橋梁基礎(chǔ)知識(shí)

1、橋梁基礎(chǔ)知識(shí)主講：周建賓 你知道嗎？ 宏偉、靚麗的橋梁是如何建成的？規(guī)劃 設(shè)計(jì) 施工 管理1. 橋梁基礎(chǔ)知識(shí) 橋梁工程主要內(nèi)容構(gòu)造原理、計(jì)算理論、計(jì)算方法、 施工技術(shù) 、工程管理橋梁結(jié)構(gòu)的主體橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）、橋梁墩臺(tái)、橋梁基礎(chǔ)、附屬結(jié)構(gòu)。橋梁附屬結(jié)構(gòu)與防護(hù)工程有關(guān)橋梁的專業(yè)知識(shí)橋梁工程、橋梁施工、橋梁電算、橋梁檢測(cè)技術(shù)、橋梁養(yǎng)護(hù)與橋梁加固、其它專題報(bào)告1.1 橋梁結(jié)構(gòu)的基本概念橋梁結(jié)構(gòu)的基本概念 1什么是橋梁橋梁？ 定義：道路中連接線路、跨越障礙物的人工構(gòu)造物，稱為橋梁橋梁。2. 橋梁分類橋梁分類 按橋梁建筑規(guī)模（總橋長(zhǎng)）或技術(shù)難度分為: 特大橋、大橋、中橋、小橋涵洞。 按上部結(jié)構(gòu)的行車

2、道位置分為: 上承式橋、下承式橋和中承式橋。 按橋梁的結(jié)構(gòu)體系分（梁-拱-索） ： 梁式橋；拱式橋 ；剛架橋 ；組合體系；懸索橋 按主要承重結(jié)構(gòu)所用材料劃分： 圬工橋（包括石、混凝土拱橋），鋼筋混凝土橋，預(yù)應(yīng)力混凝土橋，鋼橋 ，鋼-混凝土組合橋。按橋梁用途來(lái)劃分 公路橋、 鐵路橋、 公路鐵路兩用橋 農(nóng)橋、 人行橋、 運(yùn)水橋(渡槽)、 其它專用橋梁(如通過(guò)管路、電纜等)按跨越方式固定式的橋梁開啟橋浮橋漫水橋按施工方法整體施工橋梁上部結(jié)構(gòu)一次澆筑而成節(jié)段施工橋梁上部結(jié)構(gòu)分節(jié)段組拼而成從傳遞荷載功能劃分：（1）橋跨結(jié)構(gòu)（上部結(jié)構(gòu)）：主梁以上部分稱為上部結(jié)構(gòu)（拱橋以拱腳截面以上） 直接承擔(dān)使用荷載 （

3、2）橋墩、橋臺(tái)、支座（下部結(jié)構(gòu)）：支座以下部分稱為下部結(jié)構(gòu)；主梁和墩臺(tái)之間的傳力裝置稱為支座。 將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到基礎(chǔ)中去 擋住路堤的土 保證橋梁的溫差伸縮（3）基礎(chǔ) 將橋梁結(jié)構(gòu)的反力傳遞到地基3橋梁的組成橋梁的組成1.2 橋梁各部分名稱橋梁各部分名稱正確的描述橋梁結(jié)構(gòu)各部分的名稱是日常檢查，正確的描述橋梁結(jié)構(gòu)各部分的名稱是日常檢查，記錄整理歸檔的必要條件記錄整理歸檔的必要條件 1 橋跨結(jié)構(gòu)橋跨結(jié)構(gòu)1）凈跨徑）凈跨徑對(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))之間的凈間距，用 表示； 對(duì)于拱式橋是每孔拱跨兩個(gè)拱腳截面最低點(diǎn)之間的水平距離。 2）總跨徑總跨徑是多孔橋梁中各孔凈路徑的總和，也

4、稱橋梁孔徑，它反映了橋下宣泄洪瀝水的能力。0l3）計(jì)算跨徑）計(jì)算跨徑對(duì)于具有支座的橋梁，是指橋梁 結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離，用 表示。 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。因?yàn)楣叭?或拱肋)各截面形心點(diǎn)的連線稱為拱軸線，故也就是拱軸線兩端點(diǎn)之間的水平距離。橋跨結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算是以為基準(zhǔn)的。 4）橋梁全長(zhǎng)）橋梁全長(zhǎng)簡(jiǎn)稱橋長(zhǎng)，是橋梁兩端兩個(gè)橋臺(tái)的側(cè)墻或八字墻后結(jié)點(diǎn)之間的距離L以表示。對(duì)于無(wú)橋臺(tái)的橋梁為橋面系行車道的全長(zhǎng)。如何避免橋梁基本資料中的錯(cuò)誤？l橋梁縱斷面 H5）橋梁高度）橋梁高度簡(jiǎn)稱橋高，是指橋面與低水位之間的高差，或?yàn)闃蛎媾c橋下線路路面之間的距離。用H表示。6）橋下凈空

