三橋梁的類型與結(jié)構(gòu)

1、橋梁的類型與結(jié)構(gòu)橋梁的類型與結(jié)構(gòu)目前，人們所見到的橋梁種類繁多。它們都在長(zhǎng)期的生產(chǎn)活動(dòng)中，通過(guò)反復(fù)實(shí)踐和不斷的總結(jié)而逐步創(chuàng)造發(fā)展起來(lái)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?，F(xiàn)代的橋梁結(jié)構(gòu)也一樣，不過(guò)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。梁式、拱式、懸吊式 見下面詳述見下面詳述思考題思考題3 31.拱橋與梁橋拱橋梁橋拱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

2、,橋墩或橋臺(tái)都將承受水平推力和豎向反力.同時(shí)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(lái)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(tái)）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下會(huì)比梁式橋困難些。梁橋梁式橋是一種在豎向荷載作用下無(wú)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

3、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(lái)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(jiǎn)支梁”。簡(jiǎn)支梁橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)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(shì)，通常做成“鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力梁”。對(duì)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

4、也具有水平反力，其受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間。對(duì)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(shí)，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(shí)，能增加橋下凈空。缺點(diǎn)：施工困難！普通鋼筋混凝土?xí)r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(lái)的新穎結(jié)構(gòu)。對(duì)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(shí)，往往將跨徑較

5、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(shí)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(zhǎng)江江陰市長(zhǎng)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：吊橋在豎向荷載作用下，通過(guò)吊桿使纜索承受很大的拉力，通常就需要在兩岸橋臺(tái)的后方修筑非常巨大的錨碇結(jié)

6、構(gòu)。吊橋也是具有水平反力（拉力）的結(jié)構(gòu)?，F(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(wú)以倫比的特大跨度。吊橋的另一個(gè)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(wú)支架懸吊拼裝。我國(guó)在西南山嶺地區(qū)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(shí)，往往采用吊橋。在戰(zhàn)時(shí)，也常常用輕便的制式器材架設(shè)臨時(shí)性吊橋，以搶通較寬的交通障礙。相對(duì)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(dòng)載和風(fēng)載作用下有較大的變形和振動(dòng)?？梢哉f(shuō)：整個(gè)吊橋的發(fā)展歷史是和變形與振動(dòng)斗爭(zhēng)的歷史，亦即是爭(zhēng)取剛度的歷史。目前吊

7、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(gè)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(shí)由于拱與梁連接在一起，拱的水平推力就傳給梁來(lái)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(jiǎn)支梁更大的跨度。而對(duì)橋墩沒(méi)有推力作用，因此對(duì)地基要求就像一般簡(jiǎn)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(guò)立柱對(duì)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

8、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(lái)建造，對(duì)于大跨徑的橋梁以采土來(lái)建造，對(duì)于大跨徑的橋梁以采用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼材

9、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)水橋（渡槽）及其他專用橋二、按橋長(zhǎng)和跨徑分：二、按橋長(zhǎng)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(zhǎng)多孔跨徑總長(zhǎng)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8L308L305L5Lk k2010

10、00L1000L Lk k150150大橋大橋100L1000100L100040L40Lk k150150中橋中橋30L10030L10020L20Lk k4040小橋小橋8L308L305L5Lk 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(tái)上部構(gòu)造下 部 構(gòu) 造橋臺(tái)橋臺(tái)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(tái)橋臺(tái)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(zhǎng)（橋梁全長(zhǎng)）橋長(zhǎng)（橋梁全長(zhǎng)）簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)，是橋梁兩端兩個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻或八，是橋梁兩端兩個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻或八字墻后

11、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(duì)于無(wú)橋臺(tái)的橋梁為橋面系行車。對(duì)于無(wú)橋臺(tái)的橋梁為橋面系行車道的全長(zhǎng)。道的全長(zhǎng)。2.(see next one)2.(see next one)思考題思考題5 52.2.凈跨徑凈跨徑對(duì)于梁式橋是設(shè)計(jì)洪對(duì)于梁式橋是設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩（或橋臺(tái)）之水位上相鄰兩個(gè)橋墩（或橋臺(tái)）之間的凈距，用間的凈距，用L L0 0表示；對(duì)于拱式橋表示；對(duì)于拱式橋是每孔拱跨兩個(gè)拱腳截面最低點(diǎn)之是每孔拱跨兩個(gè)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 53.總跨徑（橋梁孔徑）是多孔橋梁中各個(gè)孔凈跨徑的總和。4.計(jì)算跨徑對(duì)于具有支座的梁橋，是指橋

12、跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離。對(duì)于拱式橋，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(shì)，這建造，更能充分發(fā)揮材料的優(yōu)勢(shì)，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)跨徑我國(guó)我國(guó)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)的跨徑標(biāo)準(zhǔn)值。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，對(duì)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(shí)，一以下時(shí)，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(duì)）。對(duì)于梁式橋，它指兩相鄰橋墩中線之間于梁式