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桥式方案设计-桥式方案设计


桥式方案设计-正文 根据建设单位在桥梁设计任务书中所提的要求(如车辆或列车荷载、行车道宽或股道数、桥下通航净空、设计规范等),在桥渡设计的基础上,针对当时当地造桥条件,为指定的桥位提出各种可能采用的桥式方案(包括桥式、主要尺寸、工程量、主要施工方法、造价、工期、优缺点等),择优推荐于建设单位的全部工作。它是桥梁结构设计的前奏。
进行桥式方案设计需着重研究的造桥条件是:①地质,它将影响墩台基础的位置、类型、深浅、尺寸、施工难易,推力式桥能否采用,以及砂石料能否就近取给等;②地形,影响到墩台和桥身高度、施工场地布置、施工运输、桥跨长度,以及深谷能否一跨跨越等;③气象及水情,影响到每年适宜施工时间的长短及施工费用(如冬季需否防寒设施、雨季是否窝工等);④材料、机具、装备的供应,影响到造桥材料和施工方法;⑤技术力量和熟练工人的配备,决定着所能达到的技术水平;⑥工期,如工期过紧,将迫使某些需要工期长的方案放弃;⑦在桥梁施工阶段对现有交通的处理,如跨河桥的桥下通航、跨线桥的桥下交通、地道桥的桥上运输等,对桥式及施工方法也会有决定性影响;⑧桥梁建筑艺术要求,对城市、市郊和风景区的桥,尤其要考虑和周围环境的协调。
在桥梁上部结构方案中,对中等跨度桥梁,一般需考虑预应力混凝土桥、混凝土拱桥、钢实腹梁桥、钢桁架梁桥等;跨度更大的还需考虑斜张桥、钢拱桥、悬索桥等;跨度小的,石拱桥也可列为方案。若有桥梁标准设计可用,则在方案设计中不可不列。若有条件能采用新材料、新工艺、新技术、新桥式时,更应从推进技术发展和获得长远经济效益等方面考虑,积极推荐。
桥梁下部结构方案,当依据桥址、地形、水深、覆盖层厚度、持力层的性质和洪水流速、流冰、以及有无漂浮物等情况,来选择基础和墩台的形式和位置。
桥梁上部结构每延米的工程数量将随跨度的增大而剧增,但下部结构并不这样。所以,当下部结构的造价较低时,宜减小跨度,借使总造价较低。在河面不宽处,可用三跨跨越,且将中跨布置得较大,以满足通航要求。若河面较宽需采用更多跨数而航道或深水河槽并不稳定时,宜在主槽范围内设等跨。河滩设置路堤易受水害,现今常改用引桥。
对于所提出的每个桥式,可参照已有资料估算工程数量。在资料不足时,要按照所指定的荷载,为所提桥式进行粗略的内力分析,定出主要截面,再估算工程数量,然后在考虑施工方法的情况

下估算造价及工期。
对显然较差的桥式方案,可随时舍弃。对较好的几个方案,应就下列几项评比:①造价;②材料用量,特别是紧缺材料用量;③工期;④运营质量(如能否适应高速行车)及预期养护费;⑤美学考虑;⑥劳动力总耗用量。评比指标尽量用数字表示,但这些数字难期精确,当差别不大时,不应只凭数字作决定。方案编制单位应根据所作的评比提出推荐意见,建设单位将以方案编制单位所提供的材料和意见作为决策的一项主要依据。
参考书目
 铁道部大桥工程局:《武汉长江大桥技术总结》,人民铁道出版社,北京,1958。

桥梁结构设计-桥梁结构设计


桥梁结构设计-正文 根据建设单位的桥梁设计任务书,按照桥式方案设计所选出的桥型而进行的结构设计。
设计内容 ①构造布置和拟定尺寸。按照已选定的最优桥式方案,进行详细的构造布置和拟定全部尺寸。②结构分析。对已确定的结构体系,拟定符合结构实际受力状态的计算图式。然后按照设计规范中规定的各类荷载(见桥梁荷载),采用多种手段(手算、电算、模型试验等)作静力分析,求出结构各部的内力,并根据桥梁所处的环境(如地震区、海湾或峡谷风口区等情况),必要时作动力分析。③检算结构的安全性和使用性能。根据所求得的结构各部内力,按照有关规范的各种规定(如容许应力、容许挠度等),检算结构各部件和联结构造的强度、刚度、稳定性和耐久性。④施工方案编制。包括对施工方法的拟订、施工组织及预算的编制等。由于技术复杂的桥梁(如超静定的预应力混凝土桥)造价和工期都受施工方案的影响,在结构设计阶段均要求做好本项工作。
设计规范 桥梁设计必须遵照有关的技术标准和规范。标准和规范是随着科学技术水平的提高和发展而不断进行修改、补充和订正的,因此它反映一个国家在该学科领域内的水平。中国现行的桥梁设计规范有:铁道部1975年试行的《铁路工程技术规范(第二篇,桥涵)》;交通部1981年颁布的《公路工程技术标准(JTJ1-81)》及1985年颁布的《公路桥涵设计通用规范(JTJ021-85)》等四本(JTJ022-85、JTJ023-85、JTJ024-85)等。
设计规范一般包括设计总则、荷载、各种材料的技术条件要求和各种容许数值、各类结构的构造要求和检算方法等。规范中的条文,有些属于法规性的,必须遵照;有些是在总结以往实践经验,以及在理论和科学试验研究成果的基础上所制订的当前最合理的规定,一般也不得违反。
设计方法 大体有三种:容许应力法、破坏荷载法、极限状态法。①容许应

