第6章橋梁工程

1、6.1 6.1 橋梁的分類橋梁的分類6.3 6.3 橋梁的結(jié)構(gòu)形式橋梁的結(jié)構(gòu)形式6.2 6.2 橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計要點橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計要點6.4 6.4 橋墩與橋臺橋墩與橋臺6.5 6.5 橋梁基礎(chǔ)橋梁基礎(chǔ)6.6 6.6 橋梁技術(shù)的發(fā)展方向橋梁技術(shù)的發(fā)展方向引言引言1. 橋梁工程的概念橋梁工程的概念指供公路、城市道路、鐵路、渠道、管線等跨越水體、山谷或彼此間相互跨越的工程構(gòu)筑物，是交通運輸中重要的組成部分。在19世紀(jì)20年代鐵路出現(xiàn)以前，造橋所用的材料是以石材和木材為主的，鑄鐵和鍛鐵只是偶爾使用。 設(shè)計水位設(shè)計水位:按規(guī)定設(shè)計洪水頻率算得的水位.高水位高水位:洪峰季節(jié)河流的最高水

2、位。 低水位低水位:枯水季節(jié)河流的最低水位.相關(guān)術(shù)語相關(guān)術(shù)語橋梁的原始雛形橋梁的原始雛形是堤是堤梁梁（在淺灘溪澗中筑起一（在淺灘溪澗中筑起一個個石堤，堤間流水，人個個石堤，堤間流水，人從石堤上跨越。）、獨木從石堤上跨越。）、獨木橋、浮橋、石拱。橋、浮橋、石拱。我國在橋梁建造史上，具有重要我國在橋梁建造史上，具有重要的地位。公元前的地位。公元前1184年，周文王年，周文王時期，在渭河上架設(shè)浮橋，據(jù)時期，在渭河上架設(shè)浮橋，據(jù)詩經(jīng)大雅大明詩經(jīng)大雅大明記載，這是我記載，這是我國最早的大河橋梁。國最早的大河橋梁。 紹興八字橋 荊岳長江大橋總長荊岳長江大橋總長5400多米，總投資超過多米，總投資超過23億

3、元，采用南北億元，采用南北雙向六車道設(shè)計，其主跨孔長達雙向六車道設(shè)計，其主跨孔長達816米，在同類橋梁中位列世米，在同類橋梁中位列世界第六，是目前國內(nèi)主跨孔最長的公路大橋界第六，是目前國內(nèi)主跨孔最長的公路大橋 正在建設(shè)中的京滬高鐵昆山特大橋正在建設(shè)中的京滬高鐵昆山特大橋建成后長建成后長164.8公里，公里， 為我國客運專線中橋梁長度之為我國客運專線中橋梁長度之最，也是世界上最長的鐵路橋梁。最，也是世界上最長的鐵路橋梁。 查林木橋查林木橋 上三坑古木拱橋上三坑古木拱橋 清嘉慶七年清嘉慶七年(1802年年)浙江泰順縣的泗溪溪東橋浙江泰順縣的泗溪溪東橋。橋長。橋長41.7m，跨徑，跨徑25.7m，矢

4、高，矢高5.85m,橋?qū)挊驅(qū)?.86m。橋上建有美麗的廊屋，為了保護木料，兩側(cè)釘有蓑衣式木板。橋上建有美麗的廊屋，為了保護木料，兩側(cè)釘有蓑衣式木板。橋始建于明橋始建于明隆慶四年（公元隆慶四年（公元1570年）。年）。 紹興紹興八字橋八字橋 北京北京盧溝橋：位于北京市西南十五公里的永定河上，全長盧溝橋：位于北京市西南十五公里的永定河上，全長266 米，為十一孔米，為十一孔連織石拱橋，因古稱永定河為盧溝，故名盧溝橋。始建於金朝大定二十九年，連織石拱橋，因古稱永定河為盧溝，故名盧溝橋。始建於金朝大定二十九年，后經(jīng)歷代重修至今仍然完好。后經(jīng)歷代重修至今仍然完好。 廣西廣西香橋香橋 西班牙阿爾坎西班牙阿

