楊曉明第一講橋梁基本知識I課件

1、第一講橋梁基本知識 （I）主要內(nèi)容： 1 橋梁的概念2 橋梁的分類3 橋梁的組成4 橋梁的發(fā)展橋梁基本概念什么是橋梁： “山無徑跡，澤無橋梁，不相往來?！?鹖h冠子備知 “一橋飛架南北，天塹變通途?！彼{(diào)歌頭游泳 橋梁基本概念橋梁（bridge）就是供車輛（汽車、列車）和行人等跨越障礙（河流、山谷、海灣或其他線路等）的工程建筑物。簡而言之，橋梁就是跨越障礙的通道?！翱缭健币辉~，突出表現(xiàn)出橋梁不同于其他土木建筑的結(jié)構(gòu)特征。從線路（公路或鐵路）的角度講，橋梁就是線路在跨越上述障礙時的延伸或連接部分。橋梁基本概念工程雄偉且美觀的大橋作為城市的標志與驕傲。因而橋梁建筑已不單純是作為交通線上重要的工程實

2、體，而是常常作為一種空間藝術(shù)品存在于社會之中。歌曲北京的橋：“千姿百態(tài)、瑰麗多彩” 。橋梁的分類橋梁有各種不同的分類方式，每一種分類方式均反映出橋梁在某一方面的特征。 工程規(guī)模；橋梁用途； 橋跨結(jié)構(gòu)所用的材料；平面形狀； 結(jié)構(gòu)體系橋跨結(jié)構(gòu)與橋面的相對位置； 橋梁所跨越的對象；預計使用時間的長短橋梁的分類按工程規(guī)模劃分，有特大橋、大橋、中橋、小橋等。橋梁的分類按橋梁用途劃分，有鐵路橋、公路橋、公鐵兩用橋、人行橋等。鐵路橋(railway bridge)專供鐵路列車行駛，橋的寬度和跨度有限，其所承受的車輛活載相對較大。公路橋(highway bridge)的車輛活載相對較小，橋的寬度和跨度相對較大

3、。公鐵兩用橋(combined highway & railway bridge)指同時承受公路和鐵路車輛荷載的橋。將公路、鐵路橋合建，橋的墩臺和基礎(chǔ)可以共用，降低成本。人行橋(pedestrian bridge，footbridge，overpass)指專供行人（有時包括非機動車）使用的橋。它跨越城市繁忙街道處，或市區(qū)內(nèi)河流，或封閉的高速公路，或鐵路。橋梁的分類按使用材料劃分，有鋼橋，鋼筋混凝土橋，預應力混凝土橋，結(jié)合梁橋，圬工橋，木橋等。鋼橋(steel bridge)具有較大的跨越能力，在跨度上處于領(lǐng)先地位。傳統(tǒng)上鐵路橋采用鋼橋（鋼桁梁橋等）較多。鋼筋混凝土橋(reinforced co

4、ncrete bridge)和預應力混凝土橋(prestressed concrete bridge)的建造費用較少，養(yǎng)護維修方便，是目前應用最為廣泛的橋梁。結(jié)合梁橋(composite bridge)主要指鋼梁與鋼筋混凝土橋面板組合形成的梁橋或加勁梁。圬工橋(masonry bridge)主要指石拱橋，其取材方便，構(gòu)造簡單，適用于跨度不大、取材方便的山區(qū)拱橋。橋梁的分類按橋跨結(jié)構(gòu)與橋面的相對位置劃分，有上承式、下承式和中承式橋。上承式橋：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)上面下承式橋：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)下面中承式橋：橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)中間橋梁的分類按橋梁所跨越的對象劃分，有跨河橋、跨谷橋、跨線橋、立交橋、跨

5、海、地道橋、旱橋橋等?？绾訕?river-crossing bridge)，大部分橋梁是跨越河流的。修建不可使河流功能受到損害?？绻葮?gorge-crossing bridge)指跨越谷地的橋梁。谷底至橋面較高，采用一跨結(jié)構(gòu)（如拱或斜腿剛架）?？缇€橋(grade separation bridge)指直接跨越其他線路（公路、鐵路、城市道路等）的橋。當跨線橋還需要與其所跨越的線路互通時，就形成立交橋(flyover bridge)。跨線橋和立交橋多建于城區(qū)?？绾蚍褐缚缭胶{(straits)、海灣(gulf, bay)或為連接近海島嶼而在海上建造的橋。橋梁的分類按橋梁的平面形狀劃分，有直橋、

