桥梁工程第1篇第1章 概述课件.ppt
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1、1大家好大家好2桥梁工程桥梁工程 A讲课人:易壮鹏讲课人:易壮鹏3第一篇第一篇 总总 论论第一章第一章 概概 述述4 桥梁的基本组成与分类桥梁的基本组成与分类 桥梁发展动态桥梁发展动态内容提要内容提要 5 桥梁的桥梁的定义定义:“桥是跨越障碍的通道桥是跨越障碍的通道”。美国韦氏大美国韦氏大词典词典 功能功能:桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分,特:桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分,特别是别是 大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重要意义。重要意义。6桥梁工程的地位与作用桥梁工程的地位与作用 土木工程的分支,交通工程的咽喉;土
2、木工程的分支,交通工程的咽喉;桥梁工程占公路总造价的桥梁工程占公路总造价的10%20%;国民经济发展的需要,人民生活的需要;国民经济发展的需要,人民生活的需要;国防和军事上的需要;国防和军事上的需要;很多桥梁被建成艺术品,成为城市的标志性建筑,具很多桥梁被建成艺术品,成为城市的标志性建筑,具有鲜明的时代特征;有鲜明的时代特征;国家主干线的规划与实施,有许多跨大江大河、海湾国家主干线的规划与实施,有许多跨大江大河、海湾海峡、山区峡谷的桥梁需要建设。海峡、山区峡谷的桥梁需要建设。720202020年以前,我国将新增近年以前,我国将新增近4 4万公里万公里高速公路,百万公里普通公路,需要高速公路,百
3、万公里普通公路,需要建设大量的跨海湾海峡、山区峡谷、建设大量的跨海湾海峡、山区峡谷、大江大河的超大跨径桥梁。大江大河的超大跨径桥梁。我国交通建设我国交通建设“7918网网”的高速公路规划的高速公路规划图图8 杭州湾跨海大桥,是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥,全长杭州湾跨海大桥,是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥,全长36公里,公里,是目前世界上最长的跨海大桥,是目前世界上最长的跨海大桥,9苏通长江大桥,连接南通和苏州两市苏通长江大桥,连接南通和苏州两市,主跨为,主跨为1088m是钢箱梁斜拉桥是钢箱梁斜拉桥10万县长江大桥,万县长江大桥,劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥,主跨劲性骨架钢筋混凝土箱形拱
4、桥,主跨420m 11湖南吉首矮寨特大桥,主跨湖南吉首矮寨特大桥,主跨1176米钢桁梁悬索桥米钢桁梁悬索桥12第一节第一节 桥梁的基本组成与分类桥梁的基本组成与分类四个基本部分:四个基本部分:上部结构、下部结构、支座和附属设施上部结构、下部结构、支座和附属设施llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础上部结构:跨越障碍的主要承重结构,也叫桥跨结构上部结构:跨越障碍的主要承重结构,也叫桥跨结构.下部结构:桥墩、桥台、基础下部结构:桥墩、桥台、基础.支支 座:设在墩、台顶,用于传力,并保证一定变位座:设在墩、台顶,用于传力,并保证一定变位.附属设施:桥面系、伸缩缝、桥头搭板
5、、锥形护坡等附属设施:桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡等.一、一、桥梁的基本组成桥梁的基本组成13全全桥桥结结构构14低低 水水 位位:枯水季节的最低水位:枯水季节的最低水位;高高 水水 位位:洪峰季节河流中的最高水位:洪峰季节河流中的最高水位;设计水位设计水位:按规定设计洪水频率计算所得的高水位:按规定设计洪水频率计算所得的高水位;通航水位通航水位:在各级航道中,保持船舶正常航行的水位。:在各级航道中,保持船舶正常航行的水位。llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础15净跨径净跨径:设支座设支座桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距;桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之
