梁CAD技术的主要内容
21、有以下几部分:结构分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专家系统等。目前使用较多的是前三部分。 在我国,除采用国外商业化通用程序进行结构分析外,还逐步开发了一些桥梁结构分析及CAD专项软件,较大地提高了设计质量和效率。,建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展,材料强度方面 高强钢的屈服点(抗拉强度:600900MPa) 预应力钢筋(28mm,900MPa44mm,1350MPa) 高强度钢丝及钢绞线(4-9mm,1550-2000MPa) 高强混凝土(C100-C200级) 材料的新功能方面 耐侯钢 抗裂钢,抗层裂钢,变厚度钢 絮凝混凝土 新材料 碳纤维强化复合材料,桥梁建设的基本目标,概括地讲
22、,桥梁建设的基本目标是安全、适用、经济、美观。围绕这一基本目标,桥梁技术的发展应表现在:桥梁具有较大的跨越能力和承载能力;车辆能安全运行于桥上并使旅客有舒适感;讲求经济效益,力图降低造价(按经济规律办事,在跨度上不盲目追求攀比);考虑结构与环境的协调。 技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理,我国桥梁的发展方向,发展大跨度和特大跨度的桥梁; 开发中小跨度预应力混凝土桥的新的截面型式,完善的桥梁的标准设计; 提高桥梁建造的机械化、自动化水平,加强科学管理; 以极限状态法和可靠性理论为基础指导桥梁设计; 新的和高强度材料的应用; 准高速和高速铁路桥梁的设计、施工及加固问题; 建立桥梁管理系统,提高既有桥梁的养护、评估和加固水平。,