力法。多年来,各国一直采用以弹性理论为基础的容许应力设计法。中国目前除预应力混凝土桥外,仍按此法设计。容许应力法的各种计算荷载的数值基本上是协定的,并考虑了各种荷载的最不利的组合。在确定材料的容许应力时,考虑了材料的力学性能、构件的受力特点、荷载的组合以及施工方法等。对铁路桥梁,疲劳强度常起控制作用,各种基本容许应力,实质上是以此为依据的。对于出现次数较少的附加或特殊荷载组合,可以把容许应力提高20%乃至50%。②破坏荷载法(见破坏强度设计法)。中国铁路预应力混凝土桥梁从50年代开始制造起,就是引用此法进行设计的。但此法只能验算构件的强度和稳定性。对于使用的性能,如疲劳强度和变形计算,钢筋混凝土构件的裂缝计算,仍需采用容许应力法去解决。③极限状态法(见极限状态设计法)。1978年的《公路预应力混凝土桥设计规范》采用此法。1985年颁布的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTJ023-85)》,对钢筋混凝土和预应力混凝土结构,已采用半概率极限状态设计法。极限状态法不仅考虑了结构的安全性,而且还研究了它的使用性能。极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两大类。承载能力极限状态是指工程结构临近丧失承载能力的状态,例如:整个桥梁的倾覆;由于主要构件控制截面的破坏,或者由于受压构件失稳,或者由于偶然的严重事故造成局部损伤,从而使整个结构或它的大部分处于即将倒塌状态;以及多次往复作用的列车车辆荷载所造成的疲劳破坏等。正常使用极限状态是指工程结构不能再按原设计要求正常使用的状态,例如:桥梁结构的变形(挠度或转角)过大,可能影响行车和旅客舒适;钢筋混凝土桥梁的裂缝过宽,要影响结构的耐久性;构件截面尺寸较小(相对于其长度),将使结构的振动过大等。
参考书目
 中国建筑科学研究院:《建筑结构设计统一标准》,建筑工业出版社,北京,1985。


桥梁施工-桥梁施工


桥梁施工-正文 按照设计内容,建造桥梁的过程。它包括桥梁下部结构施工,上部结构施工和桥梁附属工程的施工。
桥梁下部结构施工 指桥梁基础和桥台、桥墩的施工。桥梁基础按其构造和施工方法分为:明挖基础、桩基础、管柱基础、沉井基础及沉箱基础。明挖基础可敞坡开挖基坑或用围堰围护开挖。桩基一般用锤击打入,或震动下沉,或钻(挖)孔灌注等方法施工。60年代以来,随着水上自升平台、高效能钻挖机械以及泥浆护壁、泥浆排土等新工艺的发展,钻孔灌注桩在桥梁基础中的应

用日益广泛。管柱施工一般靠震动强迫下沉,并在管内用钻、挖、吸等方法清除土石,以减少下沉摩阻力。沉井和沉箱施工,在岸滩或浅水中多用筑岛施工,深水中可用浮运施工。沉井使用抓土机或吸泥机等在沉井内除土,同时排水或不排水下沉。沉箱一般多用人力在高气压下开挖除土,劳动条件差,目前已很少使用。圬工桥墩、桥台多采用就地建造,也可预制构件拼装施工,混凝土高桥墩近来多使用滑升模板就地灌筑。
桥梁上部结构施工 指桥梁上部结构的制造和安装架设,包括钢桥制造和钢桥架设、混凝土桥制造(包括素混凝土桥、钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥)和混凝土桥架设,以及石桥、木桥的施工等。钢桥在工厂内制成杆件或梁段、运至工地拼装架设。混凝土桥可在工厂内预制构件或节段,也可在桥位上灌筑。石拱桥一般用拱架法在桥位上砌筑。木桥加工容易,多在工地制造,安装架设。钢桥架设和混凝土桥架设的施工方法,按桥梁结构在架设施工中受力状态的不同可归纳为:①支架施工法。由支架承重,结构在施工中处于不受力状态。②悬臂施工法。由结构本身承重,其受力状态为悬臂体系。③整体架设法。结构受力状态视架设时采用的支承条件而定。
桥梁附属工程的施工 指桥头引道及导流建筑物的施工。桥头引道的河滩路堤部分应使用透水性强的土质填筑,并用砌石护坡以防冲刷。导流建筑物多在枯水季节,按照设计用柴排、石笼、砌石或混凝土等就地建造。


桥梁基础-桥梁基础


桥梁基础-正文 桥梁最下部的结构。它直接坐落在岩石或土地基上,其顶端连接桥墩或桥台,合称为桥梁下部结构。桥梁基础的作用是承受上部结构传来的全部荷载,并把它们和下部结构荷载传递给地基。因此,为了全桥的安全和正常使用,要求地基和基础要有足够的强度、刚度和整体稳定性,使其不产生过大的水平变位或不均匀沉降。
与一般建筑物基础相比,桥梁基础埋置较深,其原因是:①由于作用在基础上的荷载集中而强大,加之浅层土一般比较松软,很难承受住这种荷载,故有必要把基础向下延伸,使置于承载力较高的地基上;②对于水中墩台基础,由于河床受到水流的冲刷,桥梁基础必须有足够的埋深,以防冲刷基础底面(简称基底)而造成桥梁沉陷或倾覆事故。一般规定桥梁的明挖、沉井、沉箱等基础的基底按其重要性和维修加固难易,应埋置在河床最低冲刷线以下至少2~5米。对于冻胀土地基,基底应在冻结线以下至少0.25米。对于陆地墩台基础,除考虑地基冻胀要求外,还要考虑生物

