橋梁概述與高速鐵路橋梁

橋梁概論與高速鐵路的橋梁主講--劉海波電話-/p>

西南交通大學(xué)1HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)一、橋梁概述二、高速鐵路橋梁類型與特點(diǎn)

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橋梁概論與高速鐵路的橋梁2HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)1橋梁概論2大跨度橋梁的類型與橋例一、橋梁概述3HaiboLiuPhD.SWJTU1.1橋梁術(shù)語(yǔ)基本概念橋梁起源橋梁組成橋梁分類橋梁發(fā)展4HaiboLiuPhD.SWJTU基本概念橋梁供車輛和行人跨越障礙物的建筑工程結(jié)構(gòu)線路跨越障礙的延伸部分或連接部分橋梁工程橋梁建筑的實(shí)體建造橋梁所需的科技知識(shí)意義技術(shù)經(jīng)濟(jì)美學(xué)5HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源樹橋：梁橋的雛形6HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源（續(xù)）原始木梁橋天然石梁橋早期石梁橋7HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源（續(xù)）世界上最長(zhǎng)的天然石拱橋，跨度119.5米，位于美國(guó)猶他州國(guó)家公園中國(guó)最長(zhǎng)的天然石拱橋，跨度80米，位于重慶涪陵小溪法國(guó)阿爾代什峽谷天然石拱橋8HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁受力9HaiboLiuPhD.SWJTU

橋梁組成上部結(jié)構(gòu)（superstructure），包括橋跨結(jié)構(gòu)，也叫承重結(jié)構(gòu)橋面構(gòu)造（deck）下部結(jié)構(gòu)（substructure），也叫支承結(jié)構(gòu)，包括橋墩與橋臺(tái)（abutmentandpier）墩臺(tái)基礎(chǔ)（foundation）多種結(jié)構(gòu)形式支座（bearing）附屬結(jié)構(gòu)物10HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)橋梁專業(yè)部分名名詞專用名詞、技術(shù)術(shù)術(shù)語(yǔ)主橋：橋梁跨越主要障障礙物（如通航航河道）的結(jié)構(gòu)構(gòu)部分。引橋：從橋臺(tái)至正橋的的結(jié)構(gòu)部分，連連接主橋和兩端端道路?？缍?徑：表示橋梁的跨越越能力，對(duì)于多多跨橋，最大跨跨度稱為主跨。計(jì)算跨徑：橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩兩支點(diǎn)間的距離離l1；凈跨徑：設(shè)計(jì)洪水位線上上相鄰兩橋墩（（臺(tái)）間的水平平凈距L0，各孔凈跨徑之之和稱為總跨徑。標(biāo)準(zhǔn)跨徑的目的的：有利于橋梁制造造和施工的機(jī)械械化，也有利于于橋梁養(yǎng)護(hù)維修修和戰(zhàn)備需要。。11HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)1.1橋梁術(shù)語(yǔ)及其分分類標(biāo)準(zhǔn)跨徑：公公路常用10m、16m、20m、40m鐵路常用20m、24m、32m、48m橋長(zhǎng)：兩橋臺(tái)側(cè)墻或八八字墻尾端之間間的距離。橋下凈空高度：：設(shè)計(jì)洪水位（通通航水位）與橋橋跨結(jié)構(gòu)最下緣緣的高差H。橋梁建筑高度：：橋面與橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)最下緣的高差差h。12HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁分類13HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁分類（續(xù)））14HaiboLiuPhD.SWJTU結(jié)構(gòu)體系詳細(xì)分分類a－懸臂梁橋b－連續(xù)梁橋c－拱橋d－懸索橋e－剛架橋f－T型剛構(gòu)g－斜腿剛構(gòu)h－連續(xù)剛構(gòu)i－斜拉橋j－系桿拱15HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)橋梁按跨徑的分類類橋梁分類公路橋梁鐵路橋梁多孔跨徑總長(zhǎng)L1(m)單孔跨徑l(m)橋長(zhǎng)L1(m)特大橋L1≥1000l≥150L1＞500大橋100≤L1＜100040≤l＜100100＜L1≤500中橋30＜L1＜10020≤l＜4020＜L1≤1000小橋8≤L1≤305≤l＜20L1≤2016HaiboLiuPhD.SWJTU梁橋簡(jiǎn)支梁橋懸臂梁橋等截面連續(xù)梁橋變截面連續(xù)梁橋連續(xù)剛構(gòu)梁為承重結(jié)構(gòu)，主主要以其抗彎能力力來承受荷載；在在豎向荷載作用下下，其支承反力也也是豎直的；簡(jiǎn)支支的梁部結(jié)構(gòu)只受受彎受剪，不承受受軸向力增加中間支承，可可減少跨中彎矩，，更合理地分配內(nèi)內(nèi)力，加大跨越能能力梁式體系分實(shí)腹式和空腹式，前者的梁截面為為T形、工字形和箱形等，后者指桁架結(jié)構(gòu)；梁的高度可可等高或變高17HaiboLiuPhD.SWJTU剛構(gòu)（架）橋門式剛架T形剛構(gòu)斜腿剛構(gòu)V形剛構(gòu)18HaiboLiuPhD.SWJTU拱橋三鉸拱兩鉸拱無鉸拱系桿拱結(jié)構(gòu)特征：主要承重結(jié)構(gòu)具具有曲線外形受力特點(diǎn)：在豎向荷載作用用下，拱主要承受受軸向壓力，但也也受彎受剪。支承承反力不僅有豎向向反力，也承受較較大的水平推力靜力學(xué)分類：?jiǎn)毋q拱、雙鉸拱拱、三鉸拱和無鉸鉸拱常用材料：石材、鋼筋混凝凝土、鋼材施工方法：有支架和無支架架施工系桿吊桿主拱圈立柱行車道系19HaiboLiuPhD.SWJTU懸索橋組成：主要由纜、塔、錨碇、加勁梁等組成受力：在豎向荷載作用用下，索受拉，塔塔受壓，錨碇受拉拉拔反力材料：纜通常用高強(qiáng)度度鋼絲制成圓形大大纜，加勁梁多采采用鋼桁架或扁平平箱梁，橋塔可采采用鋼筋混凝土或或鋼材跨度：因懸索的抗拉性性能得以充分發(fā)揮揮且大纜尺寸基本本上不受限制，故故懸索橋的跨越能能力一直在各種橋橋型中名列前茅纜塔錨錠加勁梁20HaiboLiuPhD.SWJTU斜拉橋形式：由梁、塔和斜索索組成的組合體系系，結(jié)構(gòu)型式多樣樣，造型優(yōu)美壯觀觀受力：在豎向荷載作用用下，梁以受彎為為主，塔以受壓為為主，斜索則承受受拉力材料：斜索采用高強(qiáng)鋼鋼絲制成，塔多采采用鋼筋混凝土，，梁采用預(yù)應(yīng)力混混凝土梁或鋼箱梁梁斜拉索索塔主梁21HaiboLiuPhD.SWJTU人行橋（pedestrianbridge）上：德國(guó)的兩座人人行橋；左下：倫倫敦的一座人行橋橋；右下：美國(guó)的的一座人行橋造型輕盈別致、線線條流暢、與環(huán)境境協(xié)調(diào)，是其特點(diǎn)點(diǎn)22HaiboLiuPhD.SWJTU開啟橋（活動(dòng)橋））左：伊拉克的一座座平轉(zhuǎn)開啟橋；中中：巴西的一座提提升開啟橋；右：：豎轉(zhuǎn)開啟橋右下：天津塘沽海海門開啟橋（64m）目的和特點(diǎn)：節(jié)省省總造價(jià)，可保證證水上交通；陸地地交通受限制，維維修管理費(fèi)用較高高23HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)橋梁的主要橋型：：·梁橋、剛構(gòu)橋·拱橋·斜拉橋·懸索橋·組合橋1.2橋梁的類型與橋例例24HaiboLiuPhD.SWJTU宋代虹橋虹橋（10321033年），見宋代畫家家張澤端的名畫《清明上河圖》構(gòu)造奇特，采用兩兩套木拱并配以橫橫木，形成穩(wěn)定的的超靜定結(jié)構(gòu)。。25HaiboLiuPhD.SWJTU灞陵橋位于在渭源縣南城門外外的清源河上，是是一座古典純木結(jié)結(jié)構(gòu)臥式懸壁拱橋橋，俗稱“臥橋””，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，工藝藝精巧，已成為渭渭水一大景觀始建于明洪武初年年（1368年），1919年重建，跨度29.5m，高15.4m，寬4.8m；橋底部以十根粗壯壯圓木并列十一組組，從兩岸橋墩逐逐次遞級(jí)，飛挑凌凌空，形成半圓狀狀橋體，橋面有臺(tái)臺(tái)階通道三條，并并配有扶手欄桿，，橋頂為飛檐挑閣閣式廊房，共13間64柱26HaiboLiuPhD.SWJTU趙州橋在隋大業(yè)元年（公公元605年左右），李春在在河北趙縣修建了了趙州石拱橋（又又稱安濟(jì)橋）。