【精品课件】桥梁工程.ppt

桥梁工程,桥梁工程概述1,桥梁是线路的重要组成部分。在历史上，每当运输工具发生重大变化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术大发展。我国在桥梁建造史上，具有重要的地位。公元前1184年，周文王时期，在渭河上架设浮桥，据诗经大雅大明记载，这是我国最早的大河桥梁。在19世纪20年代铁路出现以前，造桥所用的材料是以石材和木材为主的，铸铁和锻铁只是偶尔使用。,在有了铁路以后，木桥、石桥、铁桥和原来的桥梁基础施工技术就难于适应需要。但到19世纪末叶，由于结构力学基础知识的传播；钢材的大量供应、气压沉箱应用技术的成熟，使铁路桥梁工程获得迅速发展。20世纪初，北美洲曾在铁路钢桥跨度方面连创世界纪录。到第二次世界大战前，公路钢桥和钢筋混凝土桥的跨度纪录又都超过了铁路桥。,20世纪60年代以来，汽车运输猛增，材料供应缓和，科学技术迅速发展，桥梁工程又在提高质量、降低造价、降低桥梁养护费等方面获得了很大改进。,桥梁工程概述2,桥梁既是一种功能性的结构物，又是一座立体的造型艺术工程，也是具有时代特征的景观工程，桥梁具有一种凌空宏伟的魅力。,发展交通运输事业，建立四通八达的现代交通网，则离不开建设桥梁。道路、铁路、桥梁建设的突飞猛进，对创造良好的投资环境，促进地域性的经济腾飞，起到关键的作用。,第二次世界大战后，大量被破坏的桥梁急待修复，新桥急需修建，而造桥的钢材短缺，于是，利用30年代以来所积累的关于高强材料和高效工艺（焊接、预应力张拉及锚固、高强度螺栓施工工艺）的经验，推广了几种新型桥用正交异性钢桥面板的箱形截面钢实腹梁桥，预应力混凝土桥和斜张桥。,桥梁的分类-1,.按主要承重结构体系分：有梁式桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、斜张桥和组合体系桥等，前三种是桥梁的基本体系。.按桥梁上部结构的建筑材料分：有木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和结合梁桥等。.按用途分：有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。.按跨越障碍分：有跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。.按桥梁平面的形状分：有正交桥、斜桥和弯桥。.按制造方法分：混凝土桥分就地灌筑桥和装配式桥两类。也有两者结合的装配、现浇式混凝土桥。钢桥一般都是装配式的.。,桥梁的分类-2,按桥梁长度分：桥梁在技术要求和养护设施等方面需要按桥梁长度进行分类。中国铁路桥梁按桥梁长度的分类见下表。中国公路桥按多孔桥的总长和单孔跨径进行的分类见下表。按使用期限分：有临时性桥、永久性桥和半永久性桥。其他特殊桥梁：有活动桥、军用桥与漫水桥等。,分类,木桥,石桥,混凝土桥,钢桥,预应力混凝土桥,拱桥,梁式桥,悬索桥,刚架桥,斜张桥,高架桥,组合体系桥,木桥类型,目前常用的有木梁桥、木撑架桥和木桁架桥：1.木梁桥。跨度一般不超过6-8米，木梁可用两面削平的原木或方木组成，可作成单梁、叠置梁或组合梁（以键传递上、下层梁木之间的剪力）。其墩台多以木排架组成，故又称木排架桥。或木栈桥。2.木撑架桥。由木梁桥演变而成，从墩台伸出斜撑支承木梁，以增大跨度或载重能力。3.木桁架桥。常用交叉腹杆式桁架，即豪氏桁架做主梁，其弦杆和斜杆用木制，竖向腹杆用圆钢。可用于跨度不大于40米的公路桥。,查林木桥,石桥,石桥：用石料建造的桥梁。有石梁桥和石拱桥，历史都很悠久。中国历史上著名的石梁桥有洛阳桥和虎渡桥。（右图所示的八字桥就是石梁桥）由于石梁抗弯能力较差，现己只能在人行桥或涵洞中使用。石拱桥不仅在历史上有过辉煌成就，而且在现代铁路和公路桥上也发挥一定作用。,绍兴八字桥,中国赵州桥（拱桥）,石桥,著名的中国卢沟桥（见上图，位于北京市西南十五公里的永定河上，全长266 米，为十一孔连织石拱桥，因古称永定河为卢沟，故名卢沟桥）始建於金朝大定二十九年，后经历代重修至今仍然完好。中华人民共和国成立后，在20世纪5060年代修建了大量的铁路石拱桥，如成（都）昆（明）线的老昌沟一线天桥，跨度达54米。在中国山区的公路，石拱桥一直是一种常用的桥型，最大跨度己达116米。,卢沟桥,石拱桥,石拱桥的外形美观，养护简便，可以就地取材，特别在石料供应方便、工价低廉的地区，修建跨度不大的石拱桥，是比较经济的。但石拱桥为实体重型结构。跨越能力有限，拱石的开采、加工、砌筑等均不易机械化，需要的劳动力较多，工期较长，使其发展受到一定限制。,广西香桥,石拱桥施工方法,石拱桥可分为实腹式拱桥和空腹式拱桥两类。