6、间的水平净距;无支座无支座的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距。的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距。总跨径总跨径:设支座设支座桥梁,为相邻支座中心的水平距离,桥梁,为相邻支座中心的水平距离,无支座无支座桥梁为上、下部结构相交面之中心间的水平距离。桥梁为上、下部结构相交面之中心间的水平距离。计算跨径:计算跨径:多孔桥梁中各孔净跨径的总和。多孔桥梁中各孔净跨径的总和。llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础16桥梁全长桥梁全长:有桥台有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离;的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离;无桥台无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。的桥梁为桥面系
7、行车道长度。llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础17桥下净空桥下净空:为满足通航(行车、行人)的需要和保证桥梁安:为满足通航(行车、行人)的需要和保证桥梁安 全而对上部结构底缘以下规定的空间界限。全而对上部结构底缘以下规定的空间界限。桥面净空桥面净空:桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。:桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。桥梁建筑高度桥梁建筑高度:是上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离;:是上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离;容许建筑高度容许建筑高度:线路定线中所确定的桥面标高,与通航(或:线路定线中所确定的桥面标高,与通航(或 通车、人)净空界限顶部标高之差
8、。通车、人)净空界限顶部标高之差。18净净 跨跨 径径:每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离:每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离;计算跨径计算跨径:相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离;净净 矢矢 高高:拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离;计算矢高计算矢高:拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的 垂直距离垂直距离;矢矢 跨跨 比比:净矢高与净跨径之比净矢高与净跨径之比,或计算矢高与计算跨径之比或计算矢高与计算跨径之比.ffl730109845261110l191 1、桥梁按受力体系分类、桥梁按
9、受力体系分类弯弯 梁式桥梁式桥压压 拱式桥拱式桥拉拉 悬索桥悬索桥刚架桥刚架桥:受力状态介于梁桥和拱桥之间:受力状态介于梁桥和拱桥之间斜拉桥斜拉桥:斜拉索受拉,主梁为多点弹性支撑梁:斜拉索受拉,主梁为多点弹性支撑梁二、二、桥梁的分类桥梁的分类20 组成:组成:受力特点:受力特点:在竖向荷载作用下,桥墩和桥台处无水平反力,梁以受在竖向荷载作用下,桥墩和桥台处无水平反力,梁以受弯为主。弯为主。用材:用材:抗弯、抗拉能力强的材料(钢、配筋混凝土、钢一混凝抗弯、抗拉能力强的材料(钢、配筋混凝土、钢一混凝土组合结构等)土组合结构等)主梁主梁桥墩(台)桥墩(台)桥墩(台)桥墩(台)(1)梁式桥)梁式桥(b
10、eam bridge)21 型式:型式:l 简支梁桥简支梁桥l 连续梁桥连续梁桥l 悬臂梁桥悬臂梁桥l 钢桥和钢钢桥和钢混混凝土组合梁桥凝土组合梁桥VV铁路路面标高公路路面标高VV(a)(b)(c)(d)(e)22飞云江桥飞云江桥多跨简支梁,全长多跨简支梁,全长1721m1721m,分跨为,分跨为18x51+5x62+14x35(m)18x51+5x62+14x35(m),桥面宽,桥面宽13m13m2324 组成:组成:主拱圈主拱圈吊吊杆杆纵梁(系杆)纵梁(系杆)桥墩(台)桥墩(台)桥墩(台)桥墩(台)受力特点:受力特点:在竖向荷载作用下,桥墩和桥台将承受水在竖向荷载作用下,桥墩和桥台将承受水
