橋梁工程作業(yè)

1、20152016第2學期離 線 作 業(yè)科 目： 橋梁工程 姓 名： 羅菲 學 號： 14927317 專 業(yè)： 土木工程 （工程造價）2014-48班（專本）西南交通大學遠程與繼續(xù)教育學院直 屬 學 習 中 心橋梁工程第一次離線作業(yè)三、主觀題(共3道小題)17. 請歸納橋上可以通行的交通物包括哪些（不少于三種）？請總結橋梁的跨越對象包括哪些（不少于三種）？答：橋梁可以實現(xiàn)不同的交通物跨越障礙。最基本的交通物有：汽車、火車、行人等。其它的還包括：管線（管線橋）、輪船（運河橋）、飛機（航站橋）等。 橋梁跨越的對象包括：河流、山谷、道路、鐵路、其它橋梁等。18. 請給出按結構體系劃分的橋梁結構形式分

2、類情況，并回答各類橋梁的主要受力特征。答： 橋梁按結構體系可以分為：梁橋、拱橋、懸索橋、組合體系橋梁。梁橋是主要以主梁受彎來承受荷載；拱橋主要是以拱圈受壓來承受荷載；懸索橋主要是以大纜受拉來承受荷載；組合體系橋梁則是有多種受力構件按不同受力特征組合在一起共同承受荷載。19. 請簡述橋梁設計的基本原則包括哪些內容？答： 橋梁的基本設計原則包括：安全、適用、經濟和美觀。橋梁的安全既包括橋上車輛、行人的安全，也包括橋梁本身的安全。橋梁的適用能保證行車的通暢、舒適和安全；橋梁運量既能滿足當前需要，也可適當照顧今后發(fā)展等方面內容。在安全、適用的前提下，經濟是衡量技術水平和做出方案選擇的主要因素。橋梁設計

3、應體現(xiàn)出經濟特性。在安全、適用和經濟的前提下，盡可能使橋梁具有優(yōu)美的外形，并與周圍的環(huán)境相協(xié)調。橋梁工程第二次離線作業(yè)一、主觀題(共4道小題)1. 請歸納簡支梁橋的主要特點包括哪些？答：簡支梁橋的主要特點是：受力明確（靜定結構）、構造簡單、易于標準化設計，易于標準化工廠制造和工地預制，易于架設施工，易于養(yǎng)護、維修和更換。但簡支梁橋不適用于較大跨度的橋梁工程。2. 綜合題計算題3（僅限道橋專業(yè)）：一個30m跨度的裝配式簡支梁，已知其1片邊梁的跨中橫向分布系數mc=0.8,試計算其在公路I級車道荷載和車輛荷載分別作用下的跨中彎矩值。并對比二者的大小關系。車道荷載和車輛荷載簡圖參見附圖。（計算中假定

4、計算跨度也為30m；不計沖擊系數；不計車道折減系數；并假定橫向分布系數沿全橋均取相同數值）（10分） 答：根據車道荷載和車輛荷載中的均布與集中力大小，計算出30m簡支梁的跨中彎矩。均布荷載跨中彎矩公式為M1/8*q*L*L；每一個集中荷載產生的跨中彎矩按結構力學公式計算或依據其產生的支點反力后進行計算。3. 綜合題計算題類1：（僅限道橋專業(yè)） 下圖為一雙車道布置的多主梁公路橋橫截面布置，主梁間距為1.5m2.0m2.0m1.5m。試采用杠桿原理法，求3#主梁（中梁）在車輛荷載作用下的荷載橫向分布系數mc。（10分）答：4. 綜合題計算類2：（僅限道橋專業(yè)） 如圖所示為一雙主梁公路橋的橫截面布置

5、，行車道寬9m（即1.5m6.0m1.5m）。試應用杠桿原理法，求解任一主梁在車輛荷載作用下的荷載橫向分布系數mC。（10分）答： 橋梁工程第三次離線作業(yè)三、主觀題(共5道小題)24. 試從強度、剛度、自重、造價、維護性能、跨越能力等方面，對比鋼橋和混凝土橋的主要特點。答：混凝土橋主要特點是：強度低、剛度大、自重大、造價低、維修成本低、維修方便、跨越能力低。鋼橋主要特點是：強度高、剛度小、自重輕、造價高、維修成本高、跨越能力大。25. 簡述鋼橋連接的主要方式，并解釋栓焊鋼橋的含義。答：鋼橋的主要連接方式包括：鉚接、焊接和高強度螺栓連接。栓焊連接是我國鐵路鋼桁架梁橋建造常用的一種連接方式，其涵義