5、高度）橋下凈空高度是設(shè)計(jì)洪水位或計(jì)算通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離，以h表示，它應(yīng)保證能安全排洪，并不得小于對(duì)該河道通航所規(guī)定的凈空高度。7）建筑高度）建筑高度是橋上行車路面(或軌頂)標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離，它不僅與橋梁結(jié)構(gòu)的體系和跨徑的大小有關(guān)，而且還隨行車部分在橋上布置的高度位置而異。公路(或鐵路)定線中所確定的橋面(或軌頂)標(biāo)高對(duì)通航凈空頂部標(biāo)高。拱式橋縱斷面 8）容許建筑高度）容許建筑高度又稱為容許建筑高度。顯然，橋梁的建筑高度不得大于其容許建筑高度，否則就不能保證橋下的通航要求。9）凈矢高）凈矢高是從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點(diǎn)之連線的垂直距離，以 表示。10）

6、計(jì)算矢高）計(jì)算矢高是從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離，以 表示。 11）矢跨比）矢跨比是拱橋中拱圈(或拱肋)的計(jì)算矢高與計(jì)算路徑之比( )，也稱拱矢度，它是反映拱橋受力特性的一個(gè)重要指標(biāo)。lf /0ff橋梁分類 橋 梁 分 類 多孔橋全長(zhǎng)（m） 單孔跨徑（m） 特 殊 大 橋 L1000 L150 大 橋 100L1000 40 L 150 中 橋 30L 100 20L 40 小 橋 8L 30 5L 20國(guó)際特大橋梁分類標(biāo)準(zhǔn) 1.3 橋梁的結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)橋梁的結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)梁式橋梁式橋 拱式橋拱式橋剛架體系剛架體系組合體系組合體系懸索體系懸索體系1.梁橋 梁式橋是一種在豎

7、向荷載作用下無(wú)水平反力的結(jié)構(gòu)。由于外力(恒載和活載)的作用方向與承重結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，與同樣跨徑的其它結(jié)構(gòu)體系的橋梁相比，梁內(nèi)產(chǎn)生的彎矩最大。公路橋梁中應(yīng)用最廣的是裝配式的混凝土梁（鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土）橋。 梁橋的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，對(duì)地基承載能力的要求不高，但其常用跨徑在25m以下。 梁橋又分為簡(jiǎn)支板（梁）橋、簡(jiǎn)支（肋）梁橋、連續(xù)梁橋、連續(xù)剛構(gòu)。（各自的特點(diǎn)）梁橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖跨中截面彎矩最大、支點(diǎn)截面剪力最大適用的材料：受壓區(qū)以抗壓性能好是混凝土為主、受拉區(qū)以抗拉性能好是鋼筋或預(yù)應(yīng)力鋼筋為主施工方式：預(yù)制安裝或整體澆筑病害特征：日常檢查養(yǎng)護(hù)的重點(diǎn)：梁橋的分類 簡(jiǎn)支梁橋 連續(xù)梁橋 懸臂梁橋

8、和T型剛構(gòu)橋 2.拱橋 拱式橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。 拱橋在豎向荷載作用下，橋墩或橋臺(tái)將同時(shí)承受垂直力和水平推力。水平推力將顯著抵消荷載所引起在主拱圈(或拱肋)內(nèi)的彎矩。與同跨徑的梁橋相比，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，通常可用抗壓能力強(qiáng)的圬工材料(如石、混凝土)或鋼筋混凝土等來(lái)建造。但是對(duì)地基的變形和承載力要求較高。 拱橋的跨越能力很大，外形也較美觀，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經(jīng)濟(jì)合理的。拱橋的分類1、按主拱圈使用的材料可以分為圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋等；2、按照拱上結(jié)構(gòu)的形式可以分為實(shí)腹式拱橋與空腹式拱橋；3、按照主拱圈所采用的各種拱軸線的型式可將拱

