橋梁工程概論學(xué)習(xí)課件

1、第一章 概論 1.1 1.2 1.3 橋梁發(fā)展概述 橋梁的組成與分類(lèi) 橋梁設(shè)計(jì)概要 一、古代橋梁 Ancient Bridge 1.1橋梁發(fā)展概述 Historical Background 橋梁的起源 最早的人 工橋梁有 可能源自： 傾于河上 的雷擊樹(shù) 木 橋 當(dāng)土地與土地被水分割的時(shí)候， 當(dāng)?shù)缆繁凰財(cái)嗟臅r(shí)候， 智慧的人類(lèi)佇立在水邊， 于是產(chǎn)生了橋。 苦于跋涉的人類(lèi)， 應(yīng)該感謝橋。 橋是土地與土地的聯(lián)系， 橋是河流與道路的愛(ài)情， 橋是船只與車(chē)輛點(diǎn)頭的驛站， 橋是乘船者與步行者揮手告別的地方。 圬工橋梁 法國(guó)尼姆的加爾德 橋 建于古羅馬時(shí) 代，水道橋建于公 元前6313年， 道路橋是1747

2、年 加建的。 水道高 出河面47.4米。 在中國(guó)，公元前250年周朝末年的墳?zāi)怪芯陀辛舜u拱，至公元282年有了記載的石拱橋。 河北趙縣安濟(jì)橋，跨徑37.4m，矢高7.23m，寬約9m。建于公元606年，是迄今世界上 尚存的跨徑最大的古代石拱橋。 二、國(guó)外近現(xiàn)代橋梁 第一座鐵橋，建于1779年 跨度100英尺（30米） 鋼橋 Steel bridge 建橋者為 James B. Eads. After working briefly in salvage, he spent 20 years designing, building, and operating numerous vessels,

3、 and during the Civil War he constructed a fleet of ironclad gunboats for the Union. 1874年，Eads Bridge （St. Louis Brigdge) 建成，主跨為為158m，第一座 鋼拱，首創(chuàng)懸臂施工法。 18691883年由美國(guó)著名的索橋?qū)＜壹s翰.A.羅布林（John.A.Keeblin）設(shè)計(jì)的 Brooklyn懸索橋建成跨486m。塔柱由花崗巖砌筑而成，除主索外還用斜拉索加 勁。 1932年，位于澳大利亞 的悉尼洪大橋建成。它 跨度為為503m。 1917年的美國(guó)紐約的Hell Gate（獄門(mén)）

4、橋（跨徑 297m）。 In 1931，Bayonne Bridge(培紅橋） established a new mark for arch Bridge with a main span of 1,675 feet（504m). The New River Gorge Bridge in West Virginia was the longest arch bridge until the completion of the Nanpu Bridge in China in 2003. The 1700 foot(518.3m) steel deck arch was completed

5、in 1977. 混凝土橋 Concrete bridge 1904年，羅馬的Risorgimento橋建成，該橋跨徑超過(guò)了 100m 克羅地亞克爾克橋 ,主跨390m，采用三室箱，矢跨比 1/6.5，等截面無(wú)鉸拱，采用懸臂桁架拼裝方法施工。 懸索橋(Suspension bridge) 美國(guó)舊金山金門(mén)大橋 19331937 把橋梁設(shè)計(jì)引入了現(xiàn)代階段 座落于綿延起伏的山間 地處氣候條件特殊的多霧地區(qū) 橋體直指日落線 不同尋常的高度（海軍船只通行） 全金屬結(jié)構(gòu)的表面刷有深色的紅丹底漆 成為早期現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)的通用樣本 美國(guó)金門(mén)大橋 塞文橋Severn Bridge 1981年，位于英國(guó)的恒伯爾橋建

6、成?？缍?410m，是當(dāng)時(shí)最 大的跨度的懸索橋。 1998年丹麥的大貝爾特橋（東橋）（The Great Belt Link (East Bridge)建成通車(chē)，主跨為 1624m，名列當(dāng)時(shí)第一，是英式懸索橋中跨徑最大的 工程之。 1999年，日本明石海峽大橋建成。它連通本州島與四國(guó)島（本 四連絡(luò)橋），主跨度為為1991m，是世界上跨度最大的橋梁。 馬拉卡波湖大橋的主跨跨徑為 160m+5X235m+160m，總長(zhǎng)達(dá)9km，1962 年建成。 斜拉橋 Cable-stayed bridge 1957年，德國(guó)跨越萊菌河的特奧道爾霍伊斯橋建成。 它的主跨為為280m，邊跨為為108m。 1995年