11、平推力,承重平推力,承重 结构(拱圈或拱肋)以受压为主。结构(拱圈或拱肋)以受压为主。用材:用材:抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土)和钢筋混凝土、钢等来建造。和钢筋混凝土、钢等来建造。(2)拱式桥)拱式桥(arch bridge)25 型式:型式:双曲拱双曲拱a、中承式钢管拱中承式钢管拱c、系杆拱桥、系杆拱桥d、“飞雁式飞雁式”三三跨自锚式微小推力拱桥跨自锚式微小推力拱桥e(d)HR(拱)(b)MVMV(曲梁)uHR图1.4H(e)H(a)(c)2627丫髻沙大桥丫髻沙大桥(飞雁式拱桥,(飞雁式拱桥,7636076m,桥梁,桥梁全长全长1084m,
12、2000年建成)年建成)28 组成:组成:梁(或板)与立柱(或竖墙)梁(或板)与立柱(或竖墙)整体结合在一起的刚架结构,梁整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连结处具有很大的刚性,和柱的连结处具有很大的刚性,以承担负弯矩的作用。以承担负弯矩的作用。受力特点:受力特点:在竖向荷载作用下,柱脚处具有水平反力,梁部主要受弯,在竖向荷载作用下,柱脚处具有水平反力,梁部主要受弯,但弯矩水平值较同跨径的简支梁小,梁内还有轴压力但弯矩水平值较同跨径的简支梁小,梁内还有轴压力H,因,因而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。用材:用材:钢筋混凝土、预应力混凝土、钢等钢筋混凝土、预应力混凝
13、土、钢等图1.5(f)(e)(d)(c)VV(b)VHVHVMH(a)MVH(3)刚构桥)刚构桥(rigid frame bridge)29 型式:型式:u 门式刚架桥门式刚架桥u T型刚构桥型刚构桥 cu 连续刚构桥连续刚构桥 du 刚构刚构连续组合体系连续组合体系e u 斜腿式刚构桥斜腿式刚构桥 fVMHMVHVVVHVH(a)(c)(b)(d)(e)(f)图1.5VMHMVHVVVHVH(a)(c)(b)(d)(e)(f)图1.5 图图 1.5 刚构桥刚构桥30T型刚构桥:型刚构桥:重庆长江大桥重庆长江大桥85.64X138156174104.5m,分离双箱。,分离双箱。挂梁(挂梁(T梁
14、)长梁)长30m。1980年建成。年建成。连续刚构:连续刚构:广东洛溪桥广东洛溪桥我国第一座大跨径连续刚构桥,我国第一座大跨径连续刚构桥,跨径为跨径为65+125180110m,h支支=10m,h中中=3.0 m,双,双肢薄壁墩肢薄壁墩,1988年建成通车。年建成通车。3132 组成:组成:主梁主梁塔塔塔塔斜拉索斜拉索 受力特点:受力特点:竖向荷载作用下,受拉的斜索将主梁多点吊起,并将主竖向荷载作用下,受拉的斜索将主梁多点吊起,并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱,再通过塔柱基础传梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱,再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一至地基。塔柱
15、基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作,从而使主梁条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作,从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压构件。高次超静定结构。构件。高次超静定结构。(4)斜拉桥)斜拉桥(cable-stayed bridge)33 型式:型式:纵向:纵向:三跨双塔式结构、独塔双跨式(稀索桥三跨双塔式结构、独塔双跨式(稀索桥a,不等跨斜拉不等跨斜拉b,斜塔,斜塔c,斜塔无背索式,斜塔无背索式d)横向:横向:双索面布置,也有单索面结构。双索面布置,也有单索面结构。图图1.7 独塔式
16、斜拉桥独塔式斜拉桥75303(c)54200(d)59.3759.37(a)195320(b)用材:用材:高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索,主梁用材高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索,主梁用材有预应力混凝土、钢、钢混凝土组合(结合、叠合)、钢有预应力混凝土、钢、钢混凝土组合(结合、叠合)、钢混凝土混合等混凝土混合等34南京长江二桥南京长江二桥 35大三岛生口岛图1.24(b)(b)辅助跨边跨58502465030500+190.550主跨边跨5850246503050062800辅助跨-5.000通航净空:净宽380m,净高24m,设计最高通航水位 7.990-5.000通航净空:125m18m