該橋凈跨37.02m，寬9m，構(gòu)思巧妙，造型美美觀，工藝精致，，歷1400年而無恙，舉世聞聞名，被譽(yù)為“國(guó)國(guó)際土木工程里程程碑建筑”。27HaiboLiuPhD.SWJTU玉帶橋十七孔孔橋北京頤和園內(nèi)的十十七孔橋建于清乾乾隆年間（17361795年）拱洞從橋中間向兩兩端逐漸收小玉帶橋建于清乾隆隆十五年（1750年）兩端有反彎曲線的的玉石拱28HaiboLiuPhD.SWJTU湖州三橋位于江蘇湖州雙林林鎮(zhèn)，主拱跨12.6m，寬3.5m居中的拱橋大約建建于800年前中國(guó)南方地區(qū)拱橋橋特點(diǎn)29HaiboLiuPhD.SWJTU大渡河鐵索橋建于1706年，長(zhǎng)約103m，寬約2.8m，由13條錨固于兩岸的鐵鐵鏈組成30HaiboLiuPhD.SWJTU錢塘江橋主跨1665.84m，公鐵兩用，由我國(guó)國(guó)橋梁先驅(qū)茅以升升先生主持修建1937年9月通車，同年12月侵華日軍攻陷杭杭州，我國(guó)軍隊(duì)西西撤后將橋炸毀，，1947年3月修復(fù)31HaiboLiuPhD.SWJTU武漢長(zhǎng)江大橋中國(guó)第一座跨越長(zhǎng)長(zhǎng)江的大橋，1957年完成鋼桁架連續(xù)梁橋，，主跨128m，雙層橋面，公鐵兩兩用懸臂拼裝法施工32HaiboLiuPhD.SWJTU南京長(zhǎng)江大橋1968年完成，其材料、、設(shè)計(jì)、施工全部部自己承擔(dān)鋼桁架連續(xù)梁橋，，主跨160m，雙層橋面，公鐵兩兩用懸臂拼裝法施工，，深水基礎(chǔ)施工33HaiboLiuPhD.SWJTU南昆線清水河橋鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土土連續(xù)－剛構(gòu)橋主跨128m，墩高100m，1996年完成34HaiboLiuPhD.SWJTU南昆線板其二號(hào)橋橋采用曲線連續(xù)剛構(gòu)體系，曲線半半徑R=450m我國(guó)鐵路上的第一一座彎梁橋主跨布置為447244m35HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1斯托爾馬橋(Stolma)301挪威19982拉脫圣德橋(Raftsundet)298洛福坦(Lofoten)，挪威19983虎門輔航道橋270珠江，中國(guó)19974瓦羅德2號(hào)橋(Varodd-2)260克里斯蒂安桑德(Kristiamsand)，挪威1994門道橋(Gateway)260布里斯班(Brisbane)，澳大利亞19865奧波托橋(Oporto)250道羅河(DouoEiver)，葡萄牙1991諾日姆伯蘭海峽橋(NorthumBerlandStraitcrossing)250(43孔）新布魯斯維克(NewBrunswick)，加拿大1998斯克夏橋(Skye)250斯克夏島(Skyelaland)，英國(guó)19956黃石長(zhǎng)江大橋245安徽，中國(guó)19967*科羅巴卜圖瓦普橋(Koror-Babelthuap)241太平洋托管區(qū)(Pacifictrust)，美國(guó)19778濱名大橋(Hamana)240靜岡縣(Shizuoka)，日本19769彥島大橋(Hikoshima)236山口縣(Yamaguchi)，日本197510諾達(dá)爾斯弗喬德橋(Norddalsfjord)231索恩-弗喬丹(Sogn-Fjordane)，挪威最大跨徑的混凝土土連續(xù)梁（連續(xù)剛剛構(gòu)）橋36HaiboLiuPhD.SWJTU大跨混凝土梁橋的的長(zhǎng)期撓度問題近10多年來，我國(guó)相當(dāng)當(dāng)多的大跨梁橋在在通車2～5年后出現(xiàn)持續(xù)下?lián)蠐虾涂缰械装彘_裂裂的現(xiàn)象。預(yù)拱度法：傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)方法，按總彎彎矩包絡(luò)圖配筋（（對(duì)預(yù)應(yīng)力及其附附加力進(jìn)行估算）），在懸臂施工狀狀態(tài)，占主體荷載載的恒載彎矩大于于預(yù)加力產(chǎn)生的反反向彎矩，這就導(dǎo)導(dǎo)致成橋后跨中撓撓度的持續(xù)發(fā)展。。零彎矩法：(建議的方法、有成成功設(shè)計(jì)的例子）），從施工順序出出發(fā)，先以懸臂梁梁為基本圖式，通通過預(yù)應(yīng)力手段取取得了力學(xué)上平衡衡，由此不設(shè)預(yù)拱拱度，使施工的立立模安裝標(biāo)高與成成橋標(biāo)高能夠保持持一致。這樣不但但極大的簡(jiǎn)化了工工程控制，而且實(shí)實(shí)踐證明它對(duì)控制制長(zhǎng)期撓度的效果果也十分理想。其他因素：材料，，徐變系數(shù)難以準(zhǔn)準(zhǔn)確考慮，各程序序計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確確…37HaiboLiuPhD.SWJTU成昆鐵路路一線天天橋鐵路石拱拱橋，跨跨度54m有支架（（鋼拱架架）施工工，1966年建成38HaiboLiuPhD.SWJTU雙曲拱河南前河河大橋中國(guó)最大大的公路路雙曲拱拱橋,跨度150m，1970年建成有支架施施工39HaiboLiuPhD.SWJTU四川宜賓賓金沙江江小南門門大橋中承式混混凝土提提籃拱橋橋，跨度度240m，1990年建成，，時(shí)稱““亞洲第第一大中中承式鋼鋼混拱橋橋”勁性骨架架法施工工2001年11月7日4：30分左右橋橋面突然然垮塌40HaiboLiuPhD.SWJTU四川宜賓賓金沙江江小南門門大橋41HaiboLiuPhD.SWJTU重慶綦江新虹橋原虹橋?yàn)闉殇摴芑旎炷料迪禇U拱，，因質(zhì)量量事故于于1999年1月4日整體垮垮塌，死死40人，傷14人，震驚驚全國(guó)新虹橋系系X型鋼筋混混凝土人人行拱橋橋，全長(zhǎng)長(zhǎng)160米，凈跨跨130米，寬7.5米，1999年9月28日開工，，2000年12月峻工并并投入使使用，立立碑紀(jì)念念四川省交交通廳設(shè)設(shè)計(jì)院設(shè)設(shè)計(jì)，大大橋局施施工，““全國(guó)最最老最大大的建橋橋隊(duì)正建建造一座座該隊(duì)建建橋史上上最小但但影響最最大的橋橋”42HaiboLiuPhD.SWJTU四川旺蒼蒼東河大大橋我國(guó)第一一座鋼管管混凝土土系桿拱拱橋跨度115m，1990年建成43HaiboLiuPhD.SWJTU三峽工程程專用公公路黃柏柏河橋上承式鋼鋼管砼拱拱，橋長(zhǎng)長(zhǎng)276.71m，跨度160m轉(zhuǎn)體施工工，1996年竣工44HaiboLiuPhD.SWJTU桁架拱：：貴州劍劍河橋主跨150m，1985年建成45HaiboLiuPhD.SWJTU組合桁架架拱：江江界河橋橋位于貴州州甕安跨度330m，世界上跨跨度最大大的桁架架拱橋懸臂拼裝裝施工1995年建成46HaiboLiuPhD.SWJTU重慶萬(wàn)州州長(zhǎng)江大大橋世界上跨跨度最大大的鋼筋筋混凝土土拱橋，，主跨420m采用勁性性骨架（（含鋼管管混凝土土）和纜纜索吊裝裝方法施施工1997年建成47HaiboLiuPhD.SWJTU斜拉橋19世紀(jì)出現(xiàn)現(xiàn)雛形，，20世紀(jì)中期期出現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)代意義義上的斜斜拉橋，，后期得得到迅猛猛發(fā)展（（全世界界約有400余座，我我國(guó)占大大約1/4）。斜拉橋發(fā)發(fā)展的原原因和條條件結(jié)構(gòu)造型型新穎（（直線感感和柔細(xì)細(xì)感）新材料的的應(yīng)用（（高強(qiáng)鋼鋼絲，特特別是斜斜拉索卷卷材）設(shè)計(jì)理論論和計(jì)算算技術(shù)的的進(jìn)步施工技術(shù)術(shù)的進(jìn)步步經(jīng)濟(jì)效益益（在400～800m跨度內(nèi)具具有很強(qiáng)強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力力）總體趨勢(shì)勢(shì)：稀索索－密索索，混凝凝土斜拉拉橋，造造型多樣樣化技術(shù)問題題：斜拉拉索的防防腐，抗抗風(fēng)抗震震48HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1蘇通大橋1088長(zhǎng)江，江蘇，中國(guó)20072昂船舟大橋1018香港，中國(guó)20093多多羅橋(Tatara)890日本本州四國(guó)聯(lián)絡(luò)線19984諾曼第橋(Normandie)856法國(guó)19945南京二橋628長(zhǎng)江，中國(guó)20006武漢三橋618長(zhǎng)江，中國(guó)20007*青州閩江大橋605福州，中國(guó)20008上海楊浦大橋602上海，中國(guó)19939中央名港大橋(Meiko-Chuo)590日本199610上海徐浦大橋590上海，中國(guó)1997最大跨徑徑斜