6、是在工廠連接采用焊接形成桿件，工地連接采用高強度螺栓桿件形成橋梁。26. 請解釋什么是疊合梁（結合梁）橋，并說明其主要優(yōu)點包括哪些（以簡支結合梁橋為例）？答：用剪力鍵或抗剪結合器或其它方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結合成整體的梁式結構，成稱為結合梁橋。在結合梁橋中，混凝土橋面板參與鋼板梁上翼緣受壓，提高了橋梁的抗彎能力，從而可以節(jié)省用鋼量或降低建筑高度27. 請說明橋梁中板式橡膠支座的活動機理（包括轉動和水平移動）。答： 板式橡膠支座的活動機理是利用橡膠的不均勻彈性壓縮和剪切變形來實現(xiàn)。 當支座需要適用轉動變形時，支座板面上的局部荷載呈現(xiàn)出梯形分布，一側壓力變大、一側壓力變小，兩側的橡膠板出

7、現(xiàn)不同的彈性壓縮變形，這種支座上產生的相對不均勻壓縮，便可以適用梁端的轉動變形量。 板式橡膠支座本身具有一定的厚度，當支座承受到梁底通過摩擦傳遞的水平力作用時，由于支座的抗剪切剛度相對較小，支座頂部會發(fā)生橫向剪切變形，可以適用橋梁的梁端縱向伸長的活動。28. 請列出橋梁基礎采用的主要形式，并回答哪些基礎形式不適用于深水大跨結構？答：基礎類型根據埋置深度，分為淺置基礎和深置基礎 淺置基礎：埋深較淺（一般小于5m），擴大基礎 深置基礎 （深水基礎 ）：樁基礎，沉井，沉箱，管柱等；一般淺置基礎不適用于哪些基礎形式不適用于深水大跨結構橋梁工程第四次離線作業(yè)三、主觀題(共7道小題)20. 大跨徑公路預應

8、力混凝土連續(xù)梁橋為什么大多采用不等跨和變截面的形式？（以三跨為例說明）答： 連續(xù)梁跨徑的布置一般采用不等跨的形式，如果采用等跨布置，則邊跨內力將控制全橋設計，這樣是不經濟的。此外，邊跨過長，削弱了邊跨剛度，將增大活載在中跨跨中截面的彎矩變化幅值，增加預應力束筋數量。從預應力混凝土連續(xù)梁受力特點來分析，連續(xù)梁的立面以采用變截面的布置為宜。由于大跨度連續(xù)梁一般采用懸臂施工方法，連續(xù)梁在恒載作用下，支點截面將出現(xiàn)較大的負彎矩，從絕對值來看，支點截的負彎矩往往大于跨中截面的正彎矩，因此采用變截面梁能較好地會合梁的內力分布規(guī)律。21. 一座三跨預應力混凝土連續(xù)箱梁橋，主跨100m。討論在下列各種情況下，

9、其合適的施工方法。（a）跨越無水區(qū)域，橋下無通車需求，橋面不高；（b）跨越河流，橋下有通航需求，橋面較高；（c）跨越鐵路干線，橋面不高，鐵路部門允許斷道的時間極為有限，沿鐵路線有施工場地。答： A情況適用有支架就地澆筑施工；B情況適用懸臂施工法；C情況適用于轉體施工法。22. 對比梁橋與拱橋，為什么小跨徑拱橋可以采用圬工結構來修建？為什么拱橋對基礎條件要求高？答： 梁橋主要是以主梁受彎來實現(xiàn)承載的。拱橋是在豎直荷載作用下，作為承重結構的拱肋主要承受壓力。由于中小跨度拱橋拱肋主要承受壓力，因此可以采用抗壓能力較強而抗拉能力較弱的圬工結構修建。拱橋的拱腳則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的

10、力。因此拱橋對基礎與地基的要求比梁橋要高。23. 下圖所示的兩種拱橋結構，哪種可用于地基不夠堅實之處？為什么？(a) 下承式系桿拱 (b) 上承式無鉸拱答： 圖a的下承式系桿拱橋可以適用于地基不夠堅固處。圖b等的常規(guī)拱橋，在荷載作用下拱腳會產生較大的水平推力，因此對基礎要求較高。圖a的系桿拱橋，設置有系桿可以在內部平衡拱腳的水平推力，整個結構在體外類似于靜定結構，對基礎只產生豎向力，不產生水平推力，因此對基礎的要求相對較小。24. 繪制出上承式拱橋、中承式拱橋、下承式拱橋的示意圖，標注出橋面位置和承重結構位置，并解釋上承式橋梁、中承式橋梁和下承式橋梁的含義。答：25. 對比說明斜拉橋和懸索橋的