6、斜橋、彎橋。直橋或正交橋(right bridge)絕大部分橋梁為直橋，其縱軸線方向同水流方向（或所跨越的線路方向）基本正交。斜橋(skew bridge)指水流方向（或所跨越的線路方向）同橋的縱軸線不呈直角相交的橋。彎橋或曲線橋(curved bridge)在水平面上呈曲線狀的橋。橋梁的分類按預計使用時間的長短劃分，有永久性橋梁和臨時性橋梁。永久性橋梁(permanent bridge)指用鋼材、混凝土、石材等耐久材料所修建的橋梁。橋梁的設(shè)計和施工應該遵照適用的規(guī)范辦理，期在經(jīng)濟合理，期望的使用壽命在100年左右。臨時性橋梁(temporary bridge)也稱為便橋(detour bri

7、dge)，指為了使線路早日開通，對使用壽命不作長久打算的橋。橋梁的分類按結(jié)構(gòu)體系（結(jié)構(gòu)受力特征）劃分，有梁橋、拱橋、懸索橋、組合體系。梁橋(beam bridge, girder bridge)是古老的結(jié)構(gòu)體系之一。梁作為承重結(jié)構(gòu)，主要是以其抗彎能力來承受荷載的。在豎向荷載作用下，其支承反力也是豎直的。梁橋(beam bridge, girder bridge)續(xù) 常用的簡支梁(simply-supported beam)的跨越能力有限，跨度通常不超過40m； 懸臂梁和連續(xù)梁，它們都是利用增加中間支承以減少跨中正彎矩，更合理地利用材料和分配內(nèi)力，加大跨越能力。拱橋(arch bridge) 主

8、要承重結(jié)構(gòu)是具有曲線外形的拱圈(arch ring)。在豎向荷載作用下，拱圈主要承受軸向壓力，但也受彎、受剪。拱趾處的支承反力除了豎向反力外，還有較大的水平推力。拱橋(arch bridge)續(xù) 根據(jù)拱的受力特點，多采用抗壓能力較強且經(jīng)濟合算的砌體材料（石材等）和鋼筋混凝土來修建拱橋 因拱是有推力的結(jié)構(gòu)，對地基的要求較高，故一般宜建于地基良好之處。 在地質(zhì)條件不適合于修建具有很大水平推力拱橋的情況下，也可采用無水平推力的系桿拱橋，其水平推力由系桿承受。懸索橋(suspension bridge)懸索橋主要由纜(又稱索，cable)、塔(tower)、錨錠(anchorage)、加勁梁(stif

9、fening girder)組成。受到在豎向荷載作用下，其懸索受拉，錨錠處會承受較大的豎向（向上）和水平（向河心）力。懸索橋的跨越能力最大。不過，懸索橋剛度較小，結(jié)構(gòu)較柔，抗風穩(wěn)定性需高度重視。組合體系橋(combined system bridge) 承重結(jié)構(gòu)采用兩種基本體系，或一種基本體系與某些構(gòu)件（梁、塔、柱、斜索等）組合在一起的橋。 在兩種結(jié)構(gòu)體系中，梁經(jīng)常是其中一種；另外可以是柱、拱、纜或塔、斜索。主要剛架橋和斜拉橋。組合體系橋之剛架橋(portal bridge) 剛架橋是梁與立柱（或稱為墩柱）的組合體系。剛架橋中的梁與立柱剛性連接，形成剛架。 立柱具有相當?shù)目箯潉偠龋士捎行Х謸?/p>