拉橋49HaiboLiuPhD.SWJTU中外斜拉拉橋跨度度統(tǒng)計(jì)蘇通昂船洲南京三橋橋仁川50HaiboLiuPhD.SWJTU上海南浦浦大橋結(jié)合梁，，主跨423m，1991年51HaiboLiuPhD.SWJTU南京長(zhǎng)江江二橋鋼箱梁，，主跨628m，2000年52HaiboLiuPhD.SWJTU廣西來賓賓紅水河河橋混凝土梁梁，主跨跨96m，1981年53HaiboLiuPhD.SWJTU懸索橋最早的大大跨度橋橋型，依依舊保持持橋梁跨跨度記錄錄與其他橋橋型相比比，懸索索橋的優(yōu)優(yōu)勢(shì)：材料用量量、加勁勁梁截面面，基本本不發(fā)生生變化構(gòu)件設(shè)計(jì)計(jì)，承重重結(jié)構(gòu)在在尺寸方方面不受受限制大纜受力力形式，，受拉，，可充分分發(fā)揮材材料能力力施工，大大纜是現(xiàn)現(xiàn)成的懸懸吊式腳腳手架不足：剛剛度較小小，容易易振動(dòng)54HaiboLiuPhD.SWJTU各國(guó)懸索索橋的主主要特點(diǎn)點(diǎn)美國(guó)：鋼鋼主塔；；直吊索索；非連連續(xù)的桁桁架式加加勁梁；；鋼筋混混凝土橋橋面板；；鑄鋼鞍鞍座和眼眼桿錨拉拉桿；空空中送絲絲法（AS法）歐洲：混凝土土主塔，全焊焊梭狀扁平鋼鋼箱加勁梁；；直吊索和斜斜吊索；AS法日本：鋼主塔塔；直吊索；；桁式加勁梁梁（雙層橋面面）；預(yù)制平平行絲股法（（PS法）中國(guó)：混凝土土索塔；（傾傾向于采用））扁平鋼箱梁梁；垂直吊索索；PS法55HaiboLiuPhD.SWJTU汕頭海灣大橋橋混凝土加勁梁梁，主跨452m，1995年56HaiboLiuPhD.SWJTU西陵長(zhǎng)江大橋橋鋼箱加勁梁，，主跨900m，1996年57HaiboLiuPhD.SWJTU廣東虎門大橋橋鋼箱加勁梁，，主跨888m，1997年58HaiboLiuPhD.SWJTU香港青馬大橋橋鋼箱加勁梁，，主跨1377m，1997年59HaiboLiuPhD.SWJTU江陰長(zhǎng)江大橋鋼箱加勁梁，，主跨1385m，1999年60HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋420萬(wàn)縣，中國(guó)19972克爾克1號(hào)橋(Krk-1)390克爾克島(Krklsland)，南斯拉夫19803江界河大橋330黃河，中國(guó)19954邕江大橋312廣西，中國(guó)19975格萊茲維爾橋(Gladesville)305悉尼(Sydney)，澳大利亞19646艾米贊德橋(PontedaAmizade)290巴拉那河(ParanaRiver)巴西-巴拉圭19647布洛克蘭斯橋(Bolukrans)272布洛克蘭斯(Bloukrans)，南非19838阿拉比達(dá)橋(Arrabida)270奧波托(Oporto)，葡萄牙19639山多橋(Sando)264克拉姆福斯(Kramfors)，瑞典194310拉蘭斯橋(LaRance)261法國(guó)1990世界上最大跨跨徑的混凝土土拱橋61HaiboLiuPhD.SWJTU鋼拱橋在20世紀(jì)30年代，國(guó)外鋼鋼拱橋的跨度度就超過500m在90年代，興起鋼鋼管混凝土拱拱橋目前正熱衷于于鋼拱橋拱橋向大跨度度發(fā)展，重點(diǎn)點(diǎn)在無支架施工方法上62HaiboLiuPhD.SWJTU四川旺蒼東河河大橋，跨度度115m，1990，第一座鋼管管混凝土系桿桿拱橋鋼管混凝土拱拱橋柳州市文惠大大橋，跨度3×180m，1994，第一座中承承式鋼管混凝凝土拱橋63HaiboLiuPhD.SWJTU廣州丫髻沙珠珠江大橋，跨度360m，2000年貴州水柏鐵路路北盤江鐵路路大橋，軌底到峽谷底底深達(dá)280m，跨度236m，轉(zhuǎn)體，2001年武漢江漢三橋橋，跨度280m，2001年鋼管混凝土拱拱橋（續(xù)）宜賓戎州大橋橋，跨度260m，纜索，2004年64HaiboLiuPhD.SWJTU歷史上著名的的鋼拱橋世界上第一座座鋼拱橋，位位于美國(guó)密西西西比圣路易易斯，建于1867-1874年，主跨158.80m雙層橋面，上上層為公路，，下層為雙線線鐵路（使用用至1974年）美國(guó)鬼門（HellGate）橋四線鐵路橋，，主跨298m1916年建成65HaiboLiuPhD.SWJTU歷史上著名的的鋼拱橋美國(guó)新河谷橋橋，1977，518.2m澳大利亞悉尼尼港大橋，1932，503m美國(guó)貝永橋，，1931，503.6m美國(guó)弗里芒特特橋，1973，382.6m66HaiboLiuPhD.SWJTU67HaiboLiuPhD.SWJTUThatcherFerryBridgeinPanamaCalled“bridgeoftheAmericas”byPanamanianpeopleSteelarchedtrussarchwithspanof344m,completedin1962CrossingPanamaCanal68HaiboLiuPhD.SWJTU韓國(guó)傍花大橋橋，主跨540m，2000年美國(guó)羅斯福湖湖橋，主跨330m，1990年日本Kishiwada橋，主跨255m，1993日本Shin-Hamadera橋，主跨254m，199169HaiboLiuPhD.SWJTU廈門鐘宅灣大大橋，主跨208m，2004上海盧浦大橋橋，主跨550m，2003中國(guó)近年來修建的的鋼拱橋——中承式鋼箱提籃拱拱橋云南小灣大橋，主主跨130m，2002上海盧浦大橋，主主跨550m，200370HaiboLiuPhD.SWJTU新型的組合式系桿鋼拱橋中承式鋼桁系桿拱拱橋獨(dú)塔自錨式懸索橋橋斜拉拱橋組合體系系其他的花式橋組合橋等71HaiboLiuPhD.SWJTU新型的組合式系桿桿鋼拱橋重慶菜園壩大橋，，主跨420m，2007廣州新光大橋，主主跨428m，在建美國(guó)Alsea海灣鋼拱橋，主跨137.16m，199172HaiboLiuPhD.SWJTU新型的組合式系桿桿鋼拱橋重慶菜園壩大橋，，主跨420m，2007廣州新光大橋，主主跨428m，200673HaiboLiuPhD.SWJTU重慶朝天門大橋，，2008，552m宜萬(wàn)鐵路萬(wàn)州長(zhǎng)江江大橋，主跨360m的單拱連續(xù)鋼桁梁梁，02年12月開工，2005年6月合龍190米+552米+190米，三跨連續(xù)中承承式鋼桁系桿拱橋橋74HaiboLiuPhD.SWJTU西東1936年建成1989年地震中損傷獨(dú)塔自錨式懸索橋橋，替代東側(cè)的桁桁架橋，2002年動(dòng)工，由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)原因，工程延誤誤，預(yù)計(jì)2012年完工signaturespan廣珠城際鐵路小欖欖水道特大橋主跨220m，在建，施工控制制進(jìn)行中75HaiboLiuPhD.SWJTU舊金山－奧克蘭海海灣橋西東1936年建成1989年地震中損傷獨(dú)塔自錨式懸索橋橋，替代東側(cè)的桁桁架橋，2002年動(dòng)工，由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)原因，工程延誤誤，預(yù)計(jì)2012年完工signaturespan76HaiboLiuPhD.SWJTU韓國(guó)Yeongjong大橋空間纜自錨式懸索索橋，分跨125-300-125m，200077HaiboLiuPhD.SWJTU獨(dú)纜自錨式懸索橋橋，分跨120-300-120m，1987日本大阪konohana（此花）大橋78HaiboLiuPhD.SWJTU馬來西亞SeriSaujana橋斜拉拱橋組合體系系，主跨300m，200279HaiboLiuPhD.SWJTU馬來西亞SeriWawasan橋主跨168.5m，200380HaiboLiuPhD.SWJTU81HaiboLiuPhD.SWJTUAlameda橋，主跨130m，1995西班牙的兩座城市市道路鋼拱橋BachdeRoda-FelipeII橋，主跨130m，199582HaiboLiuPhD.SWJTUJuscelinoKubitschekBridgeinBrazil2002年3×240m83HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁發(fā)展橋跨結(jié)構(gòu)繼續(xù)向大大跨發(fā)展結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造呈呈多樣化發(fā)展橋梁設(shè)計(jì)理論更趨趨完善和合理橋梁CAD技術(shù)應(yīng)用更趨廣泛泛建橋材料向高強(qiáng)、、輕質(zhì)、新功能方方向發(fā)展84HaiboLiuPhD.SWJTUSpanincrementandbridgetypes85HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁建設(shè)的基本目目標(biāo)基本目標(biāo)是適用、安全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、美觀。