土木工程概論教學PPT橋梁工程.ppt

第六章橋梁工程 本章內(nèi)容 6 1橋梁的分類6 2橋梁工程的總體規(guī)劃和設計要點6 3橋梁的結構形式6 4橋墩與橋臺6 5橋梁基礎6 6橋梁技術的發(fā)展方向 簡述 橋梁工程是土木工程中屬于結構工程的一個分支學科 是用磚石 木 混凝土 鋼筋混凝土和各種金屬材料建造的結構工程 中國趙州橋 澳門大橋 6 1橋梁的分類 按使用性分為公路橋 公鐵兩用橋 人行橋 機耕橋 過水橋等 按跨徑大小和多跨總長分為小橋 中橋 大橋 特大橋 按行車道位置分為上承式橋 中承式橋 下承式橋 按承重構件受力情況可分為梁橋 板橋 拱橋 鋼結構橋 吊橋 組合體系橋 斜拉橋 懸索橋 6 1橋梁的分類 這座918米長的馬格德堡水橋位于德國柏林附近的馬格德堡 歷時6年 花費5億歐元建成 這座橋不是讓車輛走的 而是灌滿了水讓船走 并且行人也可暢行無阻 德國的跨江大橋 6 1橋梁的分類 上承式橋 中承式橋 下承式橋 6 1橋梁的分類 按使用年限可分為永久性橋 半永久性橋 臨時橋 按材料類型分為木橋 圬工橋 鋼筋砼橋 預應力橋 鋼橋 混凝土橋 鋼架橋 一 橋梁總體規(guī)劃的基本內(nèi)容橋位選定 橋梁總跨徑及分孔方案確定 選定橋型 決定橋梁縱 橫斷面布置等 二 橋梁總體規(guī)劃的原則根據(jù)其使用任務 性質(zhì)和將來發(fā)展的需要 全面貫徹安全 經(jīng)濟 適用 美觀的方針 一般要考慮以下各項要求 1 使用上的要求 2 經(jīng)濟上的要求 3 結構上的要求 4 美觀和環(huán)保的要求 6 2橋梁工程的總體規(guī)劃和設計要點 6 2 1橋梁總體規(guī)劃的任務和重點和重點 6 2 2橋梁工程設計要點 橋梁工程設計要點 1 選擇橋位 服從總方向的前提下 選在河道順直 河床穩(wěn)定 水面較窄 水流平穩(wěn)的河段 中小橋的橋位服從路線要求 而路線的選擇服從大橋的橋位要求 2 確定橋梁總跨徑與分孔數(shù) 一般要考慮橋的通航需要 工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣 工程總造價的高低等因素 一般跨徑越大 總造價越大 施工亦越困難 3 橋梁的縱橫斷面布置 縱向坡度為了橋面排水 一般控制在3 5 橫斷面布置包括橋面寬度 橫向坡度 橋跨結構的橫斷面布置等 4 公路橋型的選擇 6 3橋梁的結構形式 6 3 1梁式橋 是最常見而又最基本的橋梁 梁式橋傳力特色 橋梁上部結構的荷載垂直的傳至支承 再由支承傳至下部結構 兩個支承之間的橋面必須承受很大的彎矩力 多孔橋的梁在橋墩上不連續(xù)的稱為簡支梁 在橋墩上連續(xù)的稱為連續(xù)梁 在橋墩上連續(xù) 在橋孔內(nèi)中斷 線路在橋孔內(nèi)過渡到另一根梁上的稱為懸臂梁 支承在懸臂上的簡支架稱為掛梁 伸出懸臂梁的稱為錨梁 6 3橋梁的結構形式 6 3 1梁式橋 梁式橋受力示意 梁式橋的組成 鋼桁梁橋 6 3橋梁的結構形式 6 3 1梁式橋 適用范圍 形式簡單 施工方便 對地基承載的要求也不高 通?？