三橋梁的類型與結(jié)構(gòu)

1、橋梁的基本體系 目前，人們所見到的橋梁種類繁多 。它們都在長期的生產(chǎn)活動中， 通過反復(fù)實(shí)踐和不斷的總結(jié)而逐 步創(chuàng)造發(fā)展起來的。 我們知道，結(jié)構(gòu)工程上的受力構(gòu)件 ，總離不開拉、壓、剪、彎、扭 等基本受力方式。 由基本構(gòu)件所組成的各種結(jié)構(gòu)物，在 力學(xué)上也可歸結(jié)為：梁式、拱式、懸 吊式三種基本體系以及它們之間的各 種組合。 現(xiàn)代的橋梁結(jié)構(gòu)也一樣，不過其內(nèi)容 更豐富，形式更多樣，材料更堅(jiān)固， 技術(shù)更進(jìn)步。 橋梁各種體系的特點(diǎn)，決定其受力特 點(diǎn)、建橋材料、適用跨度、施工條件 等。 橋梁的基本體系 梁式、拱式、懸吊式 見下面詳述見下面詳述 思考題思考題3 3 橋梁的類型橋梁的類型 1.拱橋與梁橋 拱橋 梁

2、橋 拱橋 拱式橋 拱式橋的主要乘重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱 肋.這種結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下, 橋墩或橋臺都將承受水平推力和 豎向反力.同時這種水平推力將 顯著抵消荷載所引起的在拱圈( 或拱肋)內(nèi)的彎矩作用.因此,與 同跨徑的梁相比,拱的彎矩和變 形要小得多. 鑒于拱橋的承重結(jié)構(gòu)以受壓為主, 通常就可以用抗壓能力強(qiáng)的塢工 材料(如磚、石、混凝土）和鋼 筋混凝土等來建造。 拱橋的跨越能力很大，外形也比 較美觀，在條件許可的情況下， 修建塢工拱橋往往經(jīng)濟(jì)合理的。 拱式橋?qū)ο虏繕?gòu)造和基礎(chǔ)要求較 高,要求下構(gòu)（橋墩、橋臺）和 基礎(chǔ)能夠提供足夠大的水平推 力，而且具有足夠的穩(wěn)定性和 耐久性。 拱式橋的施工難度一般情況

3、下會 比梁式橋困難些。 梁橋 梁式橋 梁式橋是一種在豎向荷載作用下無 水平推力的結(jié)構(gòu)。 由于外力（恒載與活載）的作用方 向與承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直， 故與同樣跨經(jīng)的其他結(jié)構(gòu)體系相 比，梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大。通常 需用抗彎能力強(qiáng)的材料（鋼、木 、鋼筋混凝土）來建造。 目前公路橋梁中廣泛應(yīng)用“預(yù)制裝配 式的鋼筋混凝土簡支梁”。 簡支梁橋結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，對地 基承載力要求不高，跨徑25m內(nèi)多用 。 多跨梁式橋也使用“連續(xù)梁”。 為了節(jié)省材料，充分利用鋼材抗拉強(qiáng) 度的優(yōu)勢，通常做成“鋼筋混凝土 預(yù)應(yīng)力梁”。 對于很大跨徑的特大橋梁，可建造 鋼橋或預(yù)應(yīng)力箱梁橋。 2.剛架橋與吊橋 剛架橋 吊橋 剛構(gòu)橋

4、 剛架橋 剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁或板和 立柱或豎墻整體結(jié)合在一起的剛性 構(gòu)架的結(jié)構(gòu)體系，也稱為剛構(gòu)體系 。梁和柱的連接處具有很大的剛性 ，連接可靠。在豎向荷載作用下， 梁部主要受彎，而在柱腳處也具有 水平反力，其受力狀態(tài)介于梁橋與 拱橋之間。 對于同樣的跨徑，在相同的荷載作 用下，剛架橋的跨中正彎矩比一 般梁橋的小。根據(jù)這一特點(diǎn)，剛 夠橋跨中的建筑高度就可以做得 較小。在城市道路網(wǎng)中，遇到線 路立體交叉或需要跨越通航河段 時，采用這種橋型能盡量降低線 路標(biāo)高以改善縱坡并能減少路堤 土方量。 從通航要求看，剛架橋也有有利的一面 。當(dāng)橋面標(biāo)高已確定時，能增加橋下 凈空。 缺點(diǎn)：施工困難！ 普通鋼