圍繞這一基本目標(biāo)標(biāo)，橋梁技術(shù)的發(fā)發(fā)展應(yīng)表現(xiàn)在：橋梁具有較大的跨跨越能力和承載能能力；車輛能安全運(yùn)行于于橋上并使旅客有有舒適感；講求經(jīng)濟(jì)效益，力力圖降低造價(jià)；考慮結(jié)構(gòu)與環(huán)境的的協(xié)調(diào)。86HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁學(xué)科的研究及及發(fā)展墩臺(tái)和基礎(chǔ)：總的說來，在橋梁梁墩臺(tái)和基礎(chǔ)技術(shù)術(shù)水平方面，我國(guó)國(guó)僅次于日本。日日本因修建了較多多的海灣、海峽橋橋及大跨懸索橋、、斜拉橋，使其在在施工機(jī)械、大體體積混凝土施工、、無人沉箱、設(shè)置置沉井和地下連續(xù)續(xù)墻等技術(shù)方面處處于世界領(lǐng)先地位位。到了90年代，我國(guó)深基礎(chǔ)礎(chǔ)的施工和技術(shù)水水平僅次于日本，，己進(jìn)入世界先進(jìn)進(jìn)水平。87HaiboLiuPhD.SWJTU材料：橋梁的發(fā)展進(jìn)程表表明，新材料對(duì)其其發(fā)展具有關(guān)鍵性性作用。沒有材料料科學(xué)的發(fā)展，就就不會(huì)有長(zhǎng)大跨及及新橋型的演進(jìn)。。從另一方面看，，正是由于材料科科學(xué)的發(fā)展還不滿滿足橋梁科技進(jìn)步步的需要，一些目目前己經(jīng)可以構(gòu)思思、設(shè)計(jì)的大跨橋橋梁工程，但因沒沒有理想的材料而而難以實(shí)現(xiàn)。由此此可見，新材料確確實(shí)是橋梁的物質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)和重要依托托。橋梁所用材料料主要有兩類，一一為鋼材，另一為為混凝土，目前它它們都是向高強(qiáng)、、輕質(zhì)、新功能方方向發(fā)展。下面簡(jiǎn)簡(jiǎn)介其發(fā)展動(dòng)態(tài)。。88HaiboLiuPhD.SWJTU高性能鋼橋梁用鋼的歷史，表現(xiàn)出一條低碳碳鋼－低合金鋼－－高強(qiáng)度鋼－高性性能鋼的發(fā)展軌跡跡。高強(qiáng)度鋼（HighStrengthSteel,HSS）在材料韌性和可可焊性等方面往往往不盡人意高性能鋼（HighPerformanceSteel,HPS）是一種綜合優(yōu)化化了材料力學(xué)性能能、便于加工制造造、適于低溫和腐腐蝕環(huán)境、具備較較高性價(jià)比的橋梁梁結(jié)構(gòu)用鋼。進(jìn)展：美、日、歐洲從從20世紀(jì)90年代起，開始研究究和應(yīng)用HPS。97年日本“超級(jí)鋼材材”項(xiàng)目，98年中國(guó)“新一代鋼鋼鐵材料重大基礎(chǔ)礎(chǔ)研究”HPS材料特征：化學(xué)成分－碳、磷、硫含量量有顯著的減少，，增加有利于防腐腐蝕和耐候稀有元元素；力學(xué)性能能－對(duì)合金金元素進(jìn)進(jìn)行優(yōu)化化組合，，并采用用Q&T或熱力控控制處理理（TMCP）技術(shù)，，生產(chǎn)出出同時(shí)保保持高強(qiáng)強(qiáng)度、高高韌性和和可焊性性好的細(xì)細(xì)晶粒結(jié)結(jié)構(gòu)鋼；；抗腐蝕和和耐候性性能－通常無無需油漆漆；疲勞性能能－有待更更多試驗(yàn)驗(yàn)89HaiboLiuPhD.SWJTU混凝土:高強(qiáng)混凝凝土高強(qiáng)混凝凝土是相相對(duì)普通通強(qiáng)度混混凝土而而言，其其定義的的確定并并無統(tǒng)一一的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。我國(guó)國(guó)一般把把強(qiáng)度等等級(jí)大于于C60級(jí)的混凝凝土稱為為高強(qiáng)混混凝土，，大于Cl00級(jí)的混凝凝土稱為為超高強(qiáng)強(qiáng)混凝土土；美國(guó)國(guó)ACI363委員會(huì)把把強(qiáng)度超超過4lMPa的混凝土土定義為為高強(qiáng)混混凝土；；而前蘇蘇聯(lián)則把把500號(hào)(相當(dāng)于48MPa)以上的混混凝土稱稱為高強(qiáng)強(qiáng)混凝土土。高強(qiáng)強(qiáng)混凝土土具有抗抗壓強(qiáng)度度高、抗抗沖擊性性能好、、耐久性性強(qiáng)等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。因因用高強(qiáng)強(qiáng)混凝土土建造橋橋梁，不不僅可減減小梁高高、又能能減輕梁梁自重，，從而使使其跨度度增大。。據(jù)國(guó)外外資料統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，預(yù)預(yù)應(yīng)力混混凝土橋橋采用高高強(qiáng)混凝凝土，結(jié)結(jié)構(gòu)截面面尺寸可可減小近近一半，，而構(gòu)件件自重與與鋼構(gòu)件件相當(dāng)，，可提高高經(jīng)濟(jì)效效益30%40%。日本歧歧關(guān)大橋橋?yàn)?48m后張T梁，采用用60MP的高強(qiáng)混混凝土后后，T梁高度降降低12.5%，截面積積減小13.5%。90HaiboLiuPhD.SWJTU混凝土:高強(qiáng)混凝凝土目前，在在實(shí)驗(yàn)室室條件下下，我國(guó)國(guó)己能制制成C100級(jí)凝土，，羅馬尼尼亞可制制成C170級(jí)混凝土土，美國(guó)國(guó)己制成成C200級(jí)混凝土土。在鐵鐵路橋工工程中，，我國(guó)現(xiàn)現(xiàn)澆混凝凝土等級(jí)級(jí)已達(dá)C60C70級(jí)，預(yù)制制的達(dá)C80級(jí)，如衡衡廣復(fù)線線江村橋橋混凝土土設(shè)計(jì)強(qiáng)強(qiáng)度達(dá)80MPa。在結(jié)構(gòu)工工程領(lǐng)域域已達(dá)C100。91HaiboLiuPhD.SWJTU輕質(zhì)混凝凝土凡用輕質(zhì)質(zhì)骨料配配制的混混凝土，，容重在在1620kN/m3(普通混凝凝土容重重為2324kN/m3)，強(qiáng)度等級(jí)級(jí)在C30C50者稱為輕輕質(zhì)混凝凝土。輕輕質(zhì)混凝凝土的骨骨料主要要是以頁(yè)頁(yè)巖鍛燒燒膨脹而而得，其其有陶粒粒型(破碎成粉粉后制成成球鍛燒燒)和非陶粒粒型(頁(yè)巖破碎碎后原狀狀鍛燒)。1965年起，日日本開始始將輕質(zhì)質(zhì)混凝土土用于鐵鐵路橋梁梁制造，，如東北北本線金金山架道道橋和總總武本線線荒川橋橋，其容容重為1620kN/m3，強(qiáng)度等等級(jí)為為40級(jí)。92HaiboLiuPhD.SWJTU輕質(zhì)混混凝土土我國(guó)在在南京京長(zhǎng)江江大橋橋等一一些鐵鐵路橋橋中，，也采采用過過輕質(zhì)質(zhì)混凝凝土，，但使使用并并不普普遍。。這主主要是是輕質(zhì)質(zhì)混凝凝土在在使用用中還還存在在著一一些難難以處處理的的問題題。如如輕質(zhì)質(zhì)混凝凝土自自重雖雖可減減輕，，但其其彈性性模量量為同同等級(jí)級(jí)普通通混凝凝土的的5060%、且徐徐變大大，造造成應(yīng)應(yīng)力損損失也也大。。所以以也有有人認(rèn)認(rèn)為將將混凝凝土等等級(jí)提提高來來減小小斷面面，其其效果果比輕輕質(zhì)混混凝土土好。。這樣樣就出出現(xiàn)一一種趨趨向，，認(rèn)為為輕質(zhì)質(zhì)混凝凝土對(duì)對(duì)中小小跨徑徑鐵路路橋減減輕自自重、、提高高抗震震效能能是有有一定定效果果；但但在大大跨徑徑鐵路路橋梁梁上要要成為為理想想材料料，還還需作作更多多的研研究。。93HaiboLiuPhD.SWJTU絮凝混混凝土土水下絮絮凝混混凝土土可在在水中中緩慢慢地自自行流流平和和密實(shí)實(shí)，能能進(jìn)行行鋼筋筋密集集區(qū)、、狹窄窄斷面面、水水下大大面積積薄板板及小小體積積結(jié)構(gòu)構(gòu)等過過去無無法施施工的的水下下混凝凝土工工程的的施工工。其其工藝藝簡(jiǎn)單單，不不受水水位、、季節(jié)節(jié)等的的限制制。1974年德國(guó)國(guó)首次次研制制成功功專用用外加加劑，，其主主要成成分是是纖維維素醚醚類有有機(jī)水水溶性性高分分子聚聚合物物的抗抗分散散外加加劑。。用它它拌制制的水水下絮絮凝混混凝土土，在在水中中澆注注時(shí)不不易因因周圍圍水流流沖洗洗而分分離，，混凝凝土始始終能能粘成成一體體，從從而達(dá)達(dá)到不不離析析的目目的。。1981年日本本三井井石油油化學(xué)學(xué)工業(yè)業(yè)公司司引進(jìn)進(jìn)德國(guó)國(guó)的技技術(shù)，，并開開發(fā)了了自己己的水水下不不離析析混凝凝土。。目前前，日日本已已有十十余種種抗分分散外外加劑劑投放放市場(chǎng)場(chǎng)，美美國(guó)、、法國(guó)國(guó)等國(guó)國(guó)也都都在開開發(fā)。。