7、，法國(guó)諾曼底大橋建成。它 是當(dāng)時(shí)世界上跨度最大的斜拉橋， 主跨度為為856m。 1999年，日本的多多 羅大橋建成，該橋主 跨達(dá)890m，跨徑超過(guò) 諾曼底大橋而位居世 界第一。 三、我國(guó)現(xiàn)代橋梁 梁, 橋, 為9 我國(guó)第一座自行設(shè)計(jì)、 制作、施工，并使用國(guó) 產(chǎn)高強(qiáng)鋼材的現(xiàn)代化大 型橋梁,南京長(zhǎng)江大橋, 建于于1969年。正橋除北 岸第一孔為為128m簡(jiǎn)支鋼 桁梁外，其余為9孔3 聯(lián)，每聯(lián)為為3160m的連 續(xù)鋼桁梁。上層為公路 橋面，下層為雙線鐵路。 包括引橋在內(nèi)，鐵路橋 部分全長(zhǎng)長(zhǎng)6772m，公路 橋部分為為4589m。 我國(guó)的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土橋是從T型剛構(gòu)開(kāi)始的。 1971年福建烏龍江大

8、橋主跨達(dá)達(dá)144m；1980年，重慶長(zhǎng)江 大橋建成，主跨達(dá)達(dá)174m，為我國(guó)同類(lèi)橋梁跨徑最大的一 座。 世界上跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋主跨達(dá)420 m 的 重慶萬(wàn)州（原萬(wàn)縣）長(zhǎng)江大橋，采用鋼管混凝土勁性骨 架施工，建于于1997年。 跨徑最大的鋼管混凝土拱橋-重慶市巫山巫峽長(zhǎng)江 大橋，主跨為為460m ，建成于于2005年。 2003年建成的鋼拱橋-盧浦大橋跨徑達(dá)550m， 世界第一。 斜拉橋Cable-stayed Bridge 九江大橋 南浦大橋 楊浦大橋 銅陵長(zhǎng)江大橋 徐浦大橋 三縣洲閩江大橋 青州閩江大橋 南浦大橋 Nanpu Bridge 上海，1991年 橋型：雙塔雙索面鋼-混凝

9、土疊合梁漂浮體系斜拉橋 主跨：423m 楊浦大橋 Yanpu Bridge 上海，1993年 雙塔雙索面鋼-混凝土疊合 梁漂浮體系斜拉橋 主跨：602m 青州閩江大橋 Qingzhou Bridge over Minjiang River 福州，2003年 橋型：雙塔雙索面疊合梁 斜拉橋 主跨：605m 南京長(zhǎng)江三橋，2005年建成,主跨 648m 主跨1088m的蘇通大橋，塔高300.4m。2008年 建成。 懸索橋 Suspension Bridge 汕頭海灣大橋 虎門(mén)珠江大橋 青馬大橋 江陰長(zhǎng)江大橋 汕頭海灣大橋 Shantou Bay Bridge 廣東汕頭，1995年，三跨預(yù)應(yīng)力混凝

10、土箱梁懸索橋，主 跨：452m 虎門(mén)珠江大橋 Humen Bridge over Zhujiang River 廣東東莞，1997年，單跨鋼箱梁懸索橋，主跨：888m 青馬大橋 Tsingma Bridge 香港，1997年，雙跨鋼桁梁懸索橋，主跨：1377m 江陰長(zhǎng)江大橋 Jiangyin Bridge over Yangtze River 江蘇，江陰，1999年 橋型：?jiǎn)慰玟撓淞簯宜鳂?主跨：1385m 四、 橋梁發(fā)展展望 1、意大利本土與西西里島的 Messina Strait （墨西 那海峽）橋。 2、美洲與亞洲、總長(zhǎng)長(zhǎng)75 km 的白令海峽 3、歐洲與非洲、總長(zhǎng)長(zhǎng)15 km 的直布羅