11、組成部分，并回答它們各自的主要承重結構包括哪些？答： 斜拉橋的組成包括：主梁、斜拉索、索塔；懸索橋的組成包括：大纜、錨碇、塔、加勁梁、吊索、鞍座等；斜拉橋為組合受力體系結構，其承重結構為：主梁、斜拉索、索塔，懸索橋的承載結構主要是大纜，其次包括橋塔和錨碇。26. 為什么懸索橋是跨越能力最大的橋梁結構形式？答： 1.在材料用量和截面設計方面，其他河中橋型的主要承重構件的截面積總是隨著跨度的增加而增加，致使材料用量增加很快。但大跨懸索橋的加勁梁卻不是主要承重構件，其截面積并不需要隨著跨度而增加。2.在構件設計方面，許多構件截面積的增大時容易受到客觀制約的，例如梁的高度，桿件的截面尺寸、鋼材的供料規(guī)

12、格等，但是懸索橋的大纜錨碇和塔這三項主要承重構件在擴充其截面積或承載能力方面所遇到的困難較小。3.作為承重構建的大纜具有非常合理的受力形式4.在施工方面。懸索橋的施工總是先將大纜架好，這已是現(xiàn)成的懸吊式腳手架橋梁工程第五次離線作業(yè)三、主觀題(共6道小題)33. 公路車道荷載需要進行橫向和縱向折減，為什么？ 答： 公路的車道荷載是是規(guī)范規(guī)定要求使用的一種虛擬荷載，其標準值是在特定條件下根據統(tǒng)計和分析確定的。對于多車道橋梁，其上行駛的汽車荷載使橋梁構件的某一截面產生最大效應時，其同時處于最不利位置的可能性不大，顯然（根據概率），這種可能性隨車道數的增加而減小，而橋梁設計是各個車道上的汽車荷載都是按

13、最不利的位置布置，因此計算結果應根據上述可能性的大小就行折減，即存在橫向折減的問題。汽車荷載的標準值在制定的時候對于計算結構效應的車道荷載，參考了自然堵車下的車距統(tǒng)計和重載車輛的調查資料而加以抽象化，實際橋梁上通行的車輛不一定能達到上述條件，特別是對于大跨度橋梁，依據概率分布的特點，跨度越大，出現(xiàn)上述情況的可能性越小，因此計算汽車荷載效應的時候需要就行相應的縱向折減。34. 橋梁設計時為什么需要考慮作用（荷載）組合？答： 橋梁結構在修建和使用時會承受多種多樣的作用的影響，不同作用產生的可能性不一樣，影響結構的特征也不一樣。為獲得施工和運營時可能處于最不利的受力狀態(tài)，以確保結構的安全性，需要將各

14、種作用效應加以組合。組合時還需考慮不同作用同時發(fā)生的可能性。35. 試比較公路和鐵路橋梁的作用組合方式有什么不同？答： 公路橋梁設計中作用（荷載）分為永久作用、可變作用和偶然作用。公路橋梁設計中作用的組合分為多種類型。如考慮承載能力極限狀態(tài)下的基本組合與偶然組合，考慮正常使用極限狀態(tài)下的長期組合、短期組合、應力計算組合等。組合時，需要考慮不同作用的分項系數與組合系數。鐵路橋梁設計中作用（荷載）分為主力（包括恒載和活載）、附加力、特殊荷載。鐵路橋梁設計中的荷載組合方式主要為三種：（1）主力組合：恒載活載；（2）附加力組合：恒載活載附加力；（3）特殊荷載組合：恒載活載特殊荷載。在組合中，鐵路荷載效

