《桥梁工程》教案（版权所有，请勿复制）
郑州大学水利与环境学院李清富
目录
第一章绪论 (3)
第二章桥梁总体规划和设计原则、程序 (7)
第三章作用及作用效应组合 (9)
第四章桥面布置与桥面构造 (13)
第五章混凝土简支梁桥 (16)
第六章圬工和钢筋混凝土拱桥 (36)
第七章混凝土连续梁桥 (57)
第九章桥梁支座 (70)
第十章桥梁墩台 (74)
第一章绪论
本章主要讲述国内外桥梁建设的发展历史以及桥梁的分类与组成，要求学生重点掌握桥梁的分类方法、各组成部分名称与作用。
1.1 概述
1.1.1 桥梁地位和作用
（1）桥梁：当道路通过河流、山谷或与其他路线交汇时，所修建的人工结构物，即道路为跨越障碍物所建造的结构物，成为桥梁（涵洞）。
（2）地位和作用：桥梁是道路的重要组成部分，是确保道路畅通的重要环节，在造价上，桥涵一般占道路总造价的10%-20%,而且大桥往往是道路、公路建设控制工程和施工的关键。在政治、经济和国防上有重要意义，同时与建桥地区经济、工业发展、农业、人民生活等密切相关。
1.1.2 中国桥建史
中国是四大文明古国之一，在世界桥建史上写下了不少光辉灿烂的篇章。我国古代桥梁不但数量惊人，而且类型丰富多彩，几乎包含了近代桥梁中的最主要类型。
（1）史料记载：周文王时代，渭河上架设过大型浮桥；公元35年东汉光武帝时，在今宜都和宜昌之间修建了横跨长江的浮桥。
（2）春秋战国时期：黄河流域遍布梁式木桥。
（3）我国是最早有吊桥的国家：唐朝中期，我国由竹索、藤索发展到用铁链建造吊桥，西方在16世纪才开始建造铁链吊桥，晚中国近千年。四川泸定县的大渡河铁索桥（1706年）：桥跨100M ，宽2.8M，13条锚固于两岸的铁索组成；四川灌县的安澜竹索桥：全长340M ，8孔，最大跨径61M，由24根竹索组成。
（4）石桥：天然石料加工而成，遍布全国各地，数量在古代居首。其中：
石梁桥（代表）：
○11053-1059年，福建泉州的万安桥：长800多米，47孔以磐石铺遍桥位江底，匠心独运的用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体，世界上绝无仅有的造桥方法。
○21240年，福建漳州虎渡桥：长335米，某些石梁长23.7米，宽1.7米，高1.9米，重达200多吨。历史记载：利用潮水涨落浮运架设。
石拱桥（代表）：
○1河北赵县的赵州桥：隋大业初年，李春所创。空腹式圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，拱矢高7.23米。像这样的敞肩拱桥，欧洲19世纪中叶才出现，晚1200年。
（5）组合式梁桥：1169年，广东潮安县湘子桥：长517.95米，19孔，上部有石拱、木梁、石梁等多种形式。中间有18条浮船组成长97.3米的开合式浮桥。历史上最早
的开合式桥，石桥之长，石墩之大，桥型之多，施工条件之难，工程历时之长均为古代建桥史上罕见。
（6）1840年鸦片战争后至新中国成立：桥梁建设大部分是外国投资，洋人设计，外商承包。解放前，公路桥梁多为木桥，年久失修，破烂不堪。当时我国修建的公路钢架桥，吊桥和钢筋砼拱桥等，与当时世界水平相比相去甚远。
（7）新中国成立后：桥梁建设突飞猛进，修复和加固了许多老桥，又修建了大量新桥。
○11957年，武汉长江大桥，“一桥飞架南北，天堑变通途”。公路铁路两用桥全长1670.4米，正桥三联3×128m，连续钢桁梁，双线铁路，上层公路桥面宽18米，两侧各设2.25米人行道。
○2 1969年，南京长江大桥，我国自行设计、施工、建造，国产高强钢筋。公铁两用桥，上层公路，下层铁路。铁路部分全长6772米，公路部分全长4589米。正桥除北岸第一孔为128米简支钢桁梁外，其余9孔3联3×160米的连续钢桁梁。我国建桥技术达到国际水平。我国桥梁史上一个重要标志。
○31958年以来：因地制宜修建了大量的石拱桥，有的跨径已超过100米，1969年我国首创双曲拱桥，最大跨径达到150米。全国各地建造了许多各具特色的拱桥。
在拱桥施工技术方面，除了有支架施工，对于大跨径拱桥，广泛采用了无支架施工。
钢筋砼与预应力砼梁式桥，刚架桥获得了很大进展。中小型梁式桥设计实现了标准化，跨径进一步增大，施工技术越来越先进。最近几年，一些适合大跨度的桥梁型式相继建成。
（8）进一步发展：材料多样化，桥型多样化，大跨度，施工机械化，设计标准化，电算化，管理科学化。
1.1.3 国外桥建史
早在罗马时代，欧洲的石拱桥艺术在世界桥梁史上抒写了灿烂的篇章。意大利文艺复兴后，特别是18世纪工业革命，促进了工业的发展，促进了桥建技术方面的空前发展。（1）圬工拱桥：1855年起法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的拱桥。1899-1903年在卢森堡建成了跨度为84米的石拱桥。1870年德国建造了一批水泥砼拱桥。1946年瑞典建成了目前世界上跨度最大的石拱桥。
（2）钢筋砼拱桥：从19世纪末到20世纪50年代，钢筋砼拱桥无论在跨度，结构体系和主拱圈界面形式上均有很大发展。1873年法国的约瑟夫莫尼尔首创建成了跨度为390米的柯尔克大桥。