5、爾坎塔拉石拱橋塔拉石拱橋,建于公建于公元元98年年,中間兩孔中間兩孔跨度各約跨度各約28米米,橋橋面高出谷底面高出谷底52米。米。6.2.1 6.2.1 橋梁總體規(guī)劃的任務(wù)和重點橋梁總體規(guī)劃的任務(wù)和重點1.1.橋梁總體規(guī)劃的基本內(nèi)容橋梁總體規(guī)劃的基本內(nèi)容橋位選定橋位選定橋梁總跨徑及分孔方案的確定橋梁總跨徑及分孔方案的確定橋型選定橋型選定橋梁的縱橫斷面布置等橋梁的縱橫斷面布置等2.2.橋梁總體規(guī)劃的原則橋梁總體規(guī)劃的原則 根據(jù)其使用任務(wù)、性質(zhì)和將來發(fā)展的需要根據(jù)其使用任務(wù)、性質(zhì)和將來發(fā)展的需要，全面貫徹安全、經(jīng)濟、適用和美觀的方針。，全面貫徹安全、經(jīng)濟、適用和美觀的方針。滿足四個方面的要求滿足四

6、個方面的要求：使用上的要求使用上的要求經(jīng)濟上的要求經(jīng)濟上的要求結(jié)構(gòu)上的要求結(jié)構(gòu)上的要求美觀上的要求美觀上的要求6.2.2 6.2.2 橋梁工程設(shè)計要點橋梁工程設(shè)計要點1.1.橋位選定橋位選定 橋位在服從路線總方向的前提下，選在河道橋位在服從路線總方向的前提下，選在河道順直、河床穩(wěn)定、水面較窄、水流平穩(wěn)的河段。順直、河床穩(wěn)定、水面較窄、水流平穩(wěn)的河段。2.2.確定橋梁總跨徑與分孔數(shù)確定橋梁總跨徑與分孔數(shù) 總跨徑的長度要保證橋下有足夠的過水?dāng)嗝?，總跨徑的長度要保證橋下有足夠的過水?dāng)嗝妫梢皂樌匦购樗?，通過流冰?？梢皂樌匦购樗?，通過流冰。 3. 3. 公路橋型的選擇公路橋型的選擇橋型選擇是指

7、選擇什么類型的橋梁，是梁式橋，橋型選擇是指選擇什么類型的橋梁，是梁式橋，還是拱橋；是剛架橋，還是斜拉橋；是多孔橋，還是拱橋；是剛架橋，還是斜拉橋；是多孔橋，還是單跨橋等等。還是單跨橋等等。4 4、橋梁的縱橫斷面布置、橋梁的縱橫斷面布置縱斷面布置縱斷面布置是在橋的總跨度與橋道標(biāo)高以后，來是在橋的總跨度與橋道標(biāo)高以后，來考慮路與橋的連接線形與連接的縱向坡度。考慮路與橋的連接線形與連接的縱向坡度。橫斷橫斷面布置面布置包括橋面寬度、橫向坡度、橋跨結(jié)構(gòu)的橫包括橋面寬度、橫向坡度、橋跨結(jié)構(gòu)的橫斷面布置等。斷面布置等。 調(diào)查橋調(diào)查橋梁的使梁的使用任務(wù)用任務(wù)測量橋位測量橋位附近的地附近的地形，制成形，制成地形

8、圖地形圖調(diào)查和調(diào)查和測量河測量河流的水流的水文情況文情況探探測測橋橋位位的的地地質(zhì)質(zhì)情情況況調(diào)查當(dāng)?shù)厥┕握{(diào)查當(dāng)?shù)厥┕挝坏募夹g(shù)水平、位的技術(shù)水平、施工機械等裝備施工機械等裝備情況以及施工現(xiàn)情況以及施工現(xiàn)場的動力和電力場的動力和電力供應(yīng)情況供應(yīng)情況調(diào)查和收集建調(diào)查和收集建橋地的氣象資橋地的氣象資料以及河流上料以及河流上下游原有橋梁下游原有橋梁的使用情況等的使用情況等 二、橋梁的主要類型和著名橋梁工程 （1）概念）概念 梁式橋是一種在豎梁式橋是一種在豎向移動式荷載作用向移動式荷載作用下無水平反力的結(jié)下無水平反力的結(jié)構(gòu)體系，與建筑工構(gòu)體系，與建筑工程中的梁相似。程中的梁相似。特點：結(jié)構(gòu)簡單，特點：