17、设计最低通航水位:-4.20日本多多罗大桥(单位:日本多多罗大桥(单位:m)南京长江二桥(单位:南京长江二桥(单位:m)3637 组成:组成:塔塔柱柱缆索缆索锚锚锭锭锚锚锭锭塔塔柱柱吊杆吊杆加劲梁加劲梁 受力特点:受力特点:竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力,因而悬索桥也是具有水平可分解为垂直和水平两个分力,因而悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。反力(拉力)的结构。(5)悬索桥)悬索桥(suspension
18、bridge)38 用材:用材:采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆 型式:型式:单跨式悬索桥单跨式悬索桥a,三跨式悬索桥,三跨式悬索桥b缆索(a)(b)锚碇桥塔吊杆加劲梁图图1.8 悬索悬索桥桥39明石海峡桥(明石海峡桥(l=1991m)40(6 6)其它组合体系桥)其它组合体系桥4142桥梁按总长和跨径分类(中国,桥梁按总长和跨径分类(中国,2004规范)规范)桥梁分类桥梁分类多孔跨径总长多孔跨径总长L(m)单孔跨径单孔跨径L0(m)特大桥特大桥L1000L0150大桥大桥100L100040L0150中桥中桥30L10020L040小桥小桥8L305L0202
19、、桥梁的其它分类简述桥梁的其它分类简述 用途用途:公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、:公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥、管线桥水运桥、管线桥 跨径跨径:特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。:特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。43中承式拱桥中承式拱桥 下承式拱桥下承式拱桥 承重结构材料承重结构材料:圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、:圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢混凝土组合桥和木桥。钢桥、钢混凝土组合桥和木桥。跨越障碍性质跨越障碍性质:跨河桥、立交桥、高架桥、栈桥:跨河桥、立交桥、高架桥、栈桥 平面布置平面布置:正交桥、斜交桥、弯桥。:正交桥、斜交桥、弯
20、桥。行车道位置行车道位置:上承式桥、中承式桥、下承式桥。:上承式桥、中承式桥、下承式桥。44 按桥梁的可移动性:按桥梁的可移动性:固定桥、活动桥(开启桥、升降桥、固定桥、活动桥(开启桥、升降桥、旋转桥、浮桥等)旋转桥、浮桥等)天津的金汤桥天津的金汤桥 (平转开启结构平转开启结构,全长全长76.476.4米。米。)45思考题 1 1、桥梁的主要有哪几个组成部分?、桥梁的主要有哪几个组成部分?2 2、净跨径和计算跨径的区别。、净跨径和计算跨径的区别。3 3、桥梁按照受力主要划分为哪几类?、桥梁按照受力主要划分为哪几类?46 桥梁发展的三次飞跃桥梁发展的三次飞跃 我国桥梁建设成就我国桥梁建设成就 国
21、外桥梁发展概况国外桥梁发展概况第二节第二节 桥梁发展动态桥梁发展动态47桥梁发展的三次飞跃:桥梁发展的三次飞跃:19世纪中叶世纪中叶钢材钢材的出现,随后又出现的出现,随后又出现高强度钢材高强度钢材,使桥梁工,使桥梁工程的发展获得了第一次飞跃,跨度不断加大。程的发展获得了第一次飞跃,跨度不断加大。20世纪初,世纪初,钢筋混凝土钢筋混凝土的应用,以及的应用,以及30年代兴起的年代兴起的预应力混预应力混凝土凝土技术,使桥梁建设获得了廉价、耐久、且刚度和承载力技术,使桥梁建设获得了廉价、耐久、且刚度和承载力均很大建筑材料,从而推动桥梁的发展产生第二次飞跃。均很大建筑材料,从而推动桥梁的发展产生第二次飞
22、跃。20世纪世纪50年代以后,随着年代以后,随着计算机技术计算机技术和和有限元技术有限元技术的迅速发的迅速发展,使得人们能够方便地完成过去不可能完成的大规模结构展,使得人们能够方便地完成过去不可能完成的大规模结构计算,这使桥梁工程的发展获得了第三次飞跃。计算,这使桥梁工程的发展获得了第三次飞跃。48一、一、我国桥梁建设成就我国桥梁建设成就 河北赵县的赵州桥,又称安济桥,为隋大业初年(约公元河北赵县的赵州桥,又称安济桥,为隋大业初年(约公元605年)李春所年)李春所建。赵州桥是一座空腹式圆弧形石拱桥,净跨建。赵州桥是一座空腹式圆弧形石拱桥,净跨37.02米,宽米,宽9米,矢高米,矢高7.23米,
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