9、橋分別稱為圓弧拱橋、拋物線拱橋和懸鏈線拱橋等。4、按結(jié)構(gòu)受力圖式分類三鉸拱、兩鉸拱或無(wú)鉸拱。5、按主拱圈截面形式分類板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋、箱形拱橋。拱橋立面拱橋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.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)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)。 梁和柱的連結(jié)處具有很大的剛性, 在豎向荷載作用下，梁主要受彎，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(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要比一般梁橋的小。 根據(jù)這一特點(diǎn)，剛架橋跨中的建筑高度就可以做得較小。在城市中當(dāng)遇到線路立體交叉或需要跨越通航河道時(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

10、量。如地道橋。剛架橋簡(jiǎn)圖4. 組合體系1）梁、拱組合 梁和拱都是主要承重結(jié)構(gòu)，兩者相互配合共同受力。 吊桿將梁向上吊住，就顯著減小了梁中彎矩；同時(shí)拱和梁連接在一起，拱的水平推力傳給梁承受，梁除了受彎矩以外尚且受拉。這種組合體系橋能跨越較一般簡(jiǎn)支梁橋更大的跨度，而墩臺(tái)沒有推力。 對(duì)地基的要求就與一般簡(jiǎn)支梁橋一樣。組合體系(梁拱組合)2）斜拉橋（梁索組合） 斜拉橋是典型的懸索結(jié)構(gòu)和梁式結(jié)構(gòu)組合的結(jié)構(gòu)體系。 由主梁、纜索和橋塔組成。充分利用了懸索結(jié)構(gòu)和梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。梁結(jié)構(gòu)直接承受橋面外荷載引起的彎矩和剪力，橋塔兩側(cè)的斜拉索張緊后為梁結(jié)構(gòu)提供彈性支承，同時(shí)承受由荷載引起的拉力，其拉力的豎向分量通過(guò)橋塔

11、傳至基礎(chǔ)和地基；斜拉索中荷載引起拉力的水平分量，使橋結(jié)構(gòu)承受軸向壓力，相當(dāng)于對(duì)梁結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力。 5. 懸索橋 懸索橋又稱吊橋。特點(diǎn)是橋梁的主要承重結(jié)構(gòu)由橋塔和懸掛在塔上的高強(qiáng)度柔性纜索及吊索、加勁梁和錨錠結(jié)構(gòu)組成。 橋跨上的荷載由加勁梁承受，并通過(guò)吊索將其傳至纜索。主纜索是主要承重結(jié)構(gòu)，但其僅受拉力。纜索本身是幾何可變體，但可通過(guò)橋塔，錨錠結(jié)構(gòu)及作用的荷載相組合，在空間形成有一定幾何形狀的平衡受力結(jié)構(gòu)體系。主纜索的拉力通過(guò)對(duì)橋塔的壓力和錨錠結(jié)構(gòu)的拉力傳至基礎(chǔ)和地基。這種橋型充分發(fā)揮了高強(qiáng)鋼纜的抗拉性能，使其結(jié)構(gòu)自重較輕，能以較小的建筑高度跨越其他任何橋型無(wú)法比擬的特大跨度。 城市立交公路橋梁

12、浙江富陽(yáng)大橋 浙江富陽(yáng)大橋（1992年5月），預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，全長(zhǎng)874米。 特點(diǎn)視野好、建筑高度大黃柏河特大橋?qū)幉颍ㄏ鲁惺戒摴芄埃┨攸c(diǎn)建筑高度小、視野差特點(diǎn)兼有上承式、下乘式兩者的特點(diǎn)南京長(zhǎng)江大橋盧溝橋盧溝橋全長(zhǎng)全長(zhǎng)212.2米，共米，共11孔，凈跨不等，自孔，凈跨不等，自11.413.45米，橋?qū)捗祝瑯驅(qū)?.3米。米。 四川萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋四川萬(wàn)州長(zhǎng)江大橋主跨：主跨：420米建成時(shí)間：米建成時(shí)間：1997。世界上跨度最大的混凝土拱橋。世界上跨度最大的混凝土拱橋 小閣丫大橋預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土連續(xù)剛構(gòu)T型橋，全長(zhǎng)508米。2001年11月16日開通。 重慶長(zhǎng)江大橋T形剛構(gòu)橋。總橋長(zhǎng)1000m，8跨，最大主跨徑17