94HaiboLiuPhD.SWJTU碳纖維維強(qiáng)化化復(fù)合合材料料1930年代，，美國(guó)國(guó)舊金金山金金門大大橋建建成時(shí)時(shí)，創(chuàng)創(chuàng)下了了橋梁梁史上上跨長(zhǎng)長(zhǎng)1280m的世界界記錄錄。幾幾經(jīng)改改寫，，到20世紀(jì)末末，日日本明明石海海峽橋橋才將將這一一記錄錄改成成1990m。其中，，結(jié)構(gòu)構(gòu)理論論的發(fā)發(fā)展和和材料料強(qiáng)度度的提提高起起了決決定性性作用用。根根據(jù)目目前理理論計(jì)計(jì)算，，鋼懸懸索橋橋的極極限跨跨長(zhǎng)(指橋跨跨結(jié)構(gòu)構(gòu)能支支承自自重的的跨度度)可達(dá)4000m，而到20世紀(jì)末末，實(shí)實(shí)際所所建最最大跨跨長(zhǎng)只只有其其一半半。分分析表表明，，若改改用碳碳纖維維強(qiáng)化化復(fù)合合材料料，懸懸索橋橋的極極限跨跨長(zhǎng)可可比鋼鋼懸索索橋提提高一一倍以以上。95HaiboLiuPhD.SWJTU碳纖維維強(qiáng)化化復(fù)合合材料料可以預(yù)預(yù)言，，纖維強(qiáng)強(qiáng)化復(fù)復(fù)合材材料是是21世紀(jì)橋橋梁新新材料料的發(fā)發(fā)展方方向。。正因因如此此，許許多發(fā)發(fā)達(dá)國(guó)國(guó)家都都在爭(zhēng)爭(zhēng)相研研究、、開發(fā)發(fā)。目目前，，因其其成本本太高高，主主要還還只用用于航航天工工業(yè)，，橋梁梁工程程中只只是極極少量量使用用。國(guó)國(guó)內(nèi)現(xiàn)現(xiàn)已開開展非非金屬屬纖維維加勁勁塑料料預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋的研研究。。其可可作為為我國(guó)國(guó)橋梁梁工程程中開開展碳碳纖維維強(qiáng)化化復(fù)合合材料料研究究的起起步。。纖維維加勁勁材料料的研研究是是21世紀(jì)一一個(gè)重重要的的研究究方向向。96HaiboLiuPhD.SWJTU材料總之，，我國(guó)國(guó)橋梁梁所用用材料料，不不論是是結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼材材、預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼材材、混混凝土土材料料，在在強(qiáng)度度方面面都已已接近近國(guó)外外先進(jìn)進(jìn)水平平；但但在新新型高高強(qiáng)材材料的的品種種、類類型和和使用用上比比國(guó)外外少，，今后后要加加強(qiáng)這這方面面的工工作。。97HaiboLiuPhD.SWJTU計(jì)算機(jī)機(jī)輔助助設(shè)計(jì)計(jì)與結(jié)結(jié)構(gòu)分分析系系統(tǒng)CAD技術(shù)，，即計(jì)計(jì)算機(jī)機(jī)輔助助設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)術(shù)，自自1960年代出出現(xiàn)以以來，，經(jīng)歷歷近40年的發(fā)展，在在工程領(lǐng)域取取得了長(zhǎng)足進(jìn)進(jìn)步，在橋梁梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)應(yīng)用也越來越越廣泛?，F(xiàn)在在，橋梁CAD技術(shù)的主要內(nèi)內(nèi)容有如下五五部分：結(jié)構(gòu)分析、圖圖形繪制、結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工工程數(shù)據(jù)庫(kù)、、專家系統(tǒng)。98HaiboLiuPhD.SWJTU高速鐵路車橋橋耦合動(dòng)力性性能研究隨著鐵路提速速、高速鐵路路與城市輕軌軌的修建，橋橋梁在移動(dòng)列列車荷載下引引起的振動(dòng)問問題往往成為為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)的控制制因素，“車車橋耦合動(dòng)力力學(xué)”便是針針對(duì)上述問題題而產(chǎn)生的一一門新型交叉叉學(xué)科。99HaiboLiuPhD.SWJTU高速鐵路車橋橋耦合動(dòng)力性性能研究研究并建立車車橋耦合動(dòng)力力學(xué)理論，是是解決鐵路提提速、高速鐵鐵路與城市輕輕軌修建帶來來的一系列動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題的的關(guān)鍵，隨著著京滬高速鐵鐵路建設(shè)，在在一系列國(guó)家家攻關(guān)項(xiàng)目的的支撐下，開開展了高速鐵鐵路車橋耦合合動(dòng)力性能的的研究，完成成了大量的理理論分析和數(shù)數(shù)值計(jì)算工作作，并編制了了京滬高速鐵鐵路橋梁動(dòng)力力特性分析及及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。。100HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)工工程研究隨著大跨、超超大跨橋梁的的發(fā)展以及跨跨海橋梁的建建設(shè)，橋梁抗抗風(fēng)問題日益益突出。近年年來，針對(duì)大大跨度懸索橋橋、斜拉橋的的重大工程建建設(shè)，開展了了大量橋梁抗抗風(fēng)性能研究究，對(duì)于諸如如虎門大橋、、汕頭海灣大大橋以及上海海盧浦大橋等等開展風(fēng)洞試試驗(yàn)及理論分分析研究，對(duì)對(duì)這些橋梁的的選型和設(shè)計(jì)計(jì)、施工方法法起到了指導(dǎo)導(dǎo)作用。并在在顫振、抖振振、馳振理論論研究領(lǐng)域取取得了進(jìn)展，，此外，還開開展了斜拉索索雨振的研究究。在此領(lǐng)域域的成果推動(dòng)動(dòng)了大跨橋梁梁的發(fā)展。101HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)抗震震性能研究研究橋梁在地地震波作用下下的動(dòng)力響應(yīng)應(yīng)規(guī)律已成為為近年來橋梁梁抗震分析中中的熱門研究究課題。90年代以來，國(guó)國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域域內(nèi)分析了斜斜拉橋在縱向向地震波入射射下的動(dòng)力響響應(yīng)，并討論論了行波效應(yīng)應(yīng)、地震的豎豎向分量、樁樁—土—結(jié)構(gòu)相互作用用以及多點(diǎn)激激振對(duì)大跨度度橋梁地震響響應(yīng)的影響；；對(duì)于連續(xù)剛剛構(gòu)橋，采用用平面桿系有有限元模型對(duì)對(duì)其地震動(dòng)力力響應(yīng)進(jìn)行分分析，結(jié)果表表明：豎向地地震激勵(lì)對(duì)結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影影響較小，行行波效應(yīng)及土土—樁—結(jié)構(gòu)相互作用用對(duì)結(jié)構(gòu)的位位移、內(nèi)力增增長(zhǎng)顯著。對(duì)于大跨、高高墩連續(xù)梁橋橋空間地震響響應(yīng)進(jìn)行了分分析，結(jié)論是是：地震波相相位差對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)不利，梁的的橫向剛度變變化對(duì)橋梁的的橫向地震響響應(yīng)影響不大大。102HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)施工工力學(xué)及既有有結(jié)構(gòu)性能評(píng)評(píng)估研究大跨、超大跨跨及新型橋梁梁結(jié)構(gòu)由于工工程規(guī)模大、、過程漫長(zhǎng)，，施工期間的的環(huán)境和結(jié)構(gòu)構(gòu)邊界條件和和結(jié)構(gòu)狀態(tài)（（幾何形狀和和物理特性））經(jīng)常變化，，結(jié)構(gòu)荷載和和材料的性能能是時(shí)變的。。最近幾年的的許多工程事事故大都發(fā)生生在施工階段段，雖然其中中有許多責(zé)任任問題，但和和對(duì)施工力學(xué)學(xué)和時(shí)變力學(xué)學(xué)研究與重視視不夠也有很很大關(guān)系。目前，許多大大跨度橋梁施施工開展了施施工控制研究究，但這只是是對(duì)一般工程程設(shè)計(jì)的補(bǔ)充充和一般工程程力學(xué)應(yīng)用的的擴(kuò)展，實(shí)際際上這方面設(shè)設(shè)計(jì)到許多學(xué)學(xué)科的交叉和和綜合發(fā)展。。103HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)施工工力學(xué)及既有有結(jié)構(gòu)性能評(píng)評(píng)估研究既有結(jié)構(gòu)的評(píng)評(píng)估、加固與與合理利用是是目前世界各各國(guó)均十分關(guān)關(guān)注的一個(gè)重重大問題。內(nèi)內(nèi)容包括：結(jié)結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷了了若干年的正正?；蚍钦３Ｊ褂弥?，，其各項(xiàng)功能能發(fā)生的不同同程度退變以以及評(píng)價(jià)其承承載能力、損損傷程度、使使用性能、抵抵抗超載的能能力、剩余壽壽命以及相應(yīng)應(yīng)的可靠性的的方法。在正確評(píng)價(jià)的的基礎(chǔ)上，進(jìn)進(jìn)一步研究了了對(duì)既有結(jié)構(gòu)構(gòu)的加固措施施與方法，并并在實(shí)際工程程中采用了多多種加固措施施，解決了現(xiàn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸輸對(duì)既有橋梁梁的要求。該該領(lǐng)域的研究究正在不斷深深入。104HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁學(xué)科科學(xué)學(xué)研究總之，緊跟世界潮潮流。半個(gè)世紀(jì)以以來，我國(guó)在橋梁梁建設(shè)規(guī)模與水平平、新材料的開發(fā)發(fā)與應(yīng)用、新技術(shù)術(shù)的研究與推廣、、設(shè)計(jì)理論的研究究、計(jì)算機(jī)技術(shù)的的應(yīng)用等各方面均均開展了卓有成效效的工作，取得了了許多重大成果。。建成了一大批具有有世界影響的橋梁梁工程，此處難以以全面論及。隨著著大型跨江、跨海海橋梁結(jié)構(gòu)建設(shè)需需要的日益突出，，如橋梁結(jié)構(gòu)抗風(fēng)風(fēng)、快速交通運(yùn)輸輸條件下的橋梁動(dòng)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)分析計(jì)計(jì)算、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)分析與工程控控制等，對(duì)橋梁結(jié)結(jié)構(gòu)行為理論研究究和應(yīng)用軟件的開開發(fā)與完善等都提提出了更高的要求求。105HaiboLiuPhD.SWJTU對(duì)橋梁工程的總體體把握106HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)1高速鐵路橋梁的特特點(diǎn)2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值二、高速鐵路橋梁梁類型與特點(diǎn)107HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁的特特點(diǎn)高速鐵路的高速度度、高舒適性、高高安全性、高密度度連續(xù)運(yùn)營(yíng)等特點(diǎn)點(diǎn)對(duì)其土建工程提提出嚴(yán)格的要求。。高速鐵路的發(fā)展推推動(dòng)現(xiàn)代鐵路技術(shù)術(shù)的發(fā)展，采用設(shè)設(shè)計(jì)，施工新理念念。橋梁設(shè)計(jì)突出人性性化，滿足適用、、舒適、耐久、環(huán)環(huán)保、便于維修等等方面的要求，從從而體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性。。108HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁的特特點(diǎn)具體而言，高速鐵鐵路橋梁的特點(diǎn)體體現(xiàn)為：1）橋梁所占的比例例大，高架橋、長(zhǎng)長(zhǎng)橋多；2）結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)應(yīng)較大；3）橋上無縫線路與與橋梁及下部結(jié)構(gòu)構(gòu)共同作用；4）剛度大，整體性性能好；5）修養(yǎng)護(hù)的時(shí)間少少；6）重視耐久性，便便于檢查，維修；；7）強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與環(huán)境境的協(xié)調(diào)。109HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁的特特點(diǎn)高速鐵路的自身特特性對(duì)設(shè)計(jì)也提出出了新的要求：1）橋梁具有足夠剛剛度(豎、向、轉(zhuǎn))，結(jié)構(gòu)變形??；2）避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)共共振和較大振動(dòng)；；3）結(jié)構(gòu)耐久性的要要求、便于檢查；；4）力求標(biāo)準(zhǔn)化并簡(jiǎn)簡(jiǎn)化規(guī)格，品種；；5）橋梁與環(huán)境協(xié)調(diào)調(diào)，滿足美觀、降降噪、減振的要求求。110HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載—列車活載歐洲歐洲高速鐵路采用用UIC荷載作為設(shè)計(jì)活載載，是考慮到了與與其他歐洲鐵路網(wǎng)網(wǎng)相接，以及將來來高速鐵路上行走走重型車輛的可能能，UIC活載滿足貨車80-120km/h的重型貨車和高速速輕型客車250-300km/h橋梁設(shè)計(jì)要求。UIC—活載111HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)日本日本采用接近其高高速運(yùn)營(yíng)列車的P（N）荷載作為設(shè)計(jì)活載載，P荷載僅為UIC活載的40%。N標(biāo)準(zhǔn)活載重0系列100系列200系列300系列WIN350500系列23523027529635030016.015.217.011.310.011.2車型最高速度最大軸重2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載—列車活載112HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載中國(guó)客運(yùn)專線中國(guó)高速鐵路采用用ZK荷載作為設(shè)計(jì)活載載，ZK活載為普通鐵路橋橋梁設(shè)計(jì)的中-活載的70%，為歐洲鐵路聯(lián)盟盟UIC活載的80%。ZK—活載113HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載中國(guó)客貨混運(yùn)橋梁荷載按中—活載設(shè)計(jì)，ZK—活載校核。中—活載114HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)2高速鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)荷載中國(guó)臺(tái)灣中國(guó)臺(tái)灣高速鐵路路采用UIC修正荷載作為設(shè)計(jì)計(jì)活載各種荷載相互關(guān)系系（以中-活載為基準(zhǔn)作簡(jiǎn)單單比較）中-活載UIC荷載ZK荷載臺(tái)灣P（N）荷載100%87.5%70%66%35%6060115HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值橋梁剛度要求對(duì)高速鐵路線上單單跨及多跨簡(jiǎn)支梁梁橋的剛度限值的的計(jì)算方法可采用用如下思路確定:1）對(duì)高速鐵路線上上運(yùn)行的車輛按車車輛共振速度和最高設(shè)設(shè)計(jì)速度用整車模型確定其最低剛度要要求；2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)按滿滿足最低剛度要求求設(shè)計(jì)，并計(jì)算其其結(jié)構(gòu)自振頻率；；116HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值3）對(duì)于設(shè)計(jì)好的結(jié)結(jié)構(gòu)，根據(jù)其自振振頻率，計(jì)算橋梁梁及車輛的共振速速度，設(shè)法避開車車輛及橋梁同時(shí)發(fā)發(fā)生共振的結(jié)構(gòu)布布置形式，即在可可能出現(xiàn)車輛和橋橋梁同時(shí)共振的跨跨度范圍，不采用等跨度的橋梁結(jié)構(gòu)布置形形式；4）對(duì)于已設(shè)計(jì)好的的結(jié)構(gòu)，用車—橋耦合振動(dòng)計(jì)算模模型檢算車輛和橋橋梁各自共振速度度時(shí)的列車運(yùn)動(dòng)舒適性與安全全性，對(duì)不能滿足要求求的橋梁進(jìn)行修改改設(shè)計(jì)，直至滿足足舒適性與安全性性的要求。