15、應的組合是各項荷載效應的直接疊加，不考慮荷載的組合系數和分項系數。36. 橋面上設置橫、縱坡的作用各是什么？當橋寬很大時，橫坡能否仍采用三角墊層的方式設置？為什么？答： 橋梁上設置縱坡首先是為了適應線路豎向曲線的需求或者是為了滿足跨越凈空的需要。設置縱坡也能夠為橋面排水提供充分的條件。橋梁上設置橫坡的目的主要是便于橋面橫向匯水與排水。在彎道橋上，橋面橫坡也用于適應線路橫向超高的需求。當橋寬很大時不宜采用三角墊層方式設置橋面橫坡。因為三角墊層的厚度受橋面橫坡大小與橋面寬度影響。如果設計橫坡是一個定值，在寬橋中為實現(xiàn)橋面橫坡，會需要較大的墊層厚度。這會導致橋面鋪裝系統(tǒng)的重量增加，即不利于承重結構和

16、橋面結構受力，也不經濟。37. 簡述橋梁結構中橋面鋪裝層的主要作用。答： 橋梁鋪裝的主要作用在于：防止車輛輪胎或履帶直接磨耗行車道板、保護主梁免受雨水侵蝕對車輛輪重的集中荷載起分布作用。圖中，車輪行進時，需要橋面鋪裝層提供摩擦力，反過來摩擦力的存在要求橋面鋪裝應具有一定的耐磨性。橋面鋪裝的存在也避免了車輪直接磨耗橋梁的受力構件行車道板。圖中，車輪因其承重會對橋梁結構產生豎向局部壓力，鋪裝層的存在可以將車輪的集中壓力擴散到橋梁的受力構件（行車道板），減小車輪荷載的局部效應。反過來，由于需要直接承受輪壓荷載，這也需要橋面鋪裝層必需具備一定的強度。圖中還可以看到，橋面鋪裝層下直接對應橋梁結構的行車道

17、主梁，無論采用鋼筋混凝土結構還是鋼結構，都需要橋面鋪裝在摩擦力和輪壓力小應有較好的抗裂性，避免橋面雨水通過橋面裂縫滲透到梁體引起主梁鋼筋或鋼結構的銹蝕。因此，橋面鋪裝要求有一定的強度，防止開裂，并保證耐磨。38. 在橋梁工程中,設置伸縮縫的作用是什么？答： 橋跨結構在氣溫變化、活載作用、混凝土收縮徐變等影響下將會發(fā)生伸縮變形。為滿足橋面按照設計的計算圖式自由變形，同時又保證車輛能平順通過，就要在相鄰兩梁端之間以及在梁端與橋臺或橋梁的鉸接位置上預留斷縫，并在橋面（公路橋是路面，鐵路橋是鋼軌）設置伸縮裝置。橋梁工程第六次離線作業(yè)三、主觀題(共4道小題)31. 請繪制一230m簡支梁橋立面布置的示意

18、圖，要求包括并標注：橋臺、橋墩、主梁、支座、橋面鋪裝、欄桿、伸縮縫。并歸納簡支梁橋的主要特點包括哪些？參考答案： 簡支梁橋的主要特點包括：（1）受力明確；靜定結構，受力明確，不會產生次內力（如沉降、溫度、預應力等次內力）。構造簡單；因為受力明確構造相對簡單，可采用拼裝式結構。（2）易于設計；易于設計成系列化和標準化。（3）易于施工；有利于在工廠內或工地上廣泛采用工業(yè)化施工，組織大規(guī)模預制生產，顯著加快建橋速度 。（4）便于管養(yǎng)；病害少，維修、更換容易。（5）跨度受限。在中小跨徑橋梁應用廣泛，不能作為大跨度橋梁的適用形式。32. 2012年3月13日，湖南省婁底市漣水河大橋橋面發(fā)生下塌的事故，大

19、橋進入鋼管拱施工階段的第十跨橋面發(fā)生局部下塌。由于當時沒有施工人員作業(yè)，沒有造成人員傷亡。發(fā)生事故的橋梁設計為下承式鋼管混凝土系桿拱橋，橋面寬28.5米，雙向6車道布置。請根據案例分析以下問題： （1）請根據所學知識，說明什么是系桿拱橋，并繪制一個完整的下承式系桿拱橋示例。（2分）（2）下承式系桿拱橋屬于拱梁組合體系橋梁，請回答拱梁組合體系橋梁的受力特點，并回答系桿拱橋中系桿的作用。（2分）（3）發(fā)生事故時，該橋處于主梁（系桿）澆筑完成后的施工階段，發(fā)生事故的主要原因是施工單位違規(guī)操作將主梁支架提前拆架。請根據圖片說明，該拱橋采用的是什么樣的施工方法？（2分）（4）請說明為什么主梁支架提前拆架

