土木工程概论教学PPT桥梁工程.ppt
第六章桥梁工程,本章内容,6.1 桥梁的分类6.2 桥梁工程的总体规划和设计要点6.3 桥梁的结构形式6.4 桥墩与桥台6.5 桥梁基础6.6 桥梁技术的发展方向,简述,桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科，是用砖石、木、混凝土、钢筋混凝土和各种金属材料建造的结构工程。,中国赵州桥,澳门大桥,6.1 桥梁的分类,按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。,6.1 桥梁的分类,这座918米长的马格德堡水桥位于德国柏林附近的马格德堡，历时6年，花费5亿欧元建成。这座桥不是让车辆走的，而是灌满了水让船走，并且行人也可畅行无阻！,德国的跨江大桥,6.1 桥梁的分类,上承式桥,中承式桥,下承式桥,6.1 桥梁的分类,按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。,混凝土桥,钢架桥,一、桥梁总体规划的基本内容 桥位选定；桥梁总跨径及分孔方案确定；选定桥型；决定桥梁纵、横断面布置等。二、桥梁总体规划的原则 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、美观的方针。一般要考虑以下各项要求：1、使用上的要求；2、经济上的要求；3、结构上的要求；4、美观和环保的要求。,6.2 桥梁工程的总体规划和设计要点,6.2.1 桥梁总体规划的任务和重点和重点,6.2.2 桥梁工程设计要点,桥梁工程设计要点：1选择桥位：服从总方向的前提下，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：一般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。一般跨径越大，总造价越大，施工亦越困难。3桥梁的纵横断面布置：纵向坡度为了桥面排水，一般控制在3%-5%。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。4公路桥型的选择,6.3 桥梁的结构形式,6.3.1 梁式桥,是最常见而又最基本的桥梁。梁式桥传力特色：桥梁上部结构的荷载垂直的传至支承，再由支承传至下部结构，两个支承之间的桥面必须承受很大的弯矩力。多孔桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁。在桥墩上连续的称为连续梁。在桥墩上连续，在桥孔内中断，线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。支承在悬臂上的简支架称为挂梁；伸出悬臂梁的称为锚梁。,6.3 桥梁的结构形式,6.3.1 梁式桥,梁式桥受力示意,梁式桥的组成,钢桁梁桥,6.3 桥梁的结构形式,6.3.1 梁式桥,适用范围：形式简单、施工方便、对地基承载的要求也不高，通常跨径25m以下的桥梁常被采用。跨度大于25m，并小于50m时，一般采用预应力混凝土简支梁桥的形式。梁的截面结构形式，一般有实心板梁、矮肋板梁、空心板梁和箱型梁。,6.3 桥梁的结构形式,6.3.1 梁式桥,6.3.1 梁式桥,四川三堆子金沙江桥,日本滨名大桥主跨240 m，1976年,6.3.1 梁式桥,六库怒江桥 云南傈僳族自治州我国目前最大跨度的预应力混凝土连续梁桥,飞云江桥 浙江瑞安 1988年全长1718m，最大跨度62m，主梁高2.85米，高跨比1/21.75我国目前跨度最大的预应力混凝土简支梁桥。,6.3.2 拱式桥,拱式桥是由拱圈或拱肋作为主要承载结构。在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。拱的弯矩和变形都比较小，主要承受压力。故拱式桥用砖、石、混凝土和钢筋混凝土材料建造的比较多。,6.3.2 拱式桥,拱式桥受力示意 L拱桥跨度 f拱桥矢高（a）桥跨给两侧桥台的反力（竖向力和水平推力）（b）移动荷载作用下的计算简图,6.3.2 拱式桥,拱式桥的组成,桥面在拱肋的上方,桥面一部分在拱肋上方，一部分在拱肋下方,桥面在拱肋下方,6.3.2 拱式桥,广州丫譬沙珠江大桥世界最大钢管混凝土拱桥跨度360m，2000年,卢浦大桥世界第一钢拱桥全长3900米，主桥长750米，主跨直径550米,6.3.3 刚架桥,刚架桥与梁式桥区别相同点：外形相似。不同点：梁式桥的大梁和桥墩是分开的；刚架桥的上部结构与下方支脚部分完全刚结在一起。,刚架桥受力特征：在竖向荷载作用下，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式桥之间。,6.3.3 刚架桥,(a)受力示意(b)计算简图(c)T形钢架桥(d)连续钢架桥(e)斜腿钢架桥,刚架桥受力示意及其类型,6.3.3 刚架桥,T型刚架桥特点：便于施加预应力，在两个伸臂端上挂梁后可做成很大跨度的刚架，在要跨越深水、深谷、大河急流的大跨桥梁中常被运用。