石拱桥的主要承重结构为拱圈。拱圈一般用拱石在刚度较大的拱架上砌筑；也有以片石砌块或弧形板石代替拱石的。拱圈内的砌面应垂直于拱圈的内弧，相邻两排拱石须有错缝。跨度大干10米的石拱桥，须采用分段法对称砌筑拱圈；分段的位置和砌筑的顺序，应使拱架受力均衡，变形最小。跨度较大的石拱桥，因拱圈较厚，可采取分层砌筑；先砌底层，待其合龙和拱架共同承重后，再砌上层，每层可用分段和预留空缝相结合的方法施工。,混凝土桥、钢筋混凝土桥,混凝土抗压强度高而抗拉强度低，主要用于拱桥。,钢筋混凝土桥为耐压的混凝土和抗拉、抗压性能均好的钢筋结合而成的桥，主要用于跨度不大的梁式桥和拱桥。,预应力钢筋混凝土桥,预应力混凝土桥出现在20世纪30年代，自20世纪50年代以来不断取得巨大发展，在中、小跨度范围内现已占绝对优势，在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争。优点：节省钢材，降低桥梁的材料费用：由于采用预应力工艺，能使混凝土结构的工地接头安全可靠，因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法，现在也能用于这种混凝土桥，从而使其造价明显降低；同钢桥相比，其养护费用较省，行车噪声小；同钢筋混凝土桥相比，其自重和建筑高度较小，其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。缺点：自重要比钢桥大，施工工艺有时比钢桥复杂，工期较长。但这些缺点属次要问题，且仍在不断地克服。因此，在20世纪50年代以来所出现的一些新型桥梁中，它的适用范围最广，其发展方兴未艾。,预应力钢筋混凝土桥,预应力混凝土双塔斜拉桥,济南黄河公路桥先张法预应力组合槽形梁。主桥488m，引桥1535.44m,横截面形式：小跨度预应力混凝土桥梁的横截面宜取板状或T形；跨度较大时，则宜取箱形。行车道宽度大的公路桥，当跨度超过宽度达2.53.0倍时，可用作梁的上翼缘受力的桥面。,型横截面,重庆长江大桥是目前国内跨度最大的预应力混凝土T形刚构桥正桥全长1120m,预应力钢筋混凝土桥,单箱双室截面,在预应力混凝土桥的横截面形式中，单箱单室截面因腹板用料较省，比采用双室单箱或双箱者经济；采用上宽下窄的倒梯形单箱，不仅可使桥面板的悬臂跨度减短，显著降低其所受荷载弯矩而减少桥面配筋，并可缩小所需墩台的横向支承尺寸及墩台的工程量。为了减小自重，大跨度实腹梁常需在三个方向预施应力，即除纵向必需的预应力外，在桥面板中再施加横向预应力以减薄桥面板，并在腹板中施加竖向预应力来减少腹板厚度。,预应力钢筋混凝土桥简支梁桥,简支梁桥。洛阳黄河公路桥（1976年建）为67孔跨度50米的预应力混凝土T形简支梁桥，全长3429m。是黄河上第一座特大型桥梁,洛阳黄河公路桥,预应力钢筋混凝土桥连续梁桥1,连续梁桥。梁以数跨为一联，仅在联和联之间及桥台和梁的活动端之间设置桥面伸缩缝，它是近年很受欢迎的一种体系。当跨度小于100米时，可用顶推法架梁。中国湖北沙洋汉江公路桥（1985年建，62.4米+6111.0米+62.4米）。全长1818.5m，桥宽12m。是我国首座跨度超百米的预应力连续梁桥。,上部结构为变截面的单箱单室梁，主桥为8跨一联连续梁，联长792.7m。桥面连续长度为120m180m。下部结构为双圆柱墩，基础为1.5m钻孔桩基础。,施工中的湖北沙洋汉江公路桥,预应力钢筋混凝土桥连续梁桥2,铰式连续梁桥。设置铰的目的是使沿梁弯矩值不致变号，便于配置预应力筋，简化施工，但桥的刚度降低，养护费提高。中国成（都）昆（明）铁路旧庄河桥（1966年建，24米+48米+24米）和孙水河5号桥（1970年，32.3米+64.6米+32.3米），都是在中跨中央设铰。,撑连续梁桥。将墩的上部用两根按形布置的撑杆代替，从而将连续梁的一个中间支点改为两个，撑杆上端和梁刚性相连。从外形看，可认为这种结构属刚架桥，但从沿梁弯矩分布看，它实质上近于连续梁。如美国长礁桥（1980年建，34.4米+10136米+34.4米，8孔一联），中国在伊拉克承建的摩苏尔4号桥（1983年建，44米+1056米+44米，12孔一联），均为撑连续梁。,预应力钢筋混凝土桥形刚构桥1,形刚构桥 简称构桥。按其发展过程可分为早期构桥、挂孔构桥、单铰连续构桥和反弯点设铰连续构桥。,.早期构桥。在采用平衡悬臂法从一个桥墩现浇或拼装两相邻的主梁时，将墩和梁用预应力固结起来，以增加施工阶段抗倾覆的稳定性。这样，墩和梁就形成一个构。随着施工的进展，当两相邻的构在跨中相遇时，便在该处设置永久性剪力铰，这就是早期构桥的形式。荷兰东斯海尔德公路桥（1965年建，55孔91.4米）。