20、會引起橋梁事故？（2分）（5）請給出該類橋梁的合理施工步驟（順序）建議。（2分）參考答案： （1）系桿拱橋是采用設置水平系桿來平衡拱腳水平推力的一種拱橋結構形式。這種結構形式在體外形成靜定結構，對下部結構不會產生推力。在體內通常設置為拱梁組合而成的超靜定結構。（2）拱梁組合體系橋梁是由主梁和主拱共同承受外部荷載的橋型，主梁受力以受彎為主，主拱受力以受壓為主。根據拱、梁剛度的差異可以劃分為剛梁剛拱、剛梁柔拱、柔梁剛拱等不同形式。系桿拱橋中的系桿主要用于平衡自重和車輛荷載作用下產生的拱腳水平推力，通過系桿的受力，形成無推力拱橋結構，從而減小對基礎設置時對抵抗水平（推）力的要求。（3）根據圖片該橋采

21、用的是支架現(xiàn)澆的施工方法施工主梁。拱圈架設采用主梁上（少）支架支撐拼裝形式架設拱圈鋼管。（4）拱梁組合體系橋梁需要由拱和梁共同承受自重和外荷載作用。施工當中主梁澆筑完畢后，拱肋并沒有完成架設，也沒有施工吊桿；這種情況下提前拆除主梁支架，由于沒有拱圈的幫助，主梁不能承受如此跨度下自重產生的彎矩，因而出現(xiàn)了主梁大變形（豎向變形）。（5）根據拱梁組合體系的受力特點，在該橋的施工中合理的施工步驟應為：A.搭設支架，支架法澆筑主梁，張拉主梁預應力；B.在主梁上搭設支架，拼裝拱圈鋼管；澆筑拱圈鋼管內混凝土；形成鋼管混凝土拱肋。C.安裝吊桿；形成拱梁組合受力體系；D.拆除橋面拱肋支架、拆除主梁支架；（橋面拱

22、肋拼裝支架可以在拱肋鋼管完成連接后拆除）E.完成橋面鋪裝及其它附屬結構施工。33. 2012年8月24日5點30分左右，哈爾濱陽明灘大橋疏解工程一上行匝道垮塌，橋上4輛貨車側翻至橋下，致使3人死亡5人受傷。經專家組認定，事故性質為由于車輛嚴重超載而導致匝道傾覆、車輛翻落地面，造成人員傷亡的特大道路交通事故。經調查和實際稱重，事故發(fā)生時的4臺貨車核載總量為102.135噸，實載總量為395.4噸，總超載為293.265噸，車貨總重485.185噸。由于超載貨車在121.96米的長梁體范圍內同時集中靠右行駛，造成鋼混疊合梁一側偏載受力嚴重超載荷，從而導致傾覆。該傾覆的匝道橋面寬度為9m，采用三跨連

23、續(xù)梁結構，主梁為變截面結合梁（疊合梁）；連續(xù)梁下部結構中連續(xù)梁中墩采用獨柱墩的形式（柱頂設1個支座）、邊墩采用獨柱蓋梁形式（蓋梁上橫向設多個支座） （1）什么是疊合梁（結合梁）結構？（2分）（2）根據材料性能的差異，在相同跨度情況下，試將鋼梁、混凝土梁、疊合梁結構自重的大小排序進行排序。（2分）（4）根據事故橋梁設計的獨柱墩及其支座平面布置情況，試分析獨柱墩為什么在車輛偏載（靠邊行駛）時容易出現(xiàn)傾覆的事故？（2分）（3）事故橋梁的支座立面和平面布置情況參見圖D。請說明在連續(xù)梁結構中當采用鋼梁或疊合梁時為什么邊跨支座容易出現(xiàn)支座脫空情況（即支座出現(xiàn)拉力而退出工作) (2分）（5）試從橋梁結構設計與橋梁運營管理角度論述如何避免類似事故發(fā)生？（2分）參考答案： 1、用剪力鍵或抗剪結合器或其它方法將混凝土橋面板與其下的鋼板梁結合成整體的梁式結構，成稱為結合梁橋。在結合梁橋中，混凝土橋面板參與鋼板梁上翼緣受壓，提高了橋梁的抗彎能力，從而可以節(jié)省用鋼量或降低建筑高度。2、因為鋼材的強度高，在相同跨徑的情況下，鋼梁的自重較混凝土梁輕。疊合梁的材料受力介于鋼梁和混凝土梁之間，故通常情況下