连续刚架桥特点：抗震性能较好。,斜腿刚架：造型轻巧美观，当建造跨越陡峭河岸和深邃峡谷的桥梁时，既经济又合理。,6.3.3 刚架桥,黄石长江大桥 主跨245米,挪威Stolma桥主跨301米,6.3.4 斜拉桥,将梁用若干根斜拉索拉在塔上，便形成斜拉桥。斜拉桥由主梁、塔柱和斜锁三种基本构件组成。受力特点：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，再由塔柱传给基础。根据跨度大小的要求以及经济上的考虑，可以建成单塔式、双塔式或多塔式。斜拉桥的索性布置有辐射式、竖琴式、扇形和星形等多种形式。,6.3.4 斜拉桥,斜拉桥的索型(a)辐射式(b)竖琴形(c)扇形,特点：具有良好的力学性能和经济指标，已成为大跨度桥梁最主要的桥型，在跨径200-800m范围内占主要优势。,6.3.4 斜拉桥,法国诺曼底斜拉桥，主跨856m，1995年建成,日本多多罗大桥世界上最大的斜拉桥主跨890m 1999年建成,6.3.4 斜拉桥,南京长江二桥钢箱梁斜拉桥主跨628 m，2001年建成,福建青州闽江结合梁斜拉桥主跨605 m，2001年建成,6.3.4 斜拉桥,世界已建成使用的最高的斜拉桥,2004年12月9日，米约高架桥横跨在法国塔恩河仙境般的河谷之上。,6.3.5 悬索桥,悬索桥受力示意图,桥面支承在悬索上的桥称为悬索桥。受力特征：作用在桥面上的竖向移动荷载可通过主梁和吊杆加载于主塔，传给地基。在力的传递过程中吊杆和主缆均承受着很大的拉力，此拉力由两岸桥台后修筑的巨型锚碇平衡。,6.3.5 悬索桥,悬索桥特点：是特大跨径桥梁的主要形式之一，有“桥梁皇后”之称。充分利用材料强度，具有用料省、自重轻的特点，跨越能力最大，跨径可以达到1000m以上。悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇组成。,6.3.5 悬索桥,世界最大跨悬索桥-日本明石海峡大桥，1998年建成 1991m,6.3.5 悬索桥,江阴长江大桥主跨1 385 m，1999年建成,香港青马大桥主跨1 377 m，1997年建成 公铁两用桥梁,6.3.6 综合体系桥,在工程实践中，还采用几种桥型的组合结构，如梁和拱的组合体系，斜拉索与悬索组合体系等。所有这些组成，目的在于充分利用各种形式桥的受力特点，发挥其优越性，建造出符合要求，外观美丽的桥梁来。,6.4 桥墩与桥台,桥梁的支承结构为桥台与桥墩。由台（墩）帽、台（墩）身和基础组成。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。,6.4 桥墩与桥台,6.4.1 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。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,桥墩示例（a）重力式（b）构架式（c）X形（d）Y形（e）V形（f）柱式（g）双柱式（h）单柱式,6.4 桥墩与桥台,各类桥墩特点：1、实体式(重力式)桥墩 依靠自身重量来平衡外力而保持稳定。适宜荷载较大的大、中型桥梁，或流水、漂浮物较多的江河之中。缺点：圬工体积较大，因而其自重大、阻水面积也较大。,6.4 桥墩与桥台,2、空心式桥墩 节省圬工材料，减轻自重。缺点：经不起漂浮物的撞击。,6.4 桥墩与桥台,3、桩(柱)式桥墩 一般用于桥跨不大于30m，墩身不高于10m的情况,6.4.2 桥台的类型,桥台是两端桥头的支承结构物，是连接两岸道路的路桥衔接构造物。既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。我国公路桥梁的桥台形式有：实体式桥台 常见形式为U型桥台，适合于填土高度在8-10m以下，跨度稍大的桥梁。缺点：桥台体积和自重较大。埋置式桥台 一般用于桥头为浅滩、护坡受冲刷较小的场合。,6.4.2 桥台的类型,6.5 桥梁基础,桥梁基础承担着桥墩、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。,桥的桩基础,6.6 桥梁技术的发展方向,1、大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展；2、新材料的开发和应用；3、在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工；4、大型深水基础工程；（超100m）5、桥梁建成交付使用后，将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。6、重视桥梁美学及环境保护。,课外查阅,1、列举五个国内外著名桥梁及其所采用的结构形式。2、决定桥梁跨度和高度时主要考虑的因素。,