9、結(jié)構(gòu)簡單，但跨越能力有限。但跨越能力有限。福建泉州安平橋，石福建泉州安平橋，石墩、石梁，建于墩、石梁，建于1152年。是中古時代世界年。是中古時代世界最長的梁式石橋，也最長的梁式石橋，也是我國現(xiàn)存最長的海是我國現(xiàn)存最長的海灣大橋。有孔，灣大橋。有孔，橋長里橋長里(），故又名五里橋），故又名五里橋(現(xiàn)橋長）現(xiàn)橋長） ，保持了余，保持了余年的橋長記錄年的橋長記錄橋面以石板為梁，每條石板長橋面以石板為梁，每條石板長811m，最長的有，最長的有20多多m，寬厚，寬厚各各0.5m至至1m，橋墩有長方形、，橋墩有長方形、半船形和船形墩三種形式。半船形和船形墩三種形式。類型：簡支梁式、連續(xù)梁式、伸臂梁式連續(xù)

10、梁式連續(xù)梁式懸臂梁式懸臂梁式簡支梁橋簡支梁橋.截面形式實心實心板式板式空心空心板式板式T形梁式截面形梁式截面箱形截面箱形截面飛云江橋位于浙江省瑞安縣、跨飛云江。飛云江橋位于浙江省瑞安縣、跨飛云江。橋全長橋全長1721m, 最大跨度最大跨度62m.是目前中國最是目前中國最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋。我國目前最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為云南六庫怒江橋，跨越怒我國目前最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋為云南六庫怒江橋，跨越怒江。江?？玳L與梁高恰當(dāng)?shù)谋瓤玳L與梁高恰當(dāng)?shù)谋壤?，使橋的造型既強例，使橋的造型既強勁有力又纖細美觀勁有力又纖細美觀2.2.拱橋拱橋. .概念：拱橋的

11、主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，概念：拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈，在橋面豎向移動荷載作用下橋墩或橋臺在橋面豎向移動荷載作用下橋墩或橋臺要承受水平推力。要承受水平推力。 它適用于大、中、小跨公路或鐵它適用于大、中、小跨公路或鐵路橋，尤宜跨越峽谷，又因其造型美觀，路橋，尤宜跨越峽谷，又因其造型美觀，也常用于城市、風(fēng)景區(qū)的橋梁建筑。也常用于城市、風(fēng)景區(qū)的橋梁建筑。 拱上建筑（拱上結(jié)構(gòu)）包括橋拱上建筑（拱上結(jié)構(gòu)）包括橋面系和向主拱圈傳遞荷載的構(gòu)面系和向主拱圈傳遞荷載的構(gòu)件或填充物。分為空腹式、實件或填充物。分為空腹式、實腹式。腹式。（2）拱橋的主要優(yōu)點）拱橋的主要優(yōu)點 跨越能力較大。鋼筋混凝土拱橋目前在世界最大跨度

12、為跨越能力較大。鋼筋混凝土拱橋目前在世界最大跨度為390m，石拱橋為石拱橋為155m，鋼拱橋為，鋼拱橋為518m。 材料就地取材，與鋼橋和鋼筋混凝土梁式橋相比，可節(jié)省大材料就地取材，與鋼橋和鋼筋混凝土梁式橋相比，可節(jié)省大量的鋼材和水泥。量的鋼材和水泥。 能耐久，養(yǎng)護、維修費用少。能耐久，養(yǎng)護、維修費用少。 外形美觀外形美觀 構(gòu)造較簡單構(gòu)造較簡單（3） 拱橋的承重方式拱橋的承重方式 橋面布置在主橋面布置在主要承重構(gòu)件之上。要承重構(gòu)件之上。：橋面在橋跨橋面在橋跨結(jié)構(gòu)的高度中間，車輛在結(jié)構(gòu)的高度中間，車輛在拱中間行駛。拱中間行駛。：橋面布置在承橋面布置在承重結(jié)構(gòu)之下。重結(jié)構(gòu)之下。山西晉城晉焦高速公路

13、山西晉城晉焦高速公路丹河大橋丹河大橋（4 4） 著名工程掠影著名工程掠影主孔凈跨徑主孔凈跨徑146米，是目前世界上最大跨徑的石拱橋，已被正式列入吉尼米，是目前世界上最大跨徑的石拱橋，已被正式列入吉尼斯世界紀(jì)錄。斯世界紀(jì)錄。 大橋于大橋于1996年開始設(shè)計，年開始設(shè)計，1997年年11月開工建設(shè)，月開工建設(shè)，2000年年7月月建成。建成。該橋是該橋是318國道（成都國道（成都上海）上跨越長江的一座大型勁性骨架上海）上跨越長江的一座大型勁性骨架鋼筋混凝土箱拱橋鋼筋混凝土箱拱橋，凈跨凈跨420m，單孔跨江，在同類型橋梁中，跨度居世界第一。，單孔跨江，在同類型橋梁中，跨度居世界第一。拱圈是鋼筋拱圈是鋼