鐝?5m以下的橋梁常被采用 跨度大于25m 并小于50m時 一般采用預應力混凝土簡支梁橋的形式 梁的截面結構形式 一般有實心板梁 矮肋板梁 空心板梁和箱型梁 6 3橋梁的結構形式 6 3 1梁式橋 6 3 1梁式橋 四川三堆子金沙江橋 日本濱名大橋主跨240m 1976年 6 3 1梁式橋 六庫怒江橋云南傈僳族自治州我國目前最大跨度的預應力混凝土連續(xù)梁橋 飛云江橋浙江瑞安1988年全長1718m 最大跨度62m 主梁高2 85米 高跨比1 21 75我國目前跨度最大的預應力混凝土簡支梁橋 6 3 2拱式橋 拱式橋是由拱圈或拱肋作為主要承載結構 在豎向荷載作用下 橋墩或橋臺將承受水平推力 拱的彎矩和變形都比較小 主要承受壓力 故拱式橋用磚 石 混凝土和鋼筋混凝土材料建造的比較多 6 3 2拱式橋 拱式橋受力示意l 拱橋跨度f 拱橋矢高 a 橋跨給兩側橋臺的反力 豎向力和水平推力 b 移動荷載作用下的計算簡圖 6 3 2拱式橋 拱式橋的組成 橋面在拱肋的上方 橋面一部分在拱肋上方 一部分在拱肋下方 橋面在拱肋下方 6 3 2拱式橋 廣州丫譬沙珠江大橋世界最大鋼管混凝土拱橋跨度360m 2000年 盧浦大橋世界第一鋼拱橋全長3900米 主橋長750米 主跨直徑550米 6 3 3剛架橋 剛架橋與梁式橋區(qū)別相同點 外形相似 不同點 梁式橋的大梁和橋墩是分開的 剛架橋的上部結構與下方支腳部分完全剛結在一起 剛架橋受力特征 在豎向荷載作用下 梁部主要受彎 柱腳處有水平推力 受力狀態(tài)介于梁式橋和拱式橋之間 6 3 3剛架橋 a 受力示意 b 計算簡圖 c t形鋼架橋 d 連續(xù)鋼架橋 e 斜腿鋼架橋 剛架橋受力示意及其類型 6 3 3剛架橋 t型剛架橋特點 便于施加預應力 在兩個伸臂端上掛梁后可做成很大跨度的剛架 在要跨越深水 深谷 大河急流的大跨橋梁中常被運用 連續(xù)剛架橋特點 抗震性能較好 斜腿剛架 造型輕巧美觀 當建造跨越陡峭河岸和深邃峽谷的橋梁時 既經(jīng)濟又合理 6 3 3剛架橋 黃石長江大橋主跨245米 挪威stolma橋主跨301米 6 3 4斜拉橋 將梁用若干根斜拉索拉在塔上 便形成斜拉橋 斜拉橋由主梁 塔柱和斜鎖三種基本構件組成 受力特點 用高強鋼材制成的斜索將主梁多點吊起 將主梁承受的恒載和車輛荷載傳至塔柱 再由塔柱傳給基礎 根據(jù)跨度大小的要求以及經(jīng)濟上的考慮 可以建成單塔式 雙塔式或多塔式 斜拉橋的索性布置有輻射式 豎琴式 扇形和星形等多種形式 6 3 4斜拉橋 斜拉橋的索型 a 輻射式 b 豎琴形 c 扇形 特點 具有良好的力學性能和經(jīng)濟指標 已成為大跨度橋梁最主要的橋型 在跨徑200 800m范圍內(nèi)占主要優(yōu)勢 6 3 4斜拉橋 法國諾曼底斜拉橋 主跨856m 1995年建成 日本多多羅大橋世界上最大的斜拉橋主跨890m1999年建成 6 3 4斜拉橋 南京長江二橋鋼箱梁斜拉橋主跨628m 2001年建成 福建青州閩江結合梁斜拉橋主跨605m 