,荷兰东斯海尔德公路桥,预应力钢筋混凝土桥形刚构桥2,.挂孔构桥。中国重庆长江公路桥（1980年建，86.5米+4138米+156.0米+174米+104.5米），挂孔为35米。,重庆长江桥,预应力钢筋混凝土桥形刚构桥2,.单铰连续构桥。对边跨较短，中跨较长的桥，只在中跨中央设永久性铰，而在其余各跨的构不设永久性铰，并以另一套配筋将合龙的梁端连成整体，形成连续构，这是对构桥的一大改进。如联邦德国本多夫公路桥（1964年建，43.0米+44.0米+70.5米+208.0米+70.5米+44.4米+43.0米），日本滨名公路桥（1976年建，55米+140米+240米+14米0+55米），中国台湾圆山公路桥（1977年建，75米+150米+142.5米+118米+43米）等，均只在中跨中央设铰。,.在反弯点设铰的连续构桥。对于跨度相等的多跨桥，将300600米长度之内的诸跨，按一联连续构布置，再将各联之间所需的伸缩缝，设置在某一跨度的反弯点附近以铰相连，可使梁在受到活载时的挠度及转折角比其在跨中设铰时改善很多，这又是对构桥的一种改进。如法国的奥莱龙桥（1966年建），正桥跨度79米，共26孔，每4孔为一联，在反弯点处设铰；瑞士的贝肯里德桥（1981年建）分跨为35米+50米+5555米+40米，每480米设一伸缩缝于跨度的1/5点处。,预应力钢筋混凝土桥桁架梁桥,桁架梁桥 以预应力混凝土作为受拉（或拉压）杆件，非预应力的钢筋混凝土作为受压杆件组成。一般先预制杆件，就地浇筑混凝土节点，再在受拉杆件中加预应力；或预制桁架，拼接后再加预应力。湖北黄陵矶桥（1979年建，53米+90米+53米，挂孔16米，（见图），为预应力混凝土悬臂桁架式T形刚构公路桥。桥长380.19m，桥宽8.5m。,湖北黄陵矶桥,钢桥,钢桥用结构钢制造，现常用于实腹梁桥及大跨度的桁架梁桥、拱桥、斜张桥和悬索桥。其主要优点是施工速度较快，跨越能力大；缺点是用钢量较多，维修费大。,组合梁桥,组合梁桥也称结合梁桥，是由两种不同建筑材料结合而成的桥，通常指用钢梁和钢筋混凝土桥面板结合而成的桥，可以节省钢材。,桥梁的分类与选用梁式桥,梁式桥 其上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力。梁式桥为桥梁的基本体系之一。制造和架设均比较方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。,按上部结构的材料分：有木梁桥、石梁桥、钢梁桥、钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥以及用钢筋混凝土桥面板和钢梁构成的结合梁桥等。木梁桥和石梁桥只用于小桥；钢筋混凝土梁桥用于中、小桥；钢梁桥和预应力混凝土梁桥可用于大、中桥。按主要承重结构的形式分：有实腹梁桥和桁架梁桥两大类。这两种梁式桥的受力性质不同，实腹梁桥以用于预应力混凝土桥为主，而桁架梁桥则多用于钢桥。按上部结构的静力体系分：主要有简支梁桥，连续梁桥和悬臂梁桥。,简支梁桥,简支梁桥的缺点是邻孔两跨之间有异向转角，影响行车平顺。为此，现在公路桥多采用桥面连续的简支梁桥来改善。此外，简支梁桥的桥墩上需设置两跨桥端的支座，体积增大，较连续梁桥和悬臂梁桥要多耗费一些材料，阻水面积也大一些。,简支梁桥,简支梁桥,连续梁桥,济宁跃进桥为我国最先采用的3跨变截面钢筋混凝土薄壁箱形连续梁桥，全长134.1m，分跨为37.1m53.0m37.1m；于1960年2月建成。,连续梁桥的缺点是，当地基发生差异沉降时，梁内要产生额外的附加内力，为此在设计中必须考虑在支座处设置顶梁与调整支座标高的装置。,连续梁桥,连续梁桥,悬臂梁桥,悬臂梁桥：在连续梁桥弯矩图中的零值弯矩点（反弯点）处设铰，从构造设计上使此处弯矩为零（铰只能承受剪力而不能受弯矩），当设铰的数目等于连续梁的超静定次数时，这就将超静定的连续梁桥变成静定的悬臂梁桥。其内力不因地基不均匀沉陷而变，故可适用于地质不良的地区，但仍具有支点负弯矩卸载的优点（减少跨中的正弯矩）。,人为设铰能调整恒载内力沿跨长作有利的分布，铰的位置选在跨长0.20.3处，设跨度及荷载均和简支梁相同时，边孔的最大正弯矩仅q/12q/14，也比简支梁小得多，这对恒载占主要比例的公路桥和大跨桥梁是有利的。,悬臂分离线,悬臂梁桥,拱桥,拱桥为桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久外形优美，古今中外名桥遍布各地，在桥梁建筑中占有重要地位。它适用于大、中、小跨公路或铁路桥，尤宜跨越峡谷，又因其造型美观，也常用于城市、风景区的桥梁建筑。