10、梁部跨中正彎矩，達到降低梁高、增大橋下凈空的目的。組合體系橋之斜拉橋(cable-stayed bridge） 梁與塔、斜索組成的組合體系，結(jié)構(gòu)型式多樣，造型優(yōu)美壯觀。 在豎向荷載作用下，梁以受彎為主，塔以受壓為主，斜索則承受拉力。梁體被斜索多點扣住，表現(xiàn)出彈性支承連續(xù)梁的特點；梁所承受的恒載彎矩減小，梁高可以降低，結(jié)構(gòu)自重可以減輕，跨度可以增加。 斜拉橋的跨越能力僅次于懸索橋。原因：跨度很大時，懸臂施工法主梁懸臂過長，斜拉索傳來的水平壓力過大，塔也過高，外側(cè)斜拉索過長。橋梁的分類其他分類 固定式橋梁與開啟橋或活動橋、軍用橋、浮橋或舟橋、渡槽或水道橋、管線橋、運河橋、棧橋 高架橋(viaduc

11、t)：城市修建主要目的是讓線路高出于地面，從而保持線路暢通或增加其通行能力；山區(qū)修建高架橋，主要目的則是為了保護森林植被，減少對自然環(huán)境的破壞。橋梁的組成上部結(jié)構(gòu)，下部結(jié)構(gòu)和支座橋梁的組成上部結(jié)構(gòu)(superstructure) 橋梁位于支座以上的部分，是線路中斷時跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)。 包括橋跨結(jié)構(gòu)和橋面構(gòu)造兩部分：前者指橋梁中直接承受橋上交通荷載的、架空的主體結(jié)構(gòu)部分；后者則指為保證橋跨結(jié)構(gòu)能正常使用而需要建造的橋上各種附屬結(jié)構(gòu)或設(shè)施。下部結(jié)構(gòu)(substructure) 橋梁位于支座以下的部分，它包括橋墩(pier)、橋臺(abutment)以及墩臺的基礎(chǔ)(foundation)，是支

12、承上部結(jié)構(gòu)、向下傳遞荷載的結(jié)構(gòu)物。 橋梁墩臺的布置是與橋跨結(jié)構(gòu)相對應的。橋臺設(shè)在橋跨結(jié)構(gòu)的兩端，橋墩則分設(shè)在兩橋臺之間。 墩臺基礎(chǔ)是承受由上至下的全部荷載（包括交通荷載和結(jié)構(gòu)重力）并將其傳遞給地基的結(jié)構(gòu)物。埋深位于水下土層中，施工難度大且復雜，安全之關(guān)鍵。橋梁的組成支座(bearing) 位于橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺之間，以連接橋跨結(jié)構(gòu)與橋梁墩臺，提供荷載傳遞途徑。 用于支承上部結(jié)構(gòu)的傳力裝置，它不僅要傳遞很大的荷載，還要保證上部結(jié)構(gòu)能按設(shè)計要求產(chǎn)生一定的變位。附屬結(jié)構(gòu)：擋土墻、護坡、導流堤、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫、燈光照明等橋梁的組成術(shù)語跨度，也稱跨徑，是指橋梁兩相鄰墩支座間的距離，表示橋梁的跨越

13、能力，對多跨橋，最大跨度稱為主跨，是表征橋梁技術(shù)水平的重要指標。計算跨徑，橋跨結(jié)構(gòu)兩個支點間的距離稱為計算跨徑。對于梁式橋是指橋跨兩端相鄰支座中心之間的距離。對于拱式橋是指拱軸線兩端點之間的距離。橋梁的組成術(shù)語(續(xù)）總跨徑，各孔凈跨徑之和。橋梁的凈跨徑和總跨徑是反映橋梁宣泄洪水的能力和通航標準的指標。橋長，橋梁全長。對于有橋臺的橋梁，是指兩岸橋臺后端點之間的水平距離，對于無橋臺的橋梁，則是指橋面行車道的長度。橋梁高度，指低水位至橋面的高差。對于跨線橋是指橋下道路路面至橋面的高差。術(shù)語（續(xù)）橋下凈空，指設(shè)計洪水位或設(shè)計通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)下邊緣之間的距離。該距離應滿足安全排洪及通航的要求。橋梁建筑