14、筋混凝土箱形混凝土箱形截面截面上海盧浦大橋上海盧浦大橋 主跨直徑達主跨直徑達550米米,居世界同類橋梁之首居世界同類橋梁之首,被譽為被譽為“世界第一鋼拱世界第一鋼拱橋橋”。 是世界上首座完全采用焊接工藝連接的大型拱橋（除合攏接口采用栓是世界上首座完全采用焊接工藝連接的大型拱橋（除合攏接口采用栓接外），現(xiàn)場焊接焊縫總長度達接外），現(xiàn)場焊接焊縫總長度達4萬多米。盧浦大橋像萬多米。盧浦大橋像澳大利亞悉尼的海灣大澳大利亞悉尼的海灣大橋一樣具有旅游觀光的功能。橋一樣具有旅游觀光的功能。 鋼桁架拱橋鋼桁架拱橋澳大利亞悉尼海港橋澳大利亞悉尼海港橋。該橋緊挨著別致的悉該橋緊挨著別致的悉尼歌劇院尼歌劇院, ,以

15、其優(yōu)美環(huán)境而聞名。以其優(yōu)美環(huán)境而聞名。3.剛架橋剛架橋.概念：剛架橋也稱剛構(gòu)橋。主要承重結(jié)構(gòu)采用剛架的橋梁。剛架的腿形成墩（臺）形，梁和腿為剛性連接，可用鋼、鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土制造。 在豎向移動荷載作用下，底部主要受彎，柱腳處有水平推力。.受力特點：受力狀態(tài)介于梁式橋和拱橋之間。受力狀態(tài)介于梁式橋和拱橋之間。橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩整結(jié)，即剛性連接。1）T形剛架橋，便于施加預(yù)應(yīng)力，加掛梁后，跨度很大。2）連續(xù)剛架橋）連續(xù)剛架橋.有較有較好的抗震性能。好的抗震性能。3）斜腿剛架橋。）斜腿剛架橋。造型輕巧美觀。造型輕巧美觀。（3 3）剛架橋類型）剛架橋類型該橋建于該橋建于1997年。主跨年。主跨2

16、70m，屬于，屬于預(yù)應(yīng)力預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主跨跨混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。主跨跨徑在建成時為世界第一。徑在建成時為世界第一?；㈤T珠江輔航道橋該橋建于該橋建于1980年，是我國目前最大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土年，是我國目前最大跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)橋。正橋全長形剛構(gòu)橋。正橋全長1073m，寬寬21m，分跨為，分跨為86.54138156174104.5,主跨跨度主跨跨度174m。掛梁跨掛梁跨度度35mT形剛形剛構(gòu)伸構(gòu)伸臂梁臂梁根部根部高高11m墩高墩高70m，矩形矩形空心空心高墩高墩該橋是一座建于風(fēng)景區(qū)的預(yù)應(yīng)力混凝土該橋是一座建于風(fēng)景區(qū)的預(yù)應(yīng)力混凝土V形墩剛構(gòu)橋。主跨和分孔為形墩剛構(gòu)橋。主跨和分孔為

17、67.5m95m67.5m,主孔懸臂長主孔懸臂長27.5m，掛梁長，掛梁長40m，斜腿傾角，斜腿傾角45o，長，長12m。整座橋型線條流暢，。整座橋型線條流暢，輕巧別致，橋景相融。輕巧別致，橋景相融。. 荷載傳遞用高強鋼材制成的斜索將主梁多點吊起，再由塔柱基礎(chǔ)傳用高強鋼材制成的斜索將主梁多點吊起，再由塔柱基礎(chǔ)傳給地基。給地基。斜拉橋斜拉橋是一種橋面體系（加勁主梁）受壓，支承體系是一種橋面體系（加勁主梁）受壓，支承體系（斜拉索）受拉的結(jié)構(gòu)。（斜拉索）受拉的結(jié)構(gòu)。4、斜拉橋、斜拉橋云陽斜拉橋，是我國第一座試驗性斜拉橋。雙塔斜拉橋，全長云陽斜拉橋，是我國第一座試驗性斜拉橋。雙塔斜拉橋，全長。每塔有三