自19世纪中叶以来，随着钢铁和混凝土建筑材料的出现，石拱桥已逐步为钢拱和钢筋混凝土拱桥所代替。拱桥结构向轻型结构发展，并逐步打破传统的上承式石拱桥的型式，创造出新型的拱桥。拱桥的拱圈发展成为分离式肋拱，桥面发展成新型板梁式结构，借立柱支承于拱肋之上（上承式），或用吊杆悬挂于拱肋之下（下承式）。当受地势或受桥梁建筑高度限制时，还可做成中承式拱桥。拱桥可以是单跨，也可以做成多跨。,分类：.按拱圈受力分：推力式拱桥、无推力式拱桥。.按拱圈（肋）结构的材料分：石拱桥、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥。.按拱圈（肋）结构的静力图式分：无铰拱、双铰拱、三铰拱。,拱桥中承式拱桥,拱桥单孔空腹式石拱桥,单孔空腹式石拱桥,拱桥钢筋混凝土斜拉杆式架拱桥,钢筋混凝土斜拉杆式架拱桥,悬索桥概况,悬索桥概况：当前世界上的悬索桥以美国最发达；英国其次，并于最近建成世界上最大跨度的悬索桥。日本则有几座大跨度公铁两用悬索桥正在施工。中国悬索桥：20世纪30、40年代，中国开始采用钢丝缆绳修建悬索桥。1940年建成的滇缅公路昌淦澜沧江桥的主跨为135米，用轻型钢桁架做加劲梁。1948年在云南建成继成桥，为跨度为140米的柔式悬索桥。中华人民共和国成立后，1951年在四川泸定建成大渡河新桥，跨度为130米。其后30多年来曾建成一批悬索桥，如在四川省渡口市建成跨度为172与185米的悬索桥各一座；又1969年在重庆建成了朝阳桥，主跨186米，为了消灭加劲梁的S形挠曲用了双悬索式，加劲梁是由钢筋混凝土面板和钢梁结合而成的箱形梁。1985年在西藏建成的达孜拉萨河跨度达415米。,悬索桥也称吊桥。主要承重结构由缆索（包括吊杆）、塔和锚碇三者组成。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面板吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。,现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，是当今跨度超过1000米的唯一桥式。,悬索桥的主要结构类型,主要结构类型：1.不设加劲梁的柔式悬索桥，仅在活载对恒载的比值较小时采用。2.主跨吊于悬索桥并在该跨设加劲梁，如有边跨则边跨用独立的简支梁。3.三跨吊于悬索，加劲梁为三跨简支梁。4.三跨吊于悬索，加劲梁为三跨连续梁。5.自锚式悬索桥，和组合体系桥中的系杆拱相似，其悬索的水平拉力不传给锚碇基础，而是传给加劲梁；6.缆索中段同加劲桁架上弦合为一体，在缆索用眼杆组成时，构造并不复杂，可节省材料并提高刚度。,悬索桥的主要结构类型,自锚上承式悬带桥,桥长74m，设计跨径70m，桥面宽4.5m，主索由两组48根的5钢丝组成。,悬索桥的构造1,构造:缆索：过去曾用竹索、铁索、调质钢眼杆，现主要使用冷拔碳素钢丝制成下列三种形式：1.平行丝大缆，常用J.A.罗布林所发明的“空中编缆法”就地制造，现今跨度750米以上的桥都使用此法。2.由钢丝绳组成的钢丝绳缆，施工较快，但其弹性模量较低，只适用于跨度较小的桥；3.由平行钢丝绳股组成的大缆，绳股可在工厂预制，保持了平行丝大缆的优点，并在施工上有所改进。,悬索桥的构造2,塔：以往常用石塔，今则以钢塔为主，有时也用钢筋混凝土塔。到20世纪60年代，美国仍采用铆接多室箱型截面，英国则开始采用栓焊结构，并将箱形截面从多室改为单室，以节约钢材。因缆索在塔顶有一转角，其支承须设鞍式构造（称为索鞍）。当桥承受荷载时，索鞍将因两侧缆索伸长量不等而发生纵向线变位。由于将底端固定于桥墩的钢塔能在塔顶发生相应的弹性变位，故索鞍可以固结于塔顶；对于不能发生较大弹性变位的“刚性塔”，其索鞍下需设辊轴，使之像梁式桥活动支座那样活动。锚碇：缆索的拉力通过灌筑在混凝土中的钢质构件传递给混凝土和地基。当地基为坚实岩层时，只需顺缆索方向凿一隧道（坑洞），将固定缆索的钢质构件置于其中，再用混凝土将隧道填实即成。这种锚碇称隧道式。当地基没有岩层可利用时，则需灌筑巨型混凝土块，凭重量及相应的摩阻力来抵抗拉力。这种锚碇称重力式。,悬索桥的主要结构类型,简支钢架劲桁梁的悬索桥,刚架桥,刚架桥也称刚构桥。主要承重结构采用刚架的桥梁。刚架的腿形成墩（台）形，梁和腿为刚性连接，可用钢、钢筋混凝土或预应力钢筋混凝土制造。,1.门式刚架桥：简称门架桥，其腿和梁垂直相交呈门架形。腿所受的弯矩将随腿和梁的刚度比率的提高而增大。用钢或钢筋混凝土制造的门架桥，多用于跨线桥。至于T形刚构桥（特点是在跨中有铰），及将腿做成V形两撑杆与梁刚性相连的连续梁桥，其外形均与多跨的门架桥相近，但内力分布规律则不同。