（3）钢筋砼和预应力砼梁桥：从小跨径到大跨度发展，钢筋砼梁桥自重大，跨度小。预应力砼桥发展较快：1928年法国福莱西奈将预应力技术付诸实施，1948年，法国用预应力修复了马恩河上的五座桥梁。1952年，西德莱茵河上的沃伦姆斯桥；1962年，莱茵河上的本道尔夫桥，悬臂施工，中跨208米；1976年，日本连续钢架桥－浜名大桥，55米+140米+240米+140米+55米；1980年菲律宾的科勒－巴贝尔塞浦桥，
中跨240.8米。连续梁桥，采用顶推法施工。
（4）吊桥和斜拉桥：世界上第一座有钢筋砼主梁的斜拉桥为1925年西班牙的跨越谭伯尔河的水道桥，跨度60.35米。1962年，委内瑞拉马拉开波湖大桥，预应力砼斜拉桥，主桥跨径160+5×235+160（M）；西班牙的路那巴里噢斯桥，中跨跨径440米，采用双面辐射型密索布置，斜拉桥；1937年，美国旧金山金门大桥，主跨达1280米，钢吊桥。
（5）国外桥建发展方向：
材料：砼向轻质、高强、耐久方面发展（高性能砼）；预应力筋，高强、低松弛、耐腐蚀、强粘结、便于拼接。
施工方法：快速简便，工业化制造，采用大型架设、起吊机具。
设计方面：40米跨度以内，趋于标准化，80米以上和稍大跨度，重点采用个别优化设计和构造方案，以利于总结经验，不断提高经济指标。
设计理论：容许应力→极限状态→概率极限状态；简化平面设计→空间立体→优化设计1.2 桥梁的组成和分类
1.2.1 桥梁的基本组成部分和作用
（1）基本组成和作用
○1上部结构（又称桥跨结构）：线路中断时跨越障碍的建筑物，包括承重结构和桥面系。主要承受车辆和人群荷载，并通过支座把荷载传递给桥墩、桥台。
○2下部结构（包括桥墩、桥台）：支撑上部结构的建筑物，并把上部结构传来的荷载连同自身重量较均匀的传递给基础。同时桥墩还起着联系相邻桥跨的作用，桥台起着与道路衔接的作用。
○3基础：介于下部结构和地基之间的结构物。承受上部结构、下部结构传来的荷载，并将荷载连同自身重量传递给地基。
○4附属工程：护坡、护岸及各种导流工程等。防止路堤被水冲刷，维护路堤边坡稳定，引导水流顺畅通过桥孔等。
（2）桥梁结构主要组成名称、术语和主要尺寸
○1净跨径：梁桥，设计洪水位上相邻两个桥墩或桥台之间的净距；对于拱桥，每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。
2.总跨径：各孔净跨径的总和，又称桥梁孔径，反映桥下泄洪能力。
○
○3计算跨径：有支座的桥梁，指桥跨相邻两支座中心的距离，拱桥为两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。
○4拱轴线：拱圈各截面形心点的连线。
○5桥梁全长：两个桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道全长。○6桥梁高度：桥面与低水位之间的高差或桥面与桥下线路路面之间的距离。
○7桥下净空高度：设计洪水位或计算道航水位至上部结构最下缘之间的距离。
○8建筑高度:行车路面或轨顶标高至上部结构最下缘之间的距离。
○9净矢高：从拱顶截面下缘到相邻两拱脚截面下缘最低点之间连线的垂直距离。
10计算矢高：拱顶截面形心点到相邻两拱脚截面形心连线的垂直距离
○
11矢跨比：计算矢高与计算跨径之比
○
12标准跨径：对于梁桥为桥墩中心线之间或桥墩中心线至桥台台背前缘的距离，对于拱桥，○
同净跨径。
13涵洞：宣泄路堤下水流的构造物。
○
1.2.2 桥梁的主要类型
（1）按受力体系分类：
①梁式桥（Beam Bridge）：垂直荷载作用下无水平反力结构。主要承重构件为梁或板，梁式桥属于受弯构件，在拉区配主筋承受拉力。梁式桥又分为简支梁桥，悬臂梁桥和连续梁桥三种基本类型。
②拱桥(Arch Bridge)：竖向荷载作用下，墩台承受较大水平推力，主要承重结构是拱圈或拱肋，弯矩和变形较小，以受压为主。拱桥按行车系位置不同可分为上承式、下承式和中承式三种类型。
③刚架桥(Rigid-Frame Bridge)：上、下部结构连成整体，梁柱连接处具有很大刚性。在竖向荷载作用下，墩台承受竖向反力、弯矩和水平力，属于压弯构件。
④缆索承重桥(Cable Supported Bridge)：自重轻，刚度差，较大变形和振动。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大拉力。或者缆索直接承受拉力，具有水平反力的结构。
⑤组合体系桥(Combined Bridge)：梁、拱、吊不同组合。梁-拱组合、梁-索组合。
（2）其他分类：
①按用途分：公路、铁路、公铁两用、农用桥、人行桥、运水桥
②按全长和跨径分：特大桥、大桥、中桥和小桥。
③按主要承重结构材料分：圬工、钢筋砼、预应力砼、钢桥
④按跨越障碍物的性质分：跨河、线、高架桥、栈桥
⑤按上部结构的行车道位置分：上承式、中承式和下承式
⑥按使用性质分为：临时、半永久、永久、浮桥、开启桥、漫水桥
⑦按梁轴线与河流相交的角度分：正交和斜交桥。
习题1
1. 桥梁主要由哪几部分组成？各部分作用是什么？
2. 简述桥梁的分类。
3. 解释桥梁工程常用名词和术语。