18、對斜拉索，由鋼芯纜索組成，呈輻射形布置。于年。每塔有三對斜拉索，由鋼芯纜索組成，呈輻射形布置。于年月建成。月建成。三峽工程三期三峽工程三期156蓄水以來，江水開始漫進云安鎮(zhèn)，斜張橋也漸入江中。為了蓄水以來，江水開始漫進云安鎮(zhèn)，斜張橋也漸入江中。為了保證蓄水后的航道通行，于保證蓄水后的航道通行，于2006年年10月爆破拆除了此橋。月爆破拆除了此橋。. 基本組成及索形輻射形輻射形扇形扇形豎琴形豎琴形“洪山大橋洪山大橋”- 豎琴式斜拉橋又稱無背索的斜塔斜拉橋，豎琴式斜拉橋又稱無背索的斜塔斜拉橋，它是憑單邊的拉索和橋塔的重量以及適度的傾斜來實現(xiàn)它是憑單邊的拉索和橋塔的重量以及適度的傾斜來實現(xiàn)橋的平衡的

19、。橋的平衡的。蘭州蘭州銀灘黃河大橋，該橋是黃河上游第一座單塔雙面扇形斜拉橋銀灘黃河大橋，該橋是黃河上游第一座單塔雙面扇形斜拉橋 .材料材料 斜拉索用高強鋼絲束、鋼絞線束等制成，并在鋼束外包一層高密度的黑色斜拉索用高強鋼絲束、鋼絞線束等制成，并在鋼束外包一層高密度的黑色聚乙烯外套加以防護。聚乙烯外套加以防護。主梁用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土與塔柱固端連接的構(gòu)件（連續(xù)、伸臂）主梁用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土與塔柱固端連接的構(gòu)件（連續(xù)、伸臂）(4.)構(gòu)造要求構(gòu)造要求一般為三孔，中孔為主孔，邊孔跨度通常為中孔的0.250.5倍（多在0.4倍左右）。若為兩孔，其跨度比值為0.51.0，常在0.8 0.9之間

20、。索面根據(jù)橋?qū)捄兔烙^要求可為雙索或單索面。索面根據(jù)橋?qū)捄兔烙^要求可為單索或雙索；索塔也可是單塔或雙索面根據(jù)橋?qū)捄兔烙^要求可為單索或雙索；索塔也可是單塔或雙塔。塔。大橋全長3227.4米，主橋為雙塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，是世界上是世界上第一座主塔敦立在深水區(qū)第一座主塔敦立在深水區(qū) 的雙塔雙索面的雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝預(yù)應(yīng)力混凝土土斜拉橋。斜拉橋。 主塔高主塔高164.8m 。懸索橋是特大跨徑橋梁的主要型式之一，懸索橋優(yōu)美的造型和宏懸索橋是特大跨徑橋梁的主要型式之一，懸索橋優(yōu)美的造型和宏偉的規(guī)模，人們常將它稱為偉的規(guī)模，人們常將它稱為“橋梁皇后橋梁皇后”。當(dāng)跨徑大于。當(dāng)跨徑大于800800米，米，

21、懸索橋方案具有很大的競爭力。懸索橋方案具有很大的競爭力。 5、懸索橋、懸索橋（1 1）基本概念）基本概念 懸索橋也稱吊橋。主要承重結(jié)構(gòu)由纜索（包括吊桿）、塔和錨碇三者組成的橋梁。（2 2）基本組成）基本組成鋼纜采用高強鋼絲成股鋼纜采用高強鋼絲成股編制，充分發(fā)揮材料優(yōu)編制，充分發(fā)揮材料優(yōu)越的抗拉性能。越的抗拉性能。（2）.荷載傳遞荷載傳遞橋面橋面主梁主梁吊桿吊桿主塔主塔地基地基在力的傳遞過程中，吊桿和主在力的傳遞過程中，吊桿和主纜索承受很大的拉力，此拉力纜索承受很大的拉力，此拉力由兩岸橋臺后修筑的巨型錨碇由兩岸橋臺后修筑的巨型錨碇平衡。平衡。懸索橋受力示意懸索橋受力示意.優(yōu)點能充分發(fā)揮鋼纜材料優(yōu)越的抗拉性能。因此，；成卷鋼纜便于運輸，也便于無支架懸吊拼裝，適合在大江、湖?；蚩缭缴顪?、深谷時采用。 日本于日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峽