2001年建成 6 3 4斜拉橋 世界已建成使用的最高的斜拉橋 2004年12月9日 米約高架橋橫跨在法國塔恩河仙境般的河谷之上 6 3 5懸索橋 懸索橋受力示意圖 橋面支承在懸索上的橋稱為懸索橋 受力特征 作用在橋面上的豎向移動荷載可通過主梁和吊桿加載于主塔 傳給地基 在力的傳遞過程中吊桿和主纜均承受著很大的拉力 此拉力由兩岸橋臺后修筑的巨型錨碇平衡 6 3 5懸索橋 懸索橋特點 是特大跨徑橋梁的主要形式之一 有 橋梁皇后 之稱 充分利用材料強度 具有用料省 自重輕的特點 跨越能力最大 跨徑可以達到1000m以上 懸索橋由主纜 塔架 加勁梁和錨碇組成 6 3 5懸索橋 世界最大跨懸索橋 日本明石海峽大橋 1998年建成1991m 6 3 5懸索橋 江陰長江大橋主跨1385m 1999年建成 香港青馬大橋主跨1377m 1997年建成公鐵兩用橋梁 6 3 6綜合體系橋 在工程實踐中 還采用幾種橋型的組合結構 如梁和拱的組合體系 斜拉索與懸索組合體系等 所有這些組成 目的在于充分利用各種形式橋的受力特點 發(fā)揮其優(yōu)越性 建造出符合要求 外觀美麗的橋梁來 6 4橋墩與橋臺 橋梁的支承結構為橋臺與橋墩 由臺 墩 帽 臺 墩 身和基礎組成 橋臺是橋梁兩端橋頭的支承結構 是道路與橋梁的連接點 橋墩是多跨橋的中間支承結構 6 4橋墩與橋臺 6 4 1橋墩的類型橋墩的作用 是支承在它左右兩跨的上部結構通過支座傳來的豎直力和水平力 根據(jù)其結構形式可分為 1 實體式 重力式 橋墩2 空心式橋墩3 樁 柱 式橋墩 橋墩示例 a 重力式 b 構架式 c x形 d y形 e v形 f 柱式 g 雙柱式 h 單柱式 6 4橋墩與橋臺 各類橋墩特點 1 實體式 重力式 橋墩依靠自身重量來平衡外力而保持穩(wěn)定 適宜荷載較大的大 中型橋梁 或流水 漂浮物較多的江河之中 缺點 圬工體積較大 因而其自重大 阻水面積也較大 6 4橋墩與橋臺 2 空心式橋墩節(jié)省圬工材料 減輕自重 缺點 經(jīng)不起漂浮物的撞擊 6 4橋墩與橋臺 3 樁 柱 式橋墩一般用于橋跨不大于30m 墩身不高于10m的情況 6 4 2橋臺的類型 橋臺是兩端橋頭的支承結構物 是連接兩岸道路的路橋銜接構造物 既承受支座傳遞來的豎直力和水平力 還要擋土護岸 承受臺后填土及填土上荷載產(chǎn)生的側向土壓力 我國公路橋梁的橋臺形式有 實體式橋臺常見形式為u型橋臺 適合于填土高度在8 10m以下 跨度稍大的橋梁 缺點 橋臺體積和自重較大 埋置式橋臺一般用于橋頭為淺灘 護坡受沖刷較小的場合 6 4 2橋臺的類型 6 5橋梁基礎 橋梁基礎承擔著橋墩 橋跨結構 橋身 的全部重量以及橋上的可變荷載 橋梁基礎一般比房屋基礎的規(guī)模大 需要考慮的問題多 施工條件也困難 橋梁基礎的類型有剛性擴大基礎 樁基礎和沉井基礎等 在特殊情況下也用氣壓沉箱基礎 橋的樁基礎 6 6橋梁技術的發(fā)展方向 1 大跨度橋梁向更長 更大 更柔的方向發(fā)展 2 新材料的開發(fā)和應用 3 在設計階段采用高度發(fā)展的計算機輔