11、陀海峽 4、德國(guó)與丹麥、總長(zhǎng)長(zhǎng)25 km 的費(fèi)曼帶海峽 5、中國(guó)的瓊洲海峽工程（約29.5 km ）、渤海海峽工 程（約75 km ）、伶仃洋跨海工程約（49.3 km ）、 臺(tái)灣海峽工程（約120 km ） 。 1.2 橋梁的組成與分類(lèi) 1.2.1 橋梁的組成 1.2.2 橋梁的分類(lèi) 支座 bearing， 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩基礎(chǔ) 錐體 護(hù)坡 附屬設(shè)施 accessory 1 1.2.1 橋梁的組成 1.2.1.2 橋梁組成 上部結(jié)構(gòu) superstructure，下部結(jié)構(gòu) substructure 橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)） superstructure

12、路線中斷時(shí)跨越障礙的 主要承載結(jié)構(gòu) 橋墩、橋臺(tái)（下部結(jié)構(gòu)） substructure 支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車(chē)輛荷載傳至地基的建筑物 基礎(chǔ) foundation 橋墩（臺(tái)）中使全部荷載傳至地基的底部奠基部分 支座 bearing or support 在橋跨結(jié)構(gòu)和橋墩（臺(tái)）的支承處設(shè)置的 傳力裝置 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體 護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 橋面系 bridge decking 伸縮縫 expansion joint 錐坡 conical slope 路堤與橋臺(tái)銜接處，在橋臺(tái)兩側(cè)設(shè)置的石砌錐形體， 保證邊坡穩(wěn)定 橋臺(tái) 洪水位 橋梁的基本附屬設(shè)施包括 通航水

13、位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體 護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 基礎(chǔ) 錐體 護(hù)坡 1.2.1.2 名稱術(shù)語(yǔ) 1 河流中的水位 低水位 low water level 高水位（洪水位）high water level 設(shè)計(jì)水位：designed water level 按規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率 計(jì)算所得的高水位 通航水位 navigable water level 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體 護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 凈跨徑 clear span 設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩 （或橋臺(tái)）之間的凈距（梁橋），拱跨兩個(gè)拱腳截 面

14、最低點(diǎn)之間的水平距離（拱橋） 計(jì)算跨徑 computed span 橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支 座中心距離（梁橋）,兩相鄰拱腳截面形心點(diǎn)之間 的水平距離（拱橋） 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體 護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 a ) 總跨徑 橋梁全長(zhǎng) total span 各孔凈跨徑之和, L1 total length of bridge 兩個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻 或八字墻后端點(diǎn)之間的距離,L 橋下凈空（高）clearance of span設(shè)計(jì)洪水位或 計(jì)算通航至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣的距離 標(biāo)準(zhǔn)跨徑相鄰橋墩中線之間的距離（梁橋） 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體

15、護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 橋涵的跨徑小于或等于50m時(shí)，宜采用標(biāo)準(zhǔn) 化跨徑。 橋 涵標(biāo)準(zhǔn)化跨徑規(guī)定如下： 0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、 3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、 16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m。 橋面凈空 clearance above bridge floor 橋梁行車(chē)道、人行道上方應(yīng)保持的 空間界限，公路、鐵路、城市橋梁有相應(yīng) 的規(guī)定 ) 1.2.2 橋梁的分類(lèi) Classification 按跨越障礙的性質(zhì)分類(lèi) 跨河橋river bridge 跨谷橋 gorge-crossing brid

16、ge 跨線橋(立交橋 )overpass bridge 高架橋viaduct 按橋面的位置分類(lèi)position of deck 上承式 中承式 下承式 deck bridge half-through bridge through bridge 車(chē)行道立柱 吊桿 車(chē)行道 主拱 車(chē)行道 橋臺(tái)(墩) 橋臺(tái)(墩) 橋臺(tái)(墩) 主拱 主拱 吊桿 立柱 按平面形狀分 正橋（正交橋） right bridge 斜橋 skew bridge 曲線橋curve bridge 按用途分類(lèi)usage 公路橋 城市橋 鐵路橋 highway bridge municipal bridge railway bridg

17、e 公鐵兩用橋 highway and railway brdige 人行橋foot bridge 其它：水渠橋、管道橋、機(jī)場(chǎng)跑道橋 按結(jié)構(gòu)體系分類(lèi)structure form 梁式橋beam bridge （桁式橋） truss bridge 拱橋arch bridge 懸索橋（吊橋） suspension bridge 剛架橋 斜拉橋 rigid bridge cable stayed bridge 梁式橋beam bridge 橋臺(tái) 洪水位 路堤 通航水位 低水位 橋跨結(jié)構(gòu) 支座 橋墩 錐體 護(hù)坡 基礎(chǔ) 1 h 拱橋arch bridge a ) b ) 剛架橋rigid bridge