和人类活动及其他自然因素对表土的破坏,基底应在地面以下不小于1.0米。对于城市桥梁,常把基础顶置于最低水位或地面以下,以免影响市容。基顶平面尺寸应较墩台底的截面尺寸大,以利施工。
在水中修建基础,不仅场地狭窄,施工不便,还经常遇到汛期威胁及漂流物的撞击。在施工过程中如遇到水下障碍,还需进行潜水作业。因此,修建水中基础,一般工期长,技术复杂,易出事故,工程量大,造价常常占到整个桥梁造价的一半,故桥梁基础的修建,在整个桥梁工程中占有很重要的地位。
按构造和施工方法不同,桥梁基础类型可分为:明挖基础、桩基础、沉井基础、沉箱基础和管柱基础。
明挖基础 也称扩大基础,系由块石或混凝土砌筑而成的大块实体基础,其埋置深度可较其他类型基础浅,故为浅基础。它的构造简单,由于所用材料不能承受较大的拉应力,故基础的厚、宽比要足够大,使之形成所谓刚性基础,受力时不致产生挠曲变形。为了节省材料,这类基础的立面往往砌成台阶形,平面将根据墩台截面形状而采用矩形、圆形、T形或多边形等。 建造这种基础多用明挖基坑的方法施工。在陆地开挖基坑,将视基坑深浅、土质好坏和地下水位高低等因素,来判断是否采用坑壁支持结构──衬板或板桩。在水中开挖则应先筑围堰。
明挖基础适用于浅层土较坚实,且水流冲刷不严重的浅水地区。由于它的构造简单,埋深浅,施工容易,加上可以就地取材,故造价低廉,广泛用于中小桥涵及旱桥。中国赵州桥就是在亚粘土地基上采用了这种桥基。
桩基础 由许多根打入或沉入土中的桩和连接桩顶的承台所构成的基础。外力通过承台分配到各桩头,再通过桩身及桩端把力传递到周围土及桩端深层土中,故属于深基础。
桩基础适用于土质深厚处。在所有深基础中,它的结构最轻,施工机械化程度较高,施工进度较快,是一种较经济的基础结构。有些桥梁基础要承受较大的水平力,如桥墩基础要承受来自左右方向的水平荷载,其桩基多采用双向斜桩;而一些梁式桥的桥台主要承受来自一侧的土压力,多采用单向斜桩。如桩径很大,像现在常用的大直径钻孔桩,具有相当大的刚度,则可不加斜桩而做成垂直桩基。
桥梁基础多置于水中,故要求桩材不仅强度高,而且要耐腐蚀。在桥梁中常用的桩材为木材、钢筋混凝土和钢材。由于木材长度有限,强度和耐腐蚀性较低,故木桩多用于中小桥梁,且桩顶必须埋在低水位以下,才能长期保存。钢筋混凝土桩的强度和耐久性均较木桩为优,多用于较大或重要桥

梁,但当遇到含盐量较高的水文地质条件,也有腐蚀问题,应采取防护措施。中国在1908~1912年修建津浦(天津—浦口)铁路洛口黄河桥时,其基础就采用了外接圆直径为50厘米的正五边形钢筋混凝土预制桩,桩长15~17米。自50年代以后,曾广泛采用工厂预制的钢筋混凝土空心的管桩、桩外径多为40和55厘米,如1953~1954年在武汉修建的汉水铁路桥和公路桥,以及60年代修建的南京长江桥引桥的大部分基础均采用这种桩基。此外,钢筋混凝土钻孔灌注桩(也称钻孔桩),近几十年在世界范围内发展很快,如1972年在中国山东北镇建成的黄河公路桥,采用直径1.5米、最大入土深达107米的钢筋混凝土钻孔桩;70年代末在阿根廷建成跨巴拉那河的两座斜张桥,全部采用直径达2.0米,最大入土深达73米的钢筋混凝土钻孔桩。至于钢桩主要是钢管桩及H形钢桩,其强度甚高,在土中穿透能力强,在工业发达国家使用较多,在中国有少数桥梁(如上海黄浦江桥)也使用过。
沉井基础 是一种古老而且常见的深基础类型,它的刚性大,稳定性好,与桩基相比,在荷载作用下变位甚微,具有较好的抗震性能,尤其适用于对基础承载力要求较高,对基础变位敏感的桥梁。如大跨度悬索桥、拱桥、连续梁桥等。
沉箱基础 在桥梁工程中主要指气压沉箱基础。它主要用于大型桥梁,当水下土层中有障碍物而沉井无法下沉,桩无法穿透时;或地基为不平整的基岩且风化严重,需要人员直接检验或处理时,常采用沉箱基础。但沉箱工程需要复杂的施工设备,人在高气压下工作,既不安全,效率也低,其水下下沉深度也受到一定限制,故现今一般较少采用。
管柱基础 是主要用于桥梁的一种深基础,管柱外形类似管桩,其区别在于:管柱一般直径较大,最下端一节制成开口状,在一般情况下,靠专门设备强迫振动或扭动,并辅以管内排土而下沉,如落于基岩,可以通过凿岩使锚固于岩盘;而管桩直径一般较小,桩尖制成闭合端,常用打桩机具打入土中,一般较难通过硬层或障碍,更不能锚固于基岩。大型管柱的外形又类似圆形沉井,但沉井主要是靠自重下沉,其壁较厚,而管柱是靠外力强迫下沉,其壁较薄。
管柱基础适用于较复杂的水文地质条件,尤其在某些特殊条件下,更能显示其广泛适应性。如中国武汉长江桥桥址的水文地质条件为:持力层在水面之下深达40米而洪水期长达8个月,显然对气压沉箱不利;河床覆盖层很浅,不能用管桩基础;基岩表面不平,在同一墩位处高差达5~6米,也不能用沉井基础。在此情况下,以管柱基础最为适宜,它不受水深限制,

且下端可锚固于岩盘,无需较厚的覆盖层维持柱体稳定,而基础是由分散的柱体支承于岩面,故岩面不平也易于处理。
桥梁基础除了上述几种类型外,还可根据不同地质和水文条件而采用一些组合型基础结构。如中国杭州钱塘江桥正桥7~15号墩基础,是在沉箱下接木桩;南京长江桥正桥2号和3号墩,则是钢沉井套预应力混凝土管柱基础。
桥台-桥台