,形门架桥,福州市乌龙江下游峡口处的乌龙江桥是我国较早建成的大跨度预应力T形混凝土刚构桥。总长552m（58m+3144m+58m）。各刚构间采用33m挂梁连接。桥宽12m。钢筋混凝土空心桥墩,斜腿刚架桥,2.斜腿刚架桥：刚架腿是斜置的，两腿和梁中部的轴线大致成拱形，这样，腿和梁所受到的弯矩比同跨度的门式刚架显著减小，而轴向压力有所增加。同上承式拱桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少；当桥面较窄（如单线铁路桥）而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放坡，以保证桥的横向稳定。著名的预应力混凝土斜腿桥有：联邦德国霍雷姆铁路桥，脚铰跨度85.5米。中国邯长铁路浊漳河桥，脚铰跨度82米。1982年建成的中国安康汉江铁路桥，脚铰跨度176米。,山西省浊漳河上的浊漳河桥是我国第一座预应力斜腿刚构铁路桥，桥长172.12m，中心跨90m，后张法预应力施工，全桥公设6股7f5钢绞线46束。,斜拉桥,斜张桥也称斜拉桥。用锚在塔上的多根斜向钢缆索吊住主梁的桥。斜张桥是第二次世界大战以后新发展起来的重要桥梁之一，因主梁为缆索多点悬吊，内力小，建筑高度低，施工方便，跨越能力大，现跨度已建到465米。可用于公路桥、铁路桥、城市桥、人行桥以及管造桥等。,斜张桥历史简介：1995年首先在瑞典建成公路钢斜张桥斯特伦松德桥，主跨182.6米。1962年首先在委内瑞拉建成公路混凝土斜张桥马拉开波桥，主跨5235米，开创了这种桥的先例。我国在1975年首次在四川建成云阳桥，该桥是预应力混凝土斜张桥，分跨为34.91米+75.84米+34.91米。,构造：斜张桥的主要组成部分有缆索、塔柱、桥墩、桥台、主梁和辅助墩等。,斜拉桥的类型,多塔斜张桥,独塔斜张桥,按桥塔设置分：有多塔（含双塔）斜张桥与独塔斜张桥。前者用于多跨，后者用于双跨，当桥位处无设置高引桥的必要时，以选用独塔斜张桥为好，可以减少工程费用，对结构受力与抗震均有利。,按索面形式分 有双平行索面斜张桥、双倾斜索面斜张桥与单索面斜张桥。按主梁支承形式分 有刚性铰式支承斜张桥与悬浮体系斜张桥。,南浦大桥,上海.南浦大桥,双塔双面叠合梁斜拉桥,斜拉桥的设计特点,设计特点：主要须满足抗风与抗震的要求以及控制全桥的变形。为此，首先强调主孔的跨宽比不大于20，最好不大于15；其次是主梁的宽高比要大于8、至少要大于7并加风嘴，相应的索距要减小到10米以下（为了配合施工往往取56米）。此外，用双倾斜索面比用双平行索面的抗风稳定性好，可以抵抗对主梁不利的扭转振动。在多塔斜张桥中，如采用预应力混凝土连续梁结构，因混凝土徐变收缩，则在主梁的无索区要产生拉力与弯矩，须采取措施克服。在独塔斜张桥中，因主梁可自由伸缩，不产生这一问题。而在多塔斜张桥中，则宜在主梁合拢前用对顶法消减甚至于预储徐变收缩量。斜张桥的斜缆索存在一定的垂度，随索力的大小而变化，从而影响整个结构的受力与变形。在跨度大或索力变化幅度大时影响较大，须用精密的计算方法和电子计算机分析结构受力。对一般情况，则可用钢索的修正弹性模量（简单考虑缆索垂度影响的弹性模量）求解。锚固缆索用的锚具易疲劳破坏，宜选用具有高疲劳强度的锚具。在设计中还需考虑防止缆索锈蚀的措施,高架桥,城市发展后，交通拥挤，建筑物密集，而街道又难于拓宽，采用这种桥可以疏散交通密度，提高运输效率。此外，在城市间的高速公路或铁路，为避免和其他线路平面交叉、节省用地、减少路基沉陷（某些地区），也可不用路堤，而采用这种桥。这种桥因受既有建筑物限制和线路要求，每多弯桥和坡桥。,城市高架线路桥的设计要求,城市高架线路桥的设计要求，除和一般桥梁相同外，尚须注意选择最小的建筑高度，以减少桥长和引道的长度。其轮廓，尤其是墩台要设计得轻巧并和周围环境相协调。墩台位置和基础型式须配合城币地下管线的布置，尽可能地减少拆迁工作量。桥上的安全设施应认真对待，桥面铺装层须设计得在任何季节都应和车轮具有较好的摩阻力，车行道两侧要设置可靠的防护装置，以防车辆越界撞击造成事故。桥上照明须不妨碍邻近居民，噪声和污染程度应降至最小。桥上排水须引至城市下水道中，不能任其自然溅落汇集。,城市高架线路桥,北京四元桥,北京四元桥,立交桥、人行天桥,贵阳艺校立交桥,人行天桥,组合体系桥 拱、梁组合体系桥,组合体系桥主要承重结构采用两种独立结构体系组合而成的桥梁。如拱和梁的组合、梁和桁架的组合、悬索和梁的组合等。结构构件可以用同一种材料，也可以用不同的材料制成。,拱、梁组合体系桥单跨无推力结构，如系杆拱（即刚拱和柔性拉杆组合）、刚梁柔拱、刚梁刚拱等三种形式均为简单的拱、梁组合体系桥。较复杂的拱、梁组合体系桥，为多跨布置的无推力或有推力的结构体系。