5、筋混凝土 時裂縫多。 使用：采用預(yù)應(yīng) 力鋼筋混凝土。 T T形剛構(gòu)是目前修建較大跨徑鋼筋 混凝土橋曾采用的橋型。它是結(jié) 合了剛架橋和多孔靜定懸臂梁橋 的特點(diǎn)發(fā)展起來的新穎結(jié)構(gòu)。 對于普通鋼筋混凝土T形剛構(gòu)橋采 用預(yù)制裝配方法施工時，往往將 跨徑較大的梁分成三段安裝，從 而顯著減少了安裝重量。 剛架橋的主要缺點(diǎn)是： 懸臂根部的負(fù)彎矩很大，用普通鋼 筋混凝土修建時不僅鋼材用量大， 而且控制混凝土裂縫的開展成為關(guān) 鍵，因此，跨徑就不能做得太大， 通常只有4050m。 預(yù)應(yīng)力混凝土的發(fā)展，使得T形剛 構(gòu)橋得到了很大的推廣。特別是 由于采用了懸臂安裝或澆筑的分 段施工方法，不但加速了修建大 跨度橋梁的施

6、工速度，而且也克 服了要在江河或深谷中搭設(shè)支架 的困難。 桂林木龍湖桂林木龍湖 吊橋吊橋 江陰市長江江陰市長江 吊橋吊橋 傳統(tǒng)的吊橋均用懸掛在兩邊塔架上 的強(qiáng)大纜索作為主要承重結(jié)構(gòu)。如 圖： 吊橋 吊橋在豎向荷載作用下，通過吊桿 使纜索承受很大的拉力，通常就需 要在兩岸橋臺的后方修筑非常巨大 的錨碇結(jié)構(gòu)。吊橋也是具有水平反 力（拉力）的結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)代吊橋廣泛采用高強(qiáng)度鋼絲編制 的鋼纜，以充分發(fā)揮其優(yōu)異的抗拉 性能，因此結(jié)構(gòu)自重較小，就能以 較小的建筑高度跨越其他任何橋型 無以倫比的特大跨度。 吊橋的另一個特點(diǎn)是：成卷的鋼纜 容易運(yùn)輸，結(jié)構(gòu)的組成構(gòu)件較輕， 便于無支架懸吊拼裝。 我國在西南山嶺地區(qū)

7、和在遭受山洪 泥石流沖擊等威脅的山區(qū)河流上， 當(dāng)修建其他橋梁有困難時，往往采 用吊橋。在戰(zhàn)時，也常常用輕便的 制式器材架設(shè)臨時性吊橋，以搶通 較寬的交通障礙。 相對于其他體系的橋梁而言，吊橋 的自重小，結(jié)構(gòu)剛度差，在車輛動 載和風(fēng)載作用下有較大的變形和振 動。可以說：整個吊橋的發(fā)展歷史 是和變形與振動斗爭的歷史，亦即 是爭取剛度的歷史。目前吊橋一般 只在公路上修建。 拱梁組合橋拱梁組合橋 拱梁組合橋拱梁組合橋 拱梁吊組合橋拱梁吊組合橋 根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，由幾個不同 體系的結(jié)構(gòu)組合而成的橋梁稱為組 合體系橋。如圖是一種梁拱組合體 系。 上圖中梁和拱都是主要承重結(jié)構(gòu)， 兩者相互配合共同受力。由于

8、吊桿 將梁向上（與荷載作用的撓度方向 相反）吊住，這樣就顯著減少了梁 中的彎矩；同時由于拱與梁連接在 一起，拱的水平推力就傳給梁來承 受，這樣梁除了受彎受剪以外尚受 拉。 拱梁組合體系能跨越較一般簡支梁 更大的跨度。而對橋墩沒有推力作 用，因此對地基要求就像一般簡支 梁橋一樣。下圖是拱梁組合的另一 種形式，把拱置于梁的下方，通過 立柱對梁起輔助支承作用。 斜拉橋也是一種主梁與斜梁相結(jié)合 的組合體系，如下圖。 懸掛在塔柱上的被張緊的的斜纜將 主梁吊住，使主梁像多點(diǎn)彈性支承 的連續(xù)梁一樣工作。 這樣既發(fā)揮了高強(qiáng)度材料的作用，又這樣既發(fā)揮了高強(qiáng)度材料的作用，又 顯著減少了主梁的截面積，使結(jié)構(gòu)顯著減少

9、了主梁的截面積，使結(jié)構(gòu) 自重減少而能跨越很大的跨徑。自重減少而能跨越很大的跨徑。 組合體系的種類很多，但究其實(shí)質(zhì)不組合體系的種類很多，但究其實(shí)質(zhì)不 外乎利用梁、拱、吊三者的不同組外乎利用梁、拱、吊三者的不同組 合，上吊下?lián)我孕纬尚碌慕Y(jié)構(gòu)。合，上吊下?lián)我孕纬尚碌慕Y(jié)構(gòu)。 組合體系橋梁一般都可以用鋼筋混凝組合體系橋梁一般都可以用鋼筋混凝 土來建造，對于大跨徑的橋梁以采土來建造，對于大跨徑的橋梁以采 用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼材修建為宜。用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼材修建為宜。 一、按用途分：一、按用途分： 公路橋公路橋 鐵路橋鐵路橋 公路鐵路兩用橋公路鐵路兩用橋 農(nóng)橋農(nóng)橋 人行橋人行橋 運(yùn)水橋（渡槽）及其他專用橋運(yùn)水