桥台-正文 位于桥梁两端,支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物。其功能除传递桥梁上部结构的荷载到基础外。还具有抵挡台后的填土压力、稳定桥头路基、使桥头线路和桥上线路可靠而平稳地连接的作用。桥台一般是石砌或素混凝土结构,轻型桥台则采用钢筋混凝土结构。
桥台布置 桥台的常用高度不超过10米,少数高达20米左右。一般以桥头路基填土高度确定桥台的高度。桥梁全长在满足桥孔排洪或桥下交通要求的前提下,可在桥头修筑高桥台、高路堤,也可用引桥取代高路堤,延长桥梁长度,这主要取决于桥位附近地形、地质、土石方调配、合理使用土地及环境美化等方面的条件。在采用高桥台、高路堤时,应慎重考虑技术上的安全可靠,以及多占用土地的长期损失,不宜单纯追求节省桥梁工程而压缩桥梁长度。例如,山区跨谷桥不宜在陡峻山坡上修筑高桥台;城市桥梁因取土不易、影响市容,也往往避免高路堤而采用引桥。拱桥桥台须承受拱脚的水平推力,对地基要求较高,采用拱桥跨越V形狭谷,将桥台布置在岩石谷坡上,有利于承受拱脚推力,是往往一种较好的桥式布置。
桥台背后的土压力和基础周围路基填土的重量,势必增大地基中的应力和变形,因而易引起桥台后仰和前移,对建筑在松软地基上的桥台,尤应特别注意。
桥台附近路基,应以砂砾等渗水土填筑,并应加强地表排水,避免雨水渗入路基;或设置盲沟,尽快疏干渗入的水分。在严寒地区,为防止填土冻害,对填料及施工质量更应从严要求。这些措施对保证路堤稳定,减少台后土压,至关重要。
桥台类型 按结构形式,桥台可分为带翼墙和不带翼墙的两大类。
带翼墙的桥台 以采用八字形翼墙(图a)较为普遍。这种翼墙的作用在于:挡住桥台两侧的路基填土,保证桥头路基稳定,并引导水流顺畅地进入桥孔。如对翼墙无导流要求时,也可采用和台身齐平的一字形翼墙桥台。它构造简单、施工放线较方便。为减少桥台工程量,并有效地抵挡台后填土压力,桥台可利用埋入台后路基中的拉杆锚固,做成锚杆式桥台或设锚定板做成锚定板桥台;也可利用填土压重,做成

倒T形桥台;小桥桥台可利用桥跨结构及地面下的支撑相互支持,做成支撑式桥台等。这些桥台均具有轻巧的特点,统称为轻型桥台。如使用得当,都能收到技术上或经济上的较好效果。

桥台
不带翼墙的桥台 在桥台两侧设置锥体填方,其坡面须作必要的防护(如砌石),其作用和八字翼墙相同。铁路桥梁因列车行驶轨道位置固定,需要的台身宽度较窄,台身又往往较高,取消翼墙,代以锥体填方,技术、经济效果较好,故使用较多。不带翼墙的桥台构造形式,常用的有U形、T形、埋置式、耳墙式等多种。① U形桥台(图b)。台身由支承上部结构的前墙和两边侧墙(垂直于前墙)组成U形伸入路堤,侧墙外设置锥体填方。因其结构简单,整体性强,施工简易,故在城市、公路桥梁上用得较多。铁路上只用于桥跨较小的低矮桥台;因台身较窄,当桥台较高时,两边侧墙内侧坡面在下部交遇而变成实体,圬工数量将急剧增加而不经济。②T形桥台。为铁路桥所常用,公路桥和城市桥,则因此种桥台狭窄而不用。台身由前墙和与其垂直的后墙组成T形。前墙支承上部结构;后墙平行线路,墙顶设道碴槽,承托桥跨和路堤间的线路上部建筑;两者用途不同而又形成整体,具有结构合理、适应性较强、圬工量也较省的优点。③埋置式桥台(图c)。因台身埋置于锥体填方内而得名,适用于桥头路堤较高、跨度较大的桥梁,具有台身短、圬工量省的特点。在台顶两侧有带耳墙和不带耳墙的两种形式。耳墙须用钢筋混凝土筑成。为减少并有效地抵抗台后土压,台身一般做成后仰的形式,也称后仰式埋置桥台。在公路桥梁中尚有桩柱式埋置桥台,耳墙做在台帽上,也是一种轻型桥台。埋置式桥台的锥体填方大部伸出桥台前缘,有侵占桥下过水面积、易受水流冲毁的缺点。故埋置式桥台多用于旱桥及桥下水流缓慢的桥梁。在桥跨和台高的搭配上,宜选择较长跨度,避免锥体填土前缘对邻近的桥墩产生单侧斜坡土压。④耳墙式桥台。由两片耳墙及前墙组成,仅有少量台身埋在椎体坡面以下(图d),也具有减少圬工的特点,但钢筋混凝土耳墙构造较复杂,施工也较困难,在中国目前不如前三者使用普遍。


桥墩-桥墩


桥墩-正文 位于桥梁的中间部位,支承相邻两跨上部结构的建筑物。其作用是将上部结构传来的荷载,可靠而有效地传给基础。
桥墩布置 桥墩的位置和桥梁上部结构的分跨布置密切相关,应通过技术经济比较决定(见桥式方案设计)。如跨河桥的桥墩应考虑到深水或不良地基会对桥墩基础施工带来的各种困难,冰凌、漂木

或泥石流,会增加桥墩额外的负荷,布置桥墩时,应特别慎重;地形陡峻的V形深谷,宜以较大跨度跨越,避免在沟底设置高桥墩;当桥下净空无特殊要求,河床及地基情况允许采用浅基础桥墩,或为了美化环境,避免高路堤占地太多而修建的旱桥,则以低墩短跨的桥孔布置为好。
桥墩类型 桥墩分重力式桥墩和轻型桥墩两大类。
重力式桥墩 一般为采用混凝土或石砌的实体结构。墩身上设墩帽,下接基础。它的特点是充分利用圬工材料的抗压性能,借自身的较大截面尺寸和重量承受竖直方向和水平方向的外力,具有坚固耐久,施工简易,取材方便,节约钢材等优点。缺点是圬工量大,外形粗大笨重,减少桥下有效孔径,增大地基负荷;当桥墩较高,地基承载力较低时尤为不利(图a)。