14、高度，橋梁建筑高度是指橋上行車路面(或軌頂)與橋跨結(jié)構(gòu)下邊緣之間的高差。容許建筑高度，線路定線中所確定的橋面標高與橋下凈空界限頂部標高之差。橋梁設(shè)計的建筑高度不得大于容許建筑高度。按時間劃分的古代橋梁、現(xiàn)代橋梁和當代橋梁 古代橋梁(ancient bridge)大致指19世紀中葉以前所修建的橋梁。 現(xiàn)代橋梁(modern bridge)指19世紀后期以來，由工程師使用工程力學、設(shè)計規(guī)范及橋梁工程知識所興建的橋梁。 可以把在20世紀50年代左右發(fā)展起來的、主要為公路和城市道路服務的橋梁稱之為當代橋梁(contemporary bridge)。橋梁的發(fā)展橋梁的發(fā)展我們的祖先在世界橋梁建筑史上曾寫下

15、光輝燦爛的一頁。隨著國家經(jīng)濟建設(shè)和交通事業(yè)的發(fā)展，當代的橋梁工作者正在創(chuàng)造橋梁建筑的新篇章。趙州橋 Zhaozhou Bridge隋大業(yè)初年（605年），李春空腹式圓弧形石拱橋橋梁的發(fā)展1957年武漢長江公鐵兩用大橋的建成,首次在長江上實現(xiàn)了“一橋飛架南北，天塹變通途”橋梁的發(fā)展1969年勝利建成了舉世矚目的南京長江大橋。這是我國自行設(shè)計、制造、施工，并采用國產(chǎn)高強鋼材的現(xiàn)代大型公鐵兩用橋。橋梁的發(fā)展蕪湖長江公鐵兩用大橋(2000年8月)，是目前我國跨度最大、規(guī)模最大的公鐵兩用橋，標志我國已徹底結(jié)束長江上火車輪渡的歷史。橋梁的發(fā)展2000年完成的山西晉城至河南焦作公路線上的丹河大橋，跨度達14

16、6m，創(chuàng)造了新的世界記錄。橋梁的發(fā)展1997，四川萬州長江公路大橋完工。該橋跨度達420m，居世界同類橋梁首位該橋的建成，使我國的拱橋建筑水平處于世界領(lǐng)先地位。橋梁的發(fā)展盧浦大橋上海，2003年，橋型：中承式全焊接箱拱橋主跨：550米，世界第一橋梁的發(fā)展楊浦大橋上海，1993年雙塔雙索面鋼-混凝土疊合梁漂浮體系斜拉橋主跨：602m當時世界第一橋梁的發(fā)展中國蘇通長江大橋，主跨：1088米，世界第一橋梁的發(fā)展虎門珠江大橋廣東，東莞，1997年橋型：單跨鋼箱梁懸索橋主跨：888m橋梁的發(fā)展?jié)檽P長江大橋江蘇2005年橋型：單跨鋼桁梁懸索橋主跨：1490m中國第二橋梁的發(fā)展西堠門大橋浙江 2009年橋型

17、：大跨鋼箱梁懸索橋主跨：1650m中國第一橫跨中國杭州灣海域的跨海大橋，全長36公里，是世界上最長的跨海大橋。大橋總投資超過140億人民幣橋梁的發(fā)展九洲航道橋江海直達船航道橋青州航道橋深水區(qū)非通航孔橋淺水區(qū)非通航孔橋青州航道橋：雙塔空間雙索面鋼箱梁斜拉橋 橋跨布置：110+126+458+126+110=930m江海直達船航道橋：三塔獨柱中央索面鋼箱梁斜拉橋 橋跨布置：129258258129774m九洲航道橋：風帆塔雙塔獨柱鋼箱梁斜拉橋 橋跨布置：85+127.5+268+127.5+85=693m 深水區(qū)非通航孔橋：110m等跨單箱雙室整幅鋼箱梁淺水區(qū)非通航孔橋：85m等跨組合梁方案日本明石海峽大橋 主跨：1991米 排名第一橋梁的發(fā)展中國香港青馬大橋 主跨：1377米 最長公路鐵路橋橋梁的發(fā)展美國舊金山金門大橋，主跨1280米排名第八，1937年建成把橋梁設(shè)計引入了現(xiàn)代階段橋梁的發(fā)展在城市重要交通交匯點建立的上下分層、多方向行駛、互