桥梁工程概论.ppt

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1、桥梁工程概论(Bridge Engineering),前 言,桥梁工程课的地位最主要的专业课,主要内容构造原理、计算理论、计算方法、施工概要,有关桥梁工程的主要课程混凝土桥、钢桥、桥梁施工、桥梁电算、其它专题报告,本课程的主要内容桥梁工程总体概论、分类介绍各种桥型,本课程拟讲述的桥型,简支砼梁桥,悬臂砼梁桥,连续砼梁桥,砼刚构桥,圬工及砼拱桥,混凝土斜拉桥,悬索桥,讲述思路,受力特点适用范围施工概要构造原理主要做法、结构尺寸计算原理计算理论、计算方法,第一篇 桥梁工程总论,第一章 概 论,1-1 桥梁概述 1-2 桥梁的基本组成和分类1-3 桥梁建筑的成就、现状,第一节 桥梁概述,1.桥梁的定

2、义,桥梁是供铁路、道路、渠道、管线、车辆、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其它交通线路等障碍时使用的建筑结构。从线路的角度讲，也是线路在跨越上述障碍时的延伸或连接部分。,2.桥梁工程的含义,(1)指桥梁建筑的实体。,(2)指建造桥梁所需的科学知识和技术。包括：桥梁的基础理论和研究，桥梁的规划、勘测设计、建造和养护维修等。,1土木工程的发展；2交通运输业的发展；3建筑思想的进步；4经济的发展。,推动桥梁发展的四大因素如下：,3.桥梁的发展,桥梁的发展是随着生产力和科学技术的发展而发展的。桥梁的发展大致经历了以下几个阶段。,古代桥梁,现代桥梁,当代桥梁,以17世纪工程结构开始有定量分析作为近代桥

3、梁工程的开端，以第二次世界大战后科学技术的突飞猛进作为现代桥梁工程的起点。,桥梁发展的主要标志是跨度。,1运输工具(transportation)2建筑材料(building material)3施工技术(Construction technology)4设计理论(design theory)5典型桥梁(typical bridges),桥梁发展要素应包括以下五个方面：,4.理论跨度,预应力砼连续梁桥极限跨度在250300米左右，经济跨度100240米；预应力砼连续刚构(包括斜腿刚构)极限跨度在250300米左右，经济跨度100260米；钢连续梁桥极限跨度在720米左右，经济跨度100400米

4、；砼拱桥极限跨度在500米左右，经济跨度100300米；钢拱桥极限跨度在1200米左右,经济跨度100500米；混凝土斜拉桥极限跨度在700米，经济跨度200500米；结合梁斜拉桥极限跨度在1000米，经济跨度200600米;钢斜拉桥极限跨度在1300米，经济跨度200600米；钢悬索桥极限跨度在3600米，经济跨度600200米。,第二节 桥梁的基本组成和分类,一、桥梁的组成,2.支座 bearing,1.桥跨结构,3.桥墩 pier,4.桥台 abutment,5.基础 foundation,下部结构 substructure,上部结构 superstructure,6.附属设施 acce

5、ssory,图1.2.1 桥梁的基本组成,桥跨结构,桥梁中跨越桥孔的、支座以上的承重结构部分。,按受力图示不同,梁式,拱式,刚架,悬索,斜拉,组合体系,梁式桥,拱桥,刚架桥,悬索桥,斜拉桥,组合体系桥梁,二、附属结构,1.桥面铺装（行车道铺装）,2.排水防水系统,3.栏杆,4.伸缩缝,5.灯光照明,三、常用名词,1.跨度 也称跨径，是指桥梁两相邻墩支座间的距离，表示桥梁的跨越能力，对多跨桥，最大跨度称为主跨，是表征桥梁技术水平的重要指标。,2.计算跨径 桥跨结构两个支点间的距离称为计算跨径。对于梁式桥是指桥跨两端相邻支座中心之间的距离。对于拱式桥是指拱轴线两端点之间的距离，通常用l表示。,3.

6、净跨径 对于梁式桥净跨径是指设计洪水位线上相邻两个桥墩(或桥台)之间的水平净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离，通常用l0表示。,4.总跨径 各孔净跨径之和称为总跨径l0。桥梁的净跨径和总跨径是反映桥梁宣泄洪水的能力和通航标准的指标。,5.标准跨径 Lk 对公路梁式桥，标准跨径是指两相邻桥墩中线间的距离，或桥墩中线与桥台台背前缘间的距离；对拱式桥，是指其净跨径。铁路桥常以计算跨径作为标准跨径。,在桥梁工程中，中小跨度的桥梁占的比例非常大。这部分桥梁如果采用标准设计，其工程设计和施工质量将大大提高，其经济效益也是非常可观的，因而我国公路工程技术标准中规定，标准设计或新建桥涵跨径在5