桥墩
重力式桥墩多采用简单的流线型截面形状,如圆端墩、尖端墩、圆角形墩等,以便桥下水流顺畅地绕过桥墩,减少阻水及墩旁冲刷。当水流方向变化不定或与桥梁斜交时,宜采用圆形墩。对受流冰影响的桥墩,应在上游端设破冰棱。非城市的旱桥及不受水流影响的桥墩,则宜采用便于施工的矩形截面。
轻型桥墩 针对重力式桥墩的缺点而出现的桥墩,具有外形轻盈美观,圬工量少,可减轻地基负荷,节省基础工程,便于用拼装结构或用滑升模板施工,有利于加速施工进度,提高劳动生产率等优点,目前正得到迅速发展。实现轻型桥墩的主要途径为:改用强度较高的材料,改变桥墩的结构形式和桥墩受力情况。①空心桥墩。外形似重力式桥墩,但它是中空的薄壁墩。可采用钢筋混凝土现浇或为预应力混凝土拼装结构,较适用于高桥墩。中国襄渝线(襄樊—重庆)紫阳汉水桥,3号墩高70.5米(基顶以上),壁厚60厘米,是中国目前最高的铁路桥墩。联邦德国修建的奥地利欧罗巴桥墩高146米,壁厚仅35~55厘米。②构架式桥墩。以桁架、刚架为主体的轻型桥墩。如铁路桥采用的钢塔架墩(图b),常与明桥面钢梁配合使用,有全桥轻巧,对地基要求低,墩高适应范围大的特点。在城市、公路桥上常采用X形、Y形、V形等刚架式桥墩(图c、d、e),外形优美,结构新颖。这类桥墩并有减小上部结构计算跨度的优点;但结构受力较为复杂,在设计中应予以注意。③薄壁桥墩。多为采用滑模施工的钢筋混凝土结构。因薄壁墩顺桥方向的尺寸纤细,受纵向水平力时易产生挠曲变形,故又称柔性桥墩。利用桥跨结构将若干个柔性桥墩顶和邻近的刚性桥墩(台)顶以铰或固结相连,形成多跨超静定结构,可使全桥纵向水平力主要由刚性桥墩(台)承担,极大地改

善了柔性墩的受力情况,是近年来发展起来的一种墩台新体系。④桩柱式桥墩。为桩式、双柱式、单柱式桥墩(图 f、g、h)的统称。多采用就地灌筑钢筋混凝土建造,也有采用预制构件拼装,或将打入桩组成排架式墩(图f)的。在桩式或双柱墩中,桩(柱)的长细比较大时,也具有上述薄壁桥墩的特点,是柔性桥墩的另一种结构形式。


管柱基础-管柱基础


管柱基础-正文 由钢筋混凝土、预应力混凝土或钢管柱群和钢筋混凝土承台组成的基础结构。也有由单根大型管柱构成基础的。它是一种深基础,多用于桥梁。管柱埋入土层一定深度,柱底尽可能落在坚实土层或锚固于岩层中,其顶部的钢筋混凝土承台,支托桥墩(台)及上部结构。作用在承台的全部荷载,通过管柱传递到深层的密实土或岩层上(见图)。

管柱基础
分类 管柱基础的类型可按地基土的支承情况划分:如管柱穿过土层落于基岩上或嵌于基岩中,则柱的支承力主要来自柱端岩层的阻力,称为支承式管柱基础;如管柱下端未达基岩,则柱的支承力将同时来自柱侧土的摩擦力和柱端土的阻力,称为摩擦式或支承及摩擦式管柱基础。如为多柱式基础,也可以按承台位置的高低分类:当承台位于地面或河床面以下者,称低承台管柱基础;如承台位于地面或河床面以上者,称高承台管柱基础。当河床有冲刷,承台位于最低冲刷线以上者,也应按高承台管柱基础设计计算。
由于管柱直径甚大(中国习惯上做成1.2米以上),虽为高承台基础,仍具有足够的刚度,如无特殊要求(如水平力过大),常在桥梁工程中采用,以省工省料。在地基密实而均匀、桥墩不高的条件下,甚至把承台提高到桥墩墩帽位置,从而省去墩身。
施工特点和计算原则 管柱是在工厂或工地预制的钢、钢筋混凝土或预应力混凝土短管节,在工地接长,用振动或扭摆方法使其强迫沉入土中,同时在管内进行钻、挖或吸泥,以减少下沉阻力。如管柱落于基岩,可利用管壁作套管,进行凿岩钻孔,再填筑钢筋混凝土,使管柱锚于基岩,以增加基础稳定性和支承能力。也有先在地层中钻成大直径孔,再把预制的管柱插入孔中,并在柱壁与孔壁之间压入水泥沙浆,使管柱与土层紧密连接,以提高承载力。管柱内可填充混凝土或钢筋混凝土,甚至作成部分空心体。
由于管柱基础的结构形式和受力状态类似桩基础,故其设计和计算原则与桩基础大致相同。
历史和发展 管柱基础是1955年中国修建武汉长江桥时首先采用的。所用管柱直径为1.55米并通过钻岩锚固于岩盘2~7米深处。南京

长江桥所用管柱直径增至3.0和3.6米,其中9号墩的管柱穿过覆盖层约44米,锚固于基岩 3.5米,共约47.5米,是目前中国最深的管柱基础。1962年建成的向(塘)九(江)铁路南昌赣江公铁两用桥,其基础管柱直径达5.8米,是当前中国直径最大的管柱。在其他国家,管柱基础也在发展。如60年代初建成的委内瑞拉的马拉开波桥,采用直径为1.35米的预应力混凝土管柱;60年代中期荷兰建成的东斯海尔德桥,采用直径为4.26米(14英尺)的预应力混凝土管柱,而70年代巴西瓜纳巴拉湾桥,则使用了直径为1.8米的钢管柱等。
到目前为止,管柱在基础中多为铅直状,但也出现过少数斜管柱基础。如中国京广(北京—广州)铁路正定滹沱河桥墩基础,是由4根直径1.55米、斜度为8:1的斜钢筋混凝土管柱构成。由于斜管柱的施工难度大,故很少采用。在管柱外侧加锁口,则可用于钢锁口管柱围堰或沉井(见围堰)。
参考书目
 H.M.戈洛铎夫,K.C.西林等著,铁道部大桥工程局译:《管柱基础》,科技卫生出版社,上海,1959。