,拱梁组合体系桥,a、系杆拱，b、刚梁柔拱，c、刚梁刚拱，d、尼尔森体系，e、下承式，f、中承式，g、上承式,钢拱、梁组合体系桥,.钢拱、梁组合体系桥拱、梁组合体系以钢结构较多，早期采用系杆拱的形式，如1950年修建的联邦德国杜伊斯堡-莱茵蒙霖桥，为铆接结构，跨度255.1米，至今保持世界纪录。此种形式因柔性拉杆和桥道梁（纵横梁）分设，桥道梁不承受拱的推力，经济效果并不显著。在栓焊箱形结构和正交异性板桥面在近代梁式结构中广泛应用以来，在构造上使桥道梁和拉杆合为一体的刚梁柔拱体系得到了新的发展，在欧洲和日本较多采用。在欧洲和日本较多采用。,如1963年建成的联邦德国费马恩海峡桥，主跨长248米，为公铁两用桥，两片箱形拱肋相向倾斜设置，并在拱肋顶部趋近，以节省风撑材料，使结构更加简洁、轻巧、美观。其吊杆为交叉网状的尼尔森体系，使结构在活载作用下的变形较小。,联邦德国费马恩海峡桥,钢拱、梁组合体系桥,1983年建成的台湾关渡桥（淡水至八里间）是一连续5孔的中承式拱、梁组合体系桥，分跨为44米+143米+165米+143米+44米，采用浮运法架设。主跨165米。,钢筋（或预应力）混凝土拱、梁组合体系桥,.钢筋（或预应力）混凝土拱、梁组合体系桥早在20世纪20年代，瑞士.马亚尔曾设计和建造了上承式刚梁柔拱体系的钢筋混凝土桥，即将柔拱置于梁下，为有推力结构。苏联在1937年曾修建跨度为101米的无推力拱、梁组合体系两孔桥。但终因这种桥自重较大，跨越能力有限，未曾得到推广。,1959年中国在兰州市西郊新城黄河上建成一座预应力混凝土刚梁柔拱体系桥，主跨62.4米，拱肋为折线形，刚性梁为工字形截面，全部采用拼装式结构，构件最大重量仅11.5吨，该桥对促进中国预应力混凝土桥的发展，曾起到一定作用。,组合体系桥,.梁、桁架组合体系桥在早年修建的上承式钢桁架桥中，其桥面荷载直接作用在上弦杆上，使上弦杆如同一个桁架节间长的实腹梁，此即梁和桁架组合的雏型。苏联在1948年曾建成一座跨度66米的下承式梁和桁架组合体系的铁路桥，为全焊结构。后又照此桥型试编了标准设计，跨度为44米、55米、66米、88米和110米等5种。,.索、梁组合体系桥 有加劲梁的悬索桥，有斜拉索的斜张桥，都属于此类组合体系。,桥梁基础,桥梁的基础承担着桥墩、桥跨结构(桥身)的全部重量以及桥上的可变荷载。桥梁基础往往修建于江河的流水之中，遭受水流的冲刷。所以桥梁基础一般比房屋基础的规模大，需要考虑的问题多，施工条件也困难。,桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。在特殊情况下，也用气压沉箱基础。现分别简述之。,刚性扩大基础刚性扩大基础是桥梁实体式墩台浅基础的基本型式。它的主要特点是基础外伸长度与基础高度的比值必须限制在材料刚性角的正切tan的范围内。若满足此条件，则认为基础的刚性很大，基础材料只承受压力，不会发生弯曲和剪切破坏。刚性扩大基础即由此而得名。此基础施工简单，可就地取材，稳定性好，也能承受较大的荷载。,桥梁基础桩基础,桩基础 桥梁的桩基础是桥梁基础中常用的型式。当地基上面土层较软且较厚时，如采用刚性扩大基础，地基的强度和稳定性往往不能满足要求。这时采用桩基础是比较好的方案。水流稍深的江河道上的桥梁也多用桩基础。,桩基础由若干根桩与承台两部分组成。每根桩的全部或部分沉入地基中，桩在平面,排列上可成为一排或几排，所有桩的顶部由承台联成一个整体，在承台上再修筑墩台，如图所示。,桥梁桩基础的类型,桩基础一般适合以下情况：1 荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位置较深时；2 河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算准确时；3 采用刚性扩大基础困难大，其它方案在技术经济上不合理时。,桩基础有钢筋混凝土预制桩和钢筋混凝土现浇灌注桩两种，因为钢筋混凝土桩的承载能力大，耐久性好。具体根据施工技术上有：1钻孔灌注桩，2打入桩，3管柱基础(直径较大的空心圆形桩称为管柱，用管柱修建的桩基础，又称管柱基础)。,桥梁基础沉井基础,沉井基础：它是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一种四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。通常用钢筋混凝土制成。它通过从井孔内挖土，借助自身重量克服井壁摩阻力下沉至设计标高，再经混凝土封底并填塞井孔，便可成为桥梁墩台的整体式深基础，参见下图。,沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定性好，能承受较大的竖向作用和水平作用，沉井井壁既是基础的一部分，又是施工时的档土和挡水结构物，施工工艺也不复杂。因此这种结构型式在桥梁基础中得到广泛使用，随着施工技术的提高，还将得到应用与发展。,沉箱基础,沉箱基础又称之气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础。,沉箱形似有顶盖的沉井。在水下修筑大桥时，若用沉井基础施工有困难，则改用气压沉箱施工，并用沉箱作基础。它是一种较好的施工方法和基础型式。它的工作原理是：当沉箱在水下就位后，将压缩空气压入沉箱室内部，排出其中的水，这样施工人员就能在箱内进行挖土施工，并通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室，即成为沉箱基础。由于施工过程中都通入压缩空气，使其气压保持或接近刃脚处的静水压力，故称为气压沉箱。沉箱和沉井一样，可以就地建造下沉，也可以在岸边建造，然后浮运至桥基位置穿过深水定位。当下沉处是很深的软弱层或者受冲刷的河底，应采用浮运式。,江阴长江大桥，其支承悬索的北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。,桥墩与桥台,桥墩与桥台 桥梁的支承结构为桥台与桥墩。桥台是桥梁两端桥头的支承结构，是道路与桥梁的连接点。桥墩是多跨桥的中间支承结构，桥台和桥墩都是由台(墩)帽、台(墩)身和基础组成。,桥墩的类型:桥墩的作用是支承在它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖直力和水平力。由于桥墩建筑在江河之中，因此它还要承受流水压力，水面以上的风力和可能出现的冰压力，船只等的撞击力。所以桥墩在结构上必须有足够的强度和稳定性，在布设上要考虑桥墩与河流的相互影响，即水流冲刷桥墩和桥墩壅水的问题。在空间上应满足通航和通车的要求。一般公路桥梁常采用的桥墩类型根据其结构形式可分为实体式(重力式)桥墩、空心式桥墩和桩(柱)式桥墩，参见下图所示。,桥墩类型1,重力式桥墩,构架式桥墩,X形桥墩,Y形桥墩,V形桥墩,桩式桥墩,双柱式桥墩,单柱式桥墩,桥墩类型2,具体桥梁建设时采用什么类型的桥墩，应依据地质、地形及水文条件，墩高，桥跨结构要求及荷载性质、大小，通航和水面漂浮物，桥跨以及施工条件等因素综合考虑。但是在同一座桥梁内，应尽量减少桥墩的类型。1实体式桥墩：主要特点是依靠自身重量来平衡外力而保持稳定。它一般适宜荷载较大的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的江河之中。此类桥墩的最大缺点是圬工体积较大，因而其自重大阻水面积也较大。有时为了减轻墩身体积，将墩顶部分做成悬臂式的。2空心式桥墩：它克服了实体式桥墩在许多情况下材料强度得不到充分发挥的缺点，而将混凝土或钢筋混凝土桥墩做成空心薄壁结构等形式，这样可以节省圬工材料，还减轻重量。缺点是经不起漂浮物的撞击。3桩或柱式桥墩：由于大孔径钻孔灌注桩基础的广泛使用，桩式桥墩在桥梁工程中得到普遍采用。这种结构是将桩基一直向上延伸到桥跨结构下面，桩顶浇筑墩帽，桩作为墩身的一部分，桩和墩帽均由钢筋混凝土制成。这种结构一般用于桥跨不大于30m，墩身不高于10m的情况。如在桩顶上修筑承台，在承台上修筑立柱作墩身，则成为柱式桥墩。柱式桥墩可以是单柱，也可以是双柱或多柱形式，视结构需要而定。,桥台的类型1,桥台的类型：桥台是两端桥头的支承结构物，它是连接两岸道路的路桥衔接构造物。它既要承受支座传递来的竖直力和水平力，还要挡土护岸，承受台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力。因此桥台必须有足够的强度，并能避免在荷载作用下发生过大的水平位移、转动和沉降，这在超静定结构桥梁中尤为重要。当前，我国公路桥梁的桥台有实体式桥台和埋置式桥台等形式，参见下图所示。,八字形翼墙式,U形式,埋置式,耳墙式,桥台的类型2,1.实体式桥台：U型桥台它是最常用的桥台形式，它由支承桥跨结构的台身与两侧翼墙在平面上构成U字形而得名。一般用圬工材料砌筑，构造简单。适合于填土高度在810m以下，跨度稍大的桥梁。缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求。2.埋置式桥台：它是将台身大部分埋入锥形护坡中，只露出台帽，以安置支座及上部构造物。这样，桥台体积可以大为减少。但是由于台前护坡用作永久性表面防护设施，存在着被洪水冲毁而使台身裸露的可能，故一般用于桥头为浅滩、护坡受冲刷较小的场合。埋置式桥台不一定是实体结构。