結(jié)構(gòu)變形限值---豎向撓度限值不同速度等級(jí)的鐵鐵路，對(duì)豎向撓度的限限值是不一樣的。。詳細(xì)列出如下。117HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值②京滬暫規(guī)中的梁梁體的豎向撓度限限值(ZK靜載）跨度mL≤2424<L≤80L>80單跨L/1300L/1000L/1000多跨L/1800L/1500L/1000①客專無碴軌道設(shè)設(shè)計(jì)指南梁體的豎豎向撓度限值(ZK靜載）L≤50m，無碴軌道鋪設(shè)后后徐變上拱≤10mmL>50m，無碴軌道鋪設(shè)后后徐變上拱≤L/5000，≤20mm118HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值④200km/h客貨共線暫規(guī)梁體體的豎向撓度限值值(中－活載）⑤鐵路基本規(guī)范梁體的豎向撓度限值(中－活載）簡(jiǎn)支混凝土梁：L/800跨度mL≤2020<L≤5050<L≤7070<L≤96單跨L/1000L/1000L/900L/900多跨L/1400L/1200L/1000L/900跨度mL≤2424<L≤4040<L<96單跨L/1300L/1000L/1000多跨L/1800L/1500L/1200③200～250km/h客專暫規(guī)梁體的豎豎向撓度限值(ZK靜載）119HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值⑥德國(guó)鋪設(shè)無碴軌道的高高速鐵路橋梁，對(duì)橋梁變形的要求，，參照德國(guó)《無碴軌道的總體技技術(shù)規(guī)范技術(shù)通告告》（2002.8.1DBNetzNST）和DIN技術(shù)報(bào)告101：δ=λ（L）δUIC+δK+S≤容許δ=λ（L）δ804L<3.0m時(shí)，λ（L）=0.8L>10.0m時(shí)，λ（L）=0.4以32m梁為例，λ（L）=0.4容許δ的垂直位移取決于于跨度和速度L=32m、v=350km/h時(shí)120HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)結(jié)構(gòu)變形限值---豎向轉(zhuǎn)角限值墩臺(tái)梁體扣件鋼軌道床板道床板θ≤１‰①客專無碴軌道設(shè)設(shè)計(jì)指南梁端的豎豎向轉(zhuǎn)角(ZK靜載）②京滬暫規(guī)中的梁梁端的豎向轉(zhuǎn)角(ZK靜載）L≤80m無規(guī)定L>80，θ≤2‰3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值121HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛度度要求與變形限值值④200km/h客貨共線暫規(guī)梁端端的豎向轉(zhuǎn)角(中－活載）⑤鐵路基本規(guī)范中中梁體的豎向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角(中－活載）無規(guī)定③200～250km/h客專暫規(guī)梁端的的豎向轉(zhuǎn)角(ZK靜載）有碴軌道：θ≤2‰無碴軌道：θ≤１‰路基與橋梁過渡渡段：θ<3×10-3rad；兩梁之間：θ1+θ2<6×10-3rad122HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值⑥德國(guó)考慮沖擊系數(shù)的的UIC71活載和溫度，1）單線橋梁：橋橋梁端頭θ<6.5×10-3rad；中間支點(diǎn)處θ1+θ2<10×10-3rad2）雙線橋梁：橋橋梁端頭θ<3.5×10-3rad中間支點(diǎn)處θ1+θ2<5×10-3rad123HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值兩梁豎向錯(cuò)位對(duì)對(duì)扣件上拔力的的影響其他要求①兩梁豎向錯(cuò)位位■《客專無碴軌道設(shè)設(shè)計(jì)指南》規(guī)定，梁縫鋼軌軌支點(diǎn)相對(duì)位移移不應(yīng)大于1mm■《德國(guó)無碴軌道技技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，設(shè)有縱坡坡的橋梁，由于于活動(dòng)支座產(chǎn)生生水平位移引起起的梁縫兩側(cè)鋼鋼軌支點(diǎn)間的豎豎向相對(duì)位移不不宜大于1mm124HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值②結(jié)構(gòu)變形限值值---橫向力撓度限值值在列車搖擺力、、離心力、風(fēng)力力和溫度的作用用下，梁體的水水平撓度應(yīng)小于于或等于梁體計(jì)計(jì)算跨度的1/4000；③結(jié)構(gòu)變形限值值---豎向自振頻率限限值常用簡(jiǎn)支梁豎向向自振頻率限值值跨徑（m）16202432404856自振頻率限值（Hz）7.56.05.03.753.02.382.18125HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)在高速鐵路線上上，列車對(duì)橋梁梁的動(dòng)力作用增增大，為滿足行行車安全、乘坐坐舒適以及適應(yīng)應(yīng)高速鐵路線路路的構(gòu)造要求，，高速鐵路橋梁梁必須具有足夠夠的強(qiáng)度、更高高的剛度及良好好的穩(wěn)定性，更更大的抗扭能力力和較高的減振振降噪特性。同時(shí)，采用無縫縫長(zhǎng)鋼軌的線路路，其橋梁體系的構(gòu)造應(yīng)能很好好地傳遞列車縱向力力，使列車縱向力力不能過多地分分配給鋼軌。三、世界各國(guó)高高速鐵路橋梁的的結(jié)構(gòu)形式126HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)為滿足以上要求求，國(guó)外一些規(guī)規(guī)定或規(guī)范中對(duì)對(duì)高速鐵路橋梁梁的結(jié)構(gòu)型式提提出了原則性的建議或要求。。國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC776-2《高速和超高速線線路上的橋梁規(guī)規(guī)程》規(guī)定，最適宜的的橋型應(yīng)是橋梁梁上部結(jié)構(gòu)具有有盡可能好的剛剛性，并建議:世界各國(guó)高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）127HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)小跨度橋（L≤20m）的結(jié)構(gòu)形式·帶道碴的正交異異性板·外包混凝土的鋼鋼梁·鋼筋混凝土或預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土板板或T梁·鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)世界各國(guó)高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）128HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)對(duì)中等跨度橋（（20m≤L≤60m）·鋼筋混凝土或預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱箱形梁·鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)對(duì)大跨度橋（L＞60m）·上弦設(shè)有抗風(fēng)聯(lián)聯(lián)結(jié)系的雙線橋橋格構(gòu)梁橋·鋼、鋼筋或預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土拱橋橋世界各國(guó)高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）129HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)隨著建橋水平的的提高及預(yù)應(yīng)力力混凝土結(jié)構(gòu)的的廣泛應(yīng)用，同同時(shí)人類對(duì)環(huán)境境的要求越來越越高，國(guó)外近年年修建的高速鐵鐵路新線，基本本上全部采用鋼鋼筋混凝土及預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。