沉井基础-沉井基础


沉井基础-正文 以沉井作为基础结构,将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一个无底无盖的井筒,一般由刃脚、井壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉,达到设计标高后,进行混凝土封底、填心、修建顶盖,构成沉井基础(图1)。

沉井基础
沉井基础的刚性、稳定性、抗震性都较好,有较大的支承面;下沉深度较大,并能在深水中作业;可以穿过不同性质的土层,将基底放置在承载力较大的土层或岩面上。因此,沉井的用途很广,可作为桥梁墩台基础,工业和地下建筑物基础,以及近代海上石油钻井平台基础并兼作储油罐等;在水中施工,可兼作防水围堰;也可和其他类型基础如桩基础组成沉井、桩基组合基础;还可作为矿山、隧道的竖井,给、排水泵房。
沉井类型及构造 沉井按其截面轮廓分,有圆形、矩形和圆端形等三类。①圆形沉井水流阻力小,在同等面积下,同其他类型相比,周长最小、摩阻力相应减小,便于下沉;井壁只受轴向压力,且无绕轴线偏移问题。②矩形沉井和等面积的圆形沉井相比,其惯性矩及核心半径均较大,对基底受力有利;在侧压力作用下,沉井外壁受较大的挠曲应力。③圆端形沉井对支撑建筑物的适应性较好,也可充分利用基础的圬工,井壁受力也较矩形有所改善,但施工较复杂。
就沉井的使用材料分,有木沉井,砖、石沉井,混凝土沉井,钢筋混凝土沉井和钢沉井等。木沉井用木材较多,现很少采用。砖、石沉井过去多用于

中小桥梁。现在常用的是钢筋混凝土沉井,或底节为钢筋混凝土,上节为混凝土的沉井。钢沉井多用于大型浮运的沉井。
沉井的外壁可作成铅直形、台阶形或斜坡形。斜坡形虽可减少周围的摩阻力,但下沉过程中容易倾斜;台阶形便于加高井壁。沉井的内部可根据需要作隔墙,划分成几个取土井,但取土井必须对称设置,以利均衡挖土或纠正偏斜;取土井尺寸,须能容纳机械挖土斗自由上下。如中国九江长江大桥采用圆沉井,直径20米,内设9个井孔,中孔直径5.5米,8个边孔直径3.8米;日本本(州)四(国)联络桥的南北备赞濑户桥7A号墩沉井,桥轴方向长75米,横跨方向59米,高55米,中间设纵横向隔墙,是当前世界大型沉井之一。
沉井制造 陆地下沉井均采用就地制造。在浅水中下沉井需先作围堰,填土筑岛出水面,再就地制造。在深水处下沉井,一般均采用在岸边陆地制造,浮运就位下沉。
就地制造沉井,井壁多为实体,自重较大,而刃脚部分面积小,重心较高,为使其在制造过程中不致因地面下沉引起沉井开裂或倾倒,过去多在地面整平后,先铺垫木,以增加承压面积,再立模板制造沉井。下沉前需边抽垫木,边以砂将刃脚处填实,然后再挖土下沉。现今则用砂土夯实作成刃脚土模,表面抹层水泥,在土模内制造刃脚部分,既节约木料,又简化施工工艺。如中国枝城长江桥引桥桥墩基础的沉井刃脚部分,就是用此法灌筑的。
浮运的沉井,在陆地先做底节,以减轻重量,在浮运到位后再接筑上部。为增加沉井的浮力便于浮运,常采取以下三种方法:①在钢沉井内加装气筒,浮运到位后,在沉井内部空间填充混凝土并接高沉井,为控制吃水深度,可在气筒内充压缩空气,待沉入河底预定位置后,再除去气筒顶盖,挖泥(或吸泥)下沉。此法用钢量大,制造安装都较复杂,宜用于深水大型沉井。美国旧金山奥克兰湾桥,第一次采用此法,该桥最大的沉井为60×28米,内装55个直径4.5米的气筒。中国在南京长江桥也曾使用 18.26×22.42米、底节高11.65米的钢沉井,内有20个直径3.2米的气筒,浮运就位后,以钢筋混凝土将沉井接高至55米,中间隔墙全部用预制件。②将沉井做成双壁式使能自浮,到位后在壁内灌水或灌筑混凝土下沉。这种沉井可用钢、木或钢筋混凝土制造。中国1972年在四川宜宾岷江公路桥,将制造钢丝网水泥船的经验用于造双壁浮运沉井。 沉井外径12米,高7.5米,双壁厚1.3米,网壁厚3厘米,中间一层钢筋网,4~6层钢丝网,上抹水泥砂浆,重60吨,采用岸边制造,滑道下水,拉锚定位,灌水下沉。因这种材质的