18、a ) b ) 斜拉橋 cable stayed bridge 塔柱 斜索 主梁 懸索橋suspension bridge 纜索 吊桿 塔架 錨碇 按承重結(jié)構(gòu)材料分類(lèi) material of structure 混凝土橋 Concrete bridge 金屬（鋼）橋 steel bridge 組合橋與復(fù)合橋 composite bridge and hybrid bridge 圬工（磚、石）橋masonry bridge 其它木橋，鋁橋，不銹鋼橋，玻璃鋼橋等 按跨徑分類(lèi)Span Lengths 特大橋 大橋 中橋 小橋 涵洞 super major bridge major bridge me

19、dium bridge small bridge culvert 橋涵分類(lèi)多孔跨徑總長(zhǎng)L（m） 特大橋L500 大橋100L500 中橋20L100 小橋8L20 涵洞 L8 橋涵分類(lèi) 1.3 橋梁設(shè)計(jì)概要 1.3.1橋梁的設(shè)計(jì)程序（大型橋梁） 前期工作（可行性研究：預(yù)可與工可） 初步設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì) 施工設(shè)計(jì) 前 期 工 作 預(yù)可行性 研究報(bào)告 可行性 研究報(bào)告 初步設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì) 三 階 段 設(shè) 計(jì) 招標(biāo)文件 開(kāi)工報(bào)告 項(xiàng)目 建議書(shū) 主管?。ㄊ校?計(jì)劃部門(mén)審批 投資在限額以上 時(shí)由國(guó)家發(fā)展計(jì) 劃委員會(huì)審批 建設(shè)單位審批 建設(shè)單位審批 工程立項(xiàng) 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 招投標(biāo)及 施工準(zhǔn)備 施工階段 建設(shè)程

20、序 設(shè)計(jì)階段 時(shí)由國(guó)家發(fā)展計(jì) 劃委員會(huì)審批 主管?。ㄊ校?計(jì)劃部門(mén)審批 投資在限額以上 1.3.1橋梁的設(shè)計(jì)程序（大型橋梁） 一、前期工作 預(yù)可行性研究：在規(guī)劃可行的基礎(chǔ)上，著重研究建設(shè) 上的必要性和經(jīng)濟(jì)上的合理性。 可行性研究：在預(yù)可行性研究報(bào)告審批后，在必要性 和合理性得到確認(rèn)的基礎(chǔ)上，著重研究工程上和投資 上的可行性。 預(yù)可行性研究報(bào)告與可行性研究報(bào)告 的主要內(nèi)容 工程必要性論證：評(píng)估橋梁建設(shè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用 工程可行性論證： 制定橋梁標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題 自然條件及周?chē)h(huán)境問(wèn)題 橋位問(wèn)題 (橋式方案問(wèn)題) 經(jīng)濟(jì)可行性論證 造價(jià)估算 資金來(lái)源 直接經(jīng)濟(jì)效益與投資回報(bào) 間接經(jīng)濟(jì)效益 社會(huì)效益 二、設(shè)

21、計(jì)資料調(diào)查 調(diào)查橋梁的使用任務(wù)。 測(cè)量橋位附近的地形，繪制地形圖。 對(duì)跨河橋：進(jìn)一步的水文、勘測(cè)（地質(zhì)初勘）工作 對(duì)跨線橋：調(diào)查被交叉道路等級(jí)、寬度、凈空要求和 規(guī)劃路網(wǎng)等情況 三、橋梁規(guī)劃與設(shè)計(jì)的一般原則 實(shí)用 經(jīng)濟(jì) 安全 美觀與環(huán)保 四、橋梁縱、橫斷面設(shè)計(jì)和平面布置 橋梁縱斷面設(shè)計(jì) 確定總跨徑 一般橋梁：水文計(jì)算 要求：排洪面積足夠，沖刷小，縮短總長(zhǎng)度 淺基礎(chǔ)：總跨大，路堤不壓河床 深基礎(chǔ)：允許較大沖刷，總跨小 謝謝大家！ 18691883年由美國(guó)著名的索橋?qū)＜壹s翰.A.羅布林（John.A.Keeblin）設(shè)計(jì)的 Brooklyn懸索橋建成跨486m。塔柱由花崗巖砌筑而成，除主索外還用斜拉索加 勁。 In 1931，Bayonne Brid