世界各國(guó)高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）130HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)在日本的鐵路新新干線上，除東東海道新干線設(shè)設(shè)計(jì)速度為210km/h外，其余幾條線線的設(shè)計(jì)速度為為260km/h。在這些線上，，橋梁總延長(zhǎng)所所占線路長(zhǎng)度比比重較大，下表表為各條新干線線上橋梁及高架架橋所占比例。。日本新干線上的的橋梁131HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)新干線上的橋梁梁及高架橋所占占比重日本新干線上的的橋梁（續(xù)）橋型東海道山陽(yáng)新干線上越東北新干線東京—新大阪新大阪—岡山岡山—博多大宮—新瀉東京—盛岡延長(zhǎng)km比率%延長(zhǎng)km比率%延長(zhǎng)km比率%延長(zhǎng)km比率%延長(zhǎng)km比率%橋梁5711201231730117515高架橋11622744586221324927956合計(jì)173339457117291626035471132HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)由上表可見，日日本新干線上高高架橋的比率，，在某些段幾乎乎占了線路總長(zhǎng)長(zhǎng)的一半。由于于有這樣多的高高架橋，因此日日本新干線上的的高架橋多采用用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。日本高架橋標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的基本情情況如表3.1，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中橋橋面寬度按表3.2確定。日本新干線上的的橋梁（續(xù)）133HaiboLiuPhD.SWJTU日本新干線上的的橋梁（續(xù)）高架橋標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)的基本情況表表3-1134HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)日本新干線上的的橋梁（續(xù)）高架橋標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)的基本情況續(xù)續(xù)表3-1135HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)新干線表彰高架架橋橋?qū)挘╩）表3-2日本新干線上的的橋梁（續(xù)）136HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)東海道高架橋的的幾種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)形式如下圖所所示日本新干線上的的橋梁（續(xù)）圖3.1日本東海道標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)框架式高高架橋（單位:mm）137HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)續(xù)上圖3.2日本東海道標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)框架式高高架橋（單位:mm）日本新干線上的的橋梁（續(xù)）138HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)形式除高架橋外，日日本新干線上其其它橋梁采用了了上承鋼板梁、、結(jié)合梁、穿式式桁架、鋼筋混混凝土及預(yù)應(yīng)力力混凝土梁，也也有少量拱橋。下表列出了各條條新干線上采用用的混凝土橋與與組合梁橋、鋼鋼橋等各自在除除高架橋外所占占的比例。日本新干線上的的橋梁（續(xù)）139HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)各條新干線上混混凝土橋與其他他橋所占比例表表3-3日本新干線上的的橋梁（續(xù)）140HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)形式上表中的數(shù)據(jù)說說明:除東海道新干線線上采用了較多多的組合梁橋和和鋼橋外，后來來修建的新干線線大量地采用了了混凝土橋，只只在萬(wàn)不得已的的情況下才用組組合梁橋和鋼橋橋。日本新干線上的的橋梁（續(xù)）141HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)形式東海道新干線建建成運(yùn)營(yíng)十年后后，發(fā)現(xiàn)橋梁存存在許多問題，，尤以鋼梁更突突出。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)主主要原因是設(shè)計(jì)計(jì)處理不當(dāng)及橋橋梁振動(dòng)、疲勞勞等原因所致。。另外鋼梁橋的噪噪音比混凝土橋橋也大得多。因此，在后來修修建的幾條新干干線上大量采用用了混凝土橋梁梁，這樣可增增大結(jié)構(gòu)阻尼、、減小橋梁振動(dòng)動(dòng)和噪音、減小小維修工作量。。日本新干線上的的橋梁（續(xù)）142HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)在選擇結(jié)構(gòu)型式式時(shí)，盡量采用用有碴橋面梁。。(德國(guó)DS804規(guī)范規(guī)定，鐵路路橋一般應(yīng)采用用上承式橋，在在任何情況下都都必須設(shè)置道碴碴道床。)日本東海道新干干線上，曾經(jīng)采采用過明橋面鋼鋼梁，但經(jīng)過幾幾年行車后，在在34孔明橋橋面穿穿式板板梁中中，有有8孔在縱縱梁、、橫梁梁端部部腹板板的斷斷面變變化處處出現(xiàn)現(xiàn)向上上斜裂裂縫，，后根根據(jù)裂裂縫發(fā)發(fā)展情情況，，予以以更換換或加加強(qiáng)。。東海海道以以后的的新干干線，，只在在萬(wàn)不不得已已的情情況下下才采采用。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）143HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)主要結(jié)結(jié)構(gòu)形形式在日本本新干干線上上，大大量采采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)計(jì)的的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土橋，，截面面形式式有T梁和箱箱梁。。T梁跨度度在15～45m，雙線線主梁梁片數(shù)數(shù)從3片到8片不等等。主梁截截面形形式以以箱梁梁為主主，在在跨度度較小小、梁梁高較較低的的橋梁梁也使使用少少量的的T梁.從施工工方法法上看看，以以支架架施工工、懸懸臂施施工和和頂推推施工工為主主，預(yù)預(yù)制拼拼裝施施工的的極少少。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）144HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)噪聲解解決方方式高速行行車噪噪音引引起沿沿線居居民強(qiáng)強(qiáng)烈不不滿的的問題題，一一直困困擾著著日本本的新新干線線運(yùn)輸輸。為減少少新干干線橋橋梁的的噪音音，現(xiàn)現(xiàn)在的的做法法是在在高架架橋上上設(shè)隔隔音板板。在鋼梁梁上設(shè)設(shè)隔音音板，，但是是這種種措施施要使使噪音音降至至70dB以下，，目前前來說說是難難以達(dá)達(dá)到的的。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）145HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)為從根根本上上解決決這一一問題題，不不采用用或盡盡量少少采用用鋼及及鋼—混凝土土組合合梁是是一比比較明明智的的決策策。另另外，，無碴碴橋面面梁的的行車車噪音音也比比有碴碴的大大。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）146HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)設(shè)計(jì)速速度250km/h、全長(zhǎng)長(zhǎng)327km的德國(guó)國(guó)漢諾諾威—維爾茨茨堡和和全長(zhǎng)長(zhǎng)104km的曼海海姆—斯圖加加特兩兩條新新干線線上，，共有有橋梁梁359座，總總延長(zhǎng)長(zhǎng)37km。在359座橋中中，152座跨越越公路路，139座跨越越鐵路路，其其余68座為大大型山山谷橋橋和高高架橋橋。從橋梁梁總長(zhǎng)長(zhǎng)與線線路總總長(zhǎng)之之比來來看，，德國(guó)國(guó)高速速鐵路路上