沉井具有较高的弹性和抗裂性,以后在四川南充嘉陵江桥、湖南益阳桥都曾使用。③在沉井底部加临时底板以增加浮力,待到位沉入河底后,再拆除底板,挖泥下沉。如因风振而破坏的美国塔科马海峡桥,其水中桥墩基础为钢筋混凝土沉井,尺寸是20.1×36.6米,曾用此法施工。
沉井下沉 分排水和不排水下沉两种,在软弱土层中须采用不排水下沉,以防涌砂和外周边土坍陷,造成沉井倾斜及位移,必要时采取井内水位略高于井外水位的施工方法。出土机械可使用抓土斗、空气吸泥机、水力吸泥机等。近代各国发展用锚桩及千斤顶将沉井压下的方法。此外,还有用大直径钻机在井底钻挖的方法,如日本在圆形沉井内采用臂式旋转钻机,在硬粘土层内开挖,直径可达11米,由沉井外的电视机反映操作情况及下沉速度。
沉井到达设计标高后,一般用水下混凝土封底。井孔是否填充,应根据受力或稳定要求决定,可填砂石或混凝土,但在低于冻结线0.25米以上的部分,应用混凝土或圬工填实。沉井基础的最后一道工序是灌筑顶盖。
减少沉井下沉摩擦力的方法 沉井外壁和土的摩擦力是沉井下沉的主要阻力。为克服这种阻力,一是加大沉井壁厚或在沉井上部增加压重,一是设法减少井壁和土之间的摩擦力。减少摩擦力的方法很多,常用的有射水法、泥浆套法及壁后压气法。①射水法。在沉井下部井壁外面,预埋射水管嘴,在下沉过程中射水以减小周边阻力。②泥浆套法。在沉井井壁和土层之间灌满触变泥浆以减少摩擦力,触变泥浆是用粘性土、水、化学处理剂等按一定配合比搅拌而成,当静置时它处于“凝胶”状态,沉井下沉时它受到搅动,又恢复“溶胶”状态而大大减少摩擦力,在实验室测出其静剪应力约为50~200帕。泥浆套法施工下沉倾斜量小,且易纠正,附近地表几乎无沉陷。从理论上分析,沉井下得愈深愈容易下沉。中国某煤矿有一竖井,外径约9.2米,采用此法下沉深度近200米左右。沉井下沉到设计标高后,为了恢复沉井周边和土层的摩擦力,以增加沉井基础的承载能力,需要压入水泥浆,以破坏及代替泥浆套。此外,此法施工要求严格,井内外水压要相近,防止流砂、涌水破坏泥浆套,一旦遭破坏很难修复。因此,它不适于不稳定土层、漏浆土层以及河床易受冲刷的水中沉井。③壁后压气法。习称“空气幕法”(图2)。在井壁内预埋管路,并沿井壁外侧水平方向每隔一定高度设一排气龛,在下沉过程中,沿管路输送的压缩空气从气龛内喷出,再沿井壁上升,从而减少摩擦力。中国在1975年于九江长江桥引桥沉井基础中曾经试用。初步资

料表明:在粉细砂层及含水量较大的粘性土层中,可以减少摩擦力30%以上,下沉速度加快(与气龛数和喷气量有关),且无泥浆套法的缺点,可在水中施工,不受冲刷的影响。但在卵石层及硬粘土层内效果较差。

沉井基础
参考书目
 唐寰澄:《国内外桥梁基础工程现状和发展》,铁道部科学技术情报研究所,北京,1977。
 刘成宇:《土力学和基础工程》(下册),中国铁道出版社,北京,1981。


沉箱基础-沉箱基础


沉箱基础-正文 以气压沉箱来修筑桥梁墩台或其他构筑物的基础。气压沉箱是一种无底的箱形结构,因为需要输入压缩空气来提供工作条件,故称为气压沉箱或简称沉箱。
特点及作用 沉箱由顶盖和侧壁组成(图1), 其侧壁也称刃脚。顶盖留有孔洞,以安设向上接高的气筒(井管)和各种管路。气筒上端连以气闸。气闸由中央气闸、人用变气闸及料用变气闸(或进料筒、出土筒)组成。在沉箱顶盖上安装围堰或砌筑永久性外壁。顶盖下的空间称工作室。

沉箱基础
当把沉箱沉入水下时,在沉箱外用空气压缩机把压缩空气通过储气筒、油质分离器经输气管分别输入气闸和沉箱工作室,把工作室内的水压出室外。工作人员就可经人用变气闸,从中央气闸及气筒内的扶梯进到工作室内工作。人用变气闸的作用,是通过逐步改变闸内气压而使工作人员适应室内外的气压差,同时又可防止由于人员出入工作室而导致高压空气外溢。
在沉箱工作室里,工作人员用挖土机具、水力机械(包括水力冲泥机、吸泥机)和其他机具挖除沉箱底下的土石,排除各种障碍物,使沉箱在其自重及其上逐渐增加的圬工或其他压重作用下,克服周围的摩阻力及压缩空气的反力而下沉。沉箱下到设计标高并经检验、处理地基后,用圬工填充工作室,拆除气闸气筒,这时沉箱就成了基础的组成部分。在其上面可在围堰保护下继续修筑所需要的建筑物,如桥梁墩台、水底隧道、地下铁道及其他水工、港口构筑物等。
施工方法 沉箱的施工按其下沉地区的条件有陆地下沉和水中下沉两种方法。陆地下沉有地面无水时就地制造沉箱下沉,和水不深时采取围堰筑岛制造沉箱下沉的两种方法。水中下沉有在高出水面的脚手架上或在驳船上制造下沉,和在岸边制造成可浮运的沉箱,再下水浮运就位下沉的两种方法。为保证沉箱平稳下沉,在沉箱内挖土应有一定的顺序。如沉箱内周围土的摩擦阻力过大而不能下沉时,可暂时撤离工作人员,降低工作室内气压,以强迫下沉。
除了在施工后就成为基础一部分的沉箱