7、0m以下时，均应采用标准化跨径。公路桥涵的标准化跨径从0.75m至50m，共计21种跨径。当单孔跨径5m或多孔跨径的全长8m时，通常采用涵洞结构。涵洞结构是用来宣泄路堤下水流的构造物，简称涵洞。在涵洞处路堤一般是不中断的。,6.桥长,桥长是衡量桥梁大小的最简单的技术指标：一般把桥梁两端桥台的翼墙（侧墙、八字墙或U形墙）尾端点之间的距离称为桥梁全长，简称桥长L。无桥台时，桥梁全长为桥跨结构的行车道板全长距离。桥梁规范中根据桥梁跨径总长L和单孔跨径Lk划分桥梁的规模大小。,7.桥下净空,桥下净空高度是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及通航的要求。,8.桥梁

8、建筑高度,桥梁建筑高度是指桥上行车路面(或轨顶)与桥跨结构下边缘之间的高差。,9.桥梁容许建筑高度,公路桥面或铁路轨底标高减去设计洪水位标高，再减去通航或排洪所要求的梁底净空高度。通常桥梁建筑高度应小于其容许建筑高度。,桥梁高度是指低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面至桥面的高差。桥高的不同对桥梁施工的要求也不同，其施工的方法和难度会有很大差异。,10.桥梁高度,四、桥梁的分类,表1-2 桥梁涵洞按跨径分类,国际特大桥梁分类标准,第三节 桥梁建筑的成就、现状,一.我国桥梁建筑,1、中国古代三大名桥,河北赵县赵州桥（安济桥）605年 隋 李春 空腹圆弧石拱，净跨37.02m，矢高7.2

9、3m，宽9m，是我国古代石拱桥的杰出代表。福建泉州万安桥（洛阳桥）1053-59年 800多米，47孔，石梁、牡蛎胶固基础,是近代筏形基础的开端。广东潮州湘子桥（广济桥）始建1169年 517.95m，19孔，石梁、木梁石拱多种形式，18条浮船组成的97.3m的开合式浮桥为世界之最。,古代拱桥赵州桥,又称安济桥，位于河北省赵县境内，建于隋开皇年间（公元595605年），由隋匠李春建造，距今已有近1400年历史。赵州桥全长64.4米，拱顶宽9米，拱脚宽9.6米，跨径37.02米，拱矢7.23米。不仅有高度的科学性，而且具有我国独特的民族艺术风格，是我国古代建筑的伟大作品。,古代梁桥万安桥,泉州万

10、安桥，俗称洛阳桥，建于洛阳江入海口。桥始建于宋皇佑五年,完成于宋嘉裕四年。桥总长约834米，石墩、石梁共有孔，每孔约1117米，桥宽3.7米。每孔花岗岩石梁有7根，每根梁高约0.5m，宽0.6m，长约12m。万安桥开现代筏形基础之先河，创世界绝无仅有之造桥方法，成就惊人。,古代梁桥湘子桥,湘子桥全长500余米，东岸桥墩13座，西岸桥墩11座，位于潮州古城东门楼外，曾被著名桥梁专家茅以升誉为“世界上最早的启闭式桥梁”。湘子桥建于宋，初为浮桥，由八十六只巨船连结而成，始名“康济”。后历代太守修建，筑建桥墩，改名“丁公桥”、“济川桥”。至明代，遂筑成“十八梭船廿四洲”，更名为“广济桥”，俗称湘子桥。

11、,2.中国现代桥梁建筑情况,虎门辅航道桥,上海卢浦大桥,苏通大桥,润扬长江大桥,二.世界桥梁建筑,世界十大悬索桥,日本明石海峡大桥,舟山西侯门大桥,丹麦大贝尔特桥,世界十大斜拉桥,日本多多罗大桥,法国诺曼底大桥,南京长江三桥,南京长江二桥,世界十大钢/钢管混凝土拱桥,1977美国518.2m New River桥,1932澳大利亚503m悉尼港湾大桥,世界十大混凝土拱桥,万县长江大桥,克尔克1号桥,世界十大预应力混凝土梁桥,挪威斯托尔马桥,挪威拉脱圣德桥,三.桥梁工程展望,（1）桥跨结构继续向大跨度发展,（2）我国预应力混凝土桥跨结构逐步成为发展主体,（3）结构形式和构造呈多样化发展,（4）桥

12、梁设计理论更趋完善和合理,（5）桥梁CAD技术应用更趋广泛,（6）建桥材料向高强、轻质、多功能方向发展,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

13、工程中的应用也越来越广泛。桥梁CAD技术的主要内容有以下几部分：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 耐候钢抗裂钢，抗层裂钢，变厚度钢 絮凝混凝土 新材料碳纤维强化复

14、合材料,桥梁建设的基本目标,概括地讲，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。,思考及预习,回顾本章内容，思考以下问题：桥梁的基本组成有哪些？各自的作用是什么？各个部分的发展是什么？桥梁的基本类型有哪些？发挥你的创造力，试考虑有哪些新桥型或创造新的桥型？它们的特点是什么？预习思考问题：桥梁设计的基本原则是什么？你是怎么思考的，如何处理他们之间的关系？桥梁的总体设计是如何考虑的？,