配合钻孔灌注桩基础，埋置式桥台还可以采用桩柱上的框架式和锚拉式等型式。,总体规划与设计要点,桥梁总体规划的任务和重点：桥梁工程是一项复杂的建设工程，它的规划所涉及的因素很多。我国现今一般采用两阶段设计。,初步设计阶段,着重解决桥梁总体规划问题,初步拟定桥梁结构的主要尺寸,估算工程数量、主要材料用量和全桥造价的概算指标,施工图阶段,完成施工详图,完成施工组织设计,完成施工预算,桥梁总体规划的基本内容,桥梁总体规划的原则是：根据其使用任务、性质和将来发展的需要，全面贯彻安全、经济、适用和美观的方针。一般地需考虑下述各项要求：1使用上的要求：桥上的行车道和人行道应保证车辆和行人安全畅通，满足将来交通发展的需要。桥型、跨度大小和桥下净空还应满足泄洪，安全通航和通车的要求。2经济上的要求：桥梁的建造应体现经济合理。桥梁方案的选择要充分考虑因地制宜和当地取材以及施工水平等物质条件，力求在满足功能要求的基础上，使总造价和材料等消耗量最少，工期最短，提早投入使用。3结构上的要求：整个桥梁结构及其部件，在制造、运输、安装和使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。4美观上的要求：桥梁应具有优美的外形，应与周围环境与景色协调。,桥梁总体规划的基本内容包括,桥位选定,桥梁总跨径及分孔方案的确定,选定桥型,决定桥梁的纵、横断面布置等,桥梁设计前资料准备工作,调查桥梁的使用任务,测量桥位附近的地形，制成地形图,调查和测量河流的水文情况,探测桥位的地质情况,调查当地施工单位的技术水平、施工机械等装备情况以及施工现场的动力和电力供应情况,调查和收集建桥地的气象资料以及河流上下游原有桥梁的使用情况等,桥梁工程设计要点,桥梁工程设计要点1选择桥位：桥位在服从路线总方向的前提下，选在河道顺直、河床稳定、水面较窄、水流平稳的河段。中小桥的桥位服从路线要求，而路线的选择服从大桥的桥位要求。2确定桥梁总跨径与分孔数：总跨径的长度要保证桥下有足够的过水断面，可以顺利地宣泄洪水，通过流冰。根据河床的地质条件，确定允许冲刷深度，以便适当压缩总跨径长度，节省费用。分孔数目及跨径大小要考虑桥的通航需要，工程地质条件的优劣，工程总造价的高低等因素。一般是跨径越大，总造价越大，施工亦困难。桥道标高也在确定总跨径、分孔数的同时予以确定。设计通航水位及通航净空高度是决定桥道标高的主要因素，一般在满足这些条件的前提下，尽可能地取低值，以节约工程造价。3桥梁的纵横断面布置：桥梁的纵断面布置是在桥的总跨度与桥道标高以后，来考虑路与桥的连接线形与连接的纵向坡度。连接线形一般应根据两端桥头的地形和线路要求而定。纵向坡度是为了桥面排水，一般控制在3%5。桥梁横断面布置包括桥面宽度、横向坡度、桥跨结构的横断面布置等。桥面宽度含车行道与人行道的宽度及构造尺寸等，按照道路等级，国家有统一规定可循。4公路桥型的选择：桥型选择是指选择什么类型的桥梁，是梁式桥，还是拱桥；是刚架桥，还是斜拉桥；是多孔桥，还是单跨桥等等。分析一般应从安全实用与经济合理等方面综合考虑，选出最优的桥型方案，实际操作中，往往需要准备多套可能的桥型方案，综合比较分析以后，才能找出符合要求的最优方案来。,桥梁建造示例 横梁桥建造示例1,1.建桥开始前，专家必须考察建桥地点的地质情况。他们用钻机钻洞，抽取地质样本化验。,2.在岩床上建造不透水的围堰，以便将水隔开，建造桥桩基础。,3.在工厂里建造巨大的钢筋混凝土预制梁，然后运到现场。,4.在深埋在岩床中的桥梁基础上面建造混凝土桥墩。,5.在两边的河床上建造用于支撑混凝土预制梁的巨大而坚固的桥台。,桥梁建造示例 横梁桥建造示例2,6.用工作在河岸上的巨大的起重机将边上混凝土预制梁放入位置。慢慢地，桥梁形成了。,7.一旦边梁放入位置，就在他们上面加上桥面，桥面是就地用混凝土制造的。,8.当桥面铺上后，就用起重机将驳船上的中心梁放入位置。,9.桥面铺完了，安全护栏、路灯、信号和其他设施也安装上了，桥梁最终可以使用了。,桥梁建造示例 斜拉桥建造过程 1,1.在已经沉在岩床上的沉箱中建造基础，在基础上建造桥墩。,2.在工厂里预制桥面的混凝土部分，从空气动力学角度来说，它们可以阻止桥梁晃动。,3.桥面的第一部分在桥墩上建造，它们将为桥塔提供一个基础。,4.在桥墩上一部分、一部分地建造桥塔，它们把桥的重量扩散大地上。,5.用起重机将驳船运来的桥面分别置放在塔的两边。,桥梁建造示例 斜拉桥建造过程 2,6.桥面的每个部分都连到塔上的一根钢索上。,7.这样一片片地把桥面加到各个塔上，直到道路接近完成。,8.桥面上要用专用的铺路机铺上沥青以应付繁重交通。,9.当桥梁结构完工后，就开始安装路灯和其他设施。最后，机动车可以安全的通过了。