10、橋（渡槽）及其他專用橋 二、按橋長和跨徑分：二、按橋長和跨徑分： 特大橋特大橋 大橋大橋 中僑中僑 小橋小橋 橋梁分類橋梁分類多孔跨徑總長多孔跨徑總長 L(m)L(m) 單孔跨徑單孔跨徑L Lk k(m)(m) 特大橋特大橋L1000L1000L Lk k150150 大橋大橋100L1000100L100040L40Lk k150150 中橋中橋30L10030L10020L20Lk k4040 小橋小橋8L308L305 5LLk k201000L1000L Lk k150150 大橋大橋100L1000100L100040L40Lk k150150 中橋中橋30L10030L10020L

11、20Lk k4040 小橋小橋8L308L3055L Lk k2020 思考題思考題2 2 思考題思考題3 3 思考題思考題4 4 地 基 基 礎(chǔ) 墩 臺 上 部 構(gòu) 造 下 部 構(gòu) 造 橋臺橋臺 橋墩橋墩 護(hù)欄護(hù)欄 梁梁 耳墻耳墻 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 地基地基 墩帽或蓋梁墩帽或蓋梁 河床河床 思考題思考題4 4 引道引道錐坡錐坡梁梁橋臺橋臺拱拱立柱立柱 支座支座 基礎(chǔ)基礎(chǔ) 橋墩橋墩 地基地基 支座支座 1.1.橋長（橋梁全長）橋長（橋梁全長）簡稱橋長簡稱橋長 ，是橋梁兩端兩個橋臺的側(cè)墻或八，是橋梁兩端兩個橋臺的側(cè)墻或八 字墻后端點(diǎn)之間的距離，用字墻后端點(diǎn)之間的距離，用L L表示表示 。對于無橋臺的橋梁

12、為橋面系行車。對于無橋臺的橋梁為橋面系行車 道的全長。道的全長。 2.(see next one)2.(see next one) 思考題思考題5 5 2.2.凈跨徑凈跨徑對于梁式橋是設(shè)計(jì)洪對于梁式橋是設(shè)計(jì)洪 水位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之水位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之 間的凈距，用間的凈距，用L L0 0表示；對于拱式橋表示；對于拱式橋 是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點(diǎn)之是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點(diǎn)之 間的水平距離。間的水平距離。 思考題思考題5 5 3.總跨徑（橋梁孔徑）是多孔 橋梁中各個孔凈跨徑的總和。 4.計(jì)算跨徑對于具有支座的梁 橋，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中 心之間的距離。對于拱式橋，

13、是兩 相鄰拱腳截面形心點(diǎn)之間的水平距 離。 思考題思考題5 5 合理拱軸線合理拱軸線拱軸線形狀按照荷載拱軸線形狀按照荷載 作用下合力作用線路徑設(shè)計(jì)，使拱結(jié)作用下合力作用線路徑設(shè)計(jì)，使拱結(jié) 構(gòu)在荷載作用下內(nèi)力只有軸力而彎矩構(gòu)在荷載作用下內(nèi)力只有軸力而彎矩 和剪力均為零。這樣的拱結(jié)構(gòu)只受壓和剪力均為零。這樣的拱結(jié)構(gòu)只受壓 力作用，而建造拱圈的材料就可以使力作用，而建造拱圈的材料就可以使 用磚石砼等經(jīng)濟(jì)而抗壓強(qiáng)度高的材料用磚石砼等經(jīng)濟(jì)而抗壓強(qiáng)度高的材料 建造，更能充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢，這建造，更能充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢，這 更合理。故叫合理拱軸線。更合理。故叫合理拱軸線。 思考題思考題6 6 標(biāo)準(zhǔn)跨徑標(biāo)準(zhǔn)

14、跨徑我國我國公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 和和公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范規(guī)定規(guī)定 的跨徑標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對標(biāo)準(zhǔn)的跨徑標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)或新建橋涵跨徑在設(shè)計(jì)或新建橋涵跨徑在50m50m以下時，一以下時，一 般均應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑（般均應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑（L L0 0）。對）。對 于梁式橋，它指兩相鄰橋墩中線之間于梁式橋，它指兩相鄰橋墩中線之間 的距離，或墩中線至橋臺臺背前緣之的距離，或墩中線至橋臺臺背前緣之 間的距離；對于拱橋，則指凈跨徑。間的距離；對于拱橋，則指凈跨徑。 從從0.75m0.75m起至起至50m50m共分共分2121種。即：種。即：0.75、1.0 、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10、13 、16、20、25、30、35、40、45、50 思考題思考題7 7 橋梁的基本體系 梁式、拱式、懸吊式 橋梁的基本體系 梁式、拱式、懸吊式 拱梁組合橋拱梁組合橋 拱梁組合體系能跨越較一般簡支梁 更大的跨度。而對橋墩沒有推力作 用，因此對地基要