外,还有一种可多次使用的轻型沉箱称为可撤式沉箱。修筑基础时它象一只圬工上的罩子,随着圬工面的升高而升高。施工完后,移出基础。这种沉箱上升能力有限,入土深度不大,多用于维修工程。
沉箱病及防护 在沉箱工作室内的工作人员处于高气压的条件下工作,必须有一套严格的安全和劳动保护制度,包括对工作人员的体格检查,工作时间的规定(气压越高,每班工作时间越少),以及工作人员进出沉箱必须在人用变气闸内按规定时间逐渐变压的制度。如加压太快,会引起耳膛病;减压太快,则在高气压条件下血液中吸收的氮气来不及全部排出,形成气泡积聚、扩张、堵塞,会引起严重的沉箱病。
适用范围 沉箱适用于如下情况:①待建基础的土层中有障碍物而用沉井无法下沉,基桩无法穿透时;②待建基础邻近有埋置较浅的建筑物基础,要求保证其地基的稳定和建筑物的安全时;③待建基础的土层不稳定,无法下沉井或挖槽沉埋水底隧道箱体时;④地质情况复杂,要求直接检验并对地基进行处理时。由于沉箱作业条件差,对人员健康有害,且工效低、费用大,加上人体不能承受过大气压,沉箱入水深度一般控制在35米以内,使基础埋深受到限制。因此,沉箱基础除遇到特殊情况外,一般较少采用。
发展简史 沉箱是从潜水钟发展起来的。1841年法国工程师M.特里热在采煤工程中为克服管状沉井下沉困难,把沉井的一段改装为气闸,成了沉箱,并提出了用管状沉箱建造水下基础的方案。1851年J.赖特在英国罗切斯特梅德韦河建桥时,首次下沉了深18.6米的管状沉箱。1859年法国弗勒尔-圣德尼在莱茵河上建桥时,下沉了底面和基底相同的矩形沉箱,以后被广泛应用。
早期的沉箱多用钢铁制造,以后又相继出现石沉箱、木沉箱、钢筋混凝土沉箱等。特大型的沉箱应推1878~1880年法国土伦干船坞钢沉箱,其平面为41×144米。下沉最深的沉箱为1955年位于密西西比河上、跨度 655米的管道悬索桥,因采用了沉箱周围打深井抽水以降低地下水位的措施,使刃脚下工作最低处在静水位以下达44米。
中国最先采用沉箱基础的是京山(北京—山海关)铁路滦河桥(1892~1894年),中国自行设计建造的浙赣(浙江—江西)铁路杭州钱塘江桥(1935~1937年),采用了沉箱下接桩基的联合基础。中华人民共和国成立后,有些桥梁如1955年建成的黎(塘)湛(江)铁路贵县郁江桥也曾使用沉箱基础,但以后逐渐为管柱及其他基础所替代。
除上述气压沉箱外,还有一种被港口部门也称为沉箱的构筑物,其外形象一只有底无盖的箱子,因

其不用压缩空气,可称无压沉箱(图2)。它用钢筋混凝土建造,只能在水中而不能在土中下沉,故它和气压沉箱不同,不能作为深埋基础。一般多用在水流不急,地基或基床不受冲刷,地基沉降小,基础不需埋入土中或对沉降不敏感的构筑物,如港口岸壁、码头、防波堤、灯塔等工程。

沉箱基础
无压沉箱一般在岸边或船坞中制造,然后浮运就位,灌水和填充下沉,使之平稳沉到已整平的地基或抛石基床上。如箱内填砂石,沉箱要作顶盖。在基底土质较差时,也可先在水底挖一浅坑,打下若干基桩,在桩顶处灌筑水下混凝土承台,再将无压沉箱沉至已找平的承台面上,箱周下部也用水下混凝土围护。
参考书目
混凝土桥制造-混凝土桥制造


混凝土桥制造-正文 按设计图纸在工厂预制或在桥位现浇混凝土桥(包括素混凝土桥、钢筋混凝土桥及预应力混凝土桥的构件、梁段或梁片)的生产过程。工厂预制装配式桥的优点是:批量生产成本较低,质量容易控制,施工进度快。最适用于按桥梁标准设计图纸生产中小跨度简支梁。桥位现浇混凝土桥,则容易保持结构的连续性、整体性,不需要预制场地及大型吊装设备,适用于大跨度混凝土桥。
预制工厂的主要设施有:砂石工场(包括采集、筛洗、 级配、 运输等设备),混凝土搅拌站(包括水泥、集料及外加剂的储运、计量、搅拌等设备),钢筋及预应力筋加工设备(包括整直、切断、钢筋焊接和弯钩、钢丝编束、锚具制作、孔道成形、预应力筋张锚、孔道压浆等机具设备),制梁台座(固定台座或流动台车),混凝土灌筑设备(包括模板及混凝土输送、灌筑、振捣、养护等机具),存梁和运梁设备(包括龙门吊机、存梁台座、运梁台车等)。如果桥址离预制工厂较远,运输费用很高,或工点集中,构件较多时,可在桥址附近设临时工场,生产混凝土桥的节段或构件。现浇混凝土桥,可结合桥梁基础和墩台混凝土的施工,设置临时设施进行作业。
预应力混凝土桥的工艺分先张法和后张法两类(见预应力混凝土结构)。先张法先张拉预应力筋再灌筑混凝土,待混凝土达到一定程度后放松预应力筋,利用预应力筋和混凝土的粘结力将预应力传递到混凝土上。其制造工序为:张拉预应力筋、立模、安装钢筋、灌筑混凝土、养护、拆模、放松预应力筋等。后张法先灌筑混凝土后张拉预应力筋。其制造工序为:立模、安装钢筋、孔道成形、灌筑混凝土、养护、拆模、张拉预应力筋、孔道压浆等。桥位现浇混凝土桥一般采用后张法。钢筋混凝土桥的制造工序为:

立模、安装钢筋、灌筑混凝土、养护、拆模等。
桥位现浇混凝土桥的施工方法见混凝土桥架设。
70年代以来,预应力混凝土的工艺不断革新,技术装备日趋完善,高标号混凝土、混凝土外加剂、预制混凝土及搅拌车、泵输送混凝土,以及预应力束及张锚体系的新材料、新工艺,逐步应用到桥梁方面,对提高质量,降低造价,加快施工进度,推动预应力混凝土桥的发展,起了积极作用。


预应力混凝土桥-预应力混凝土桥


预应力混凝土桥-正文 主要承重结构采用预应力混凝土结构的桥梁。预应力混凝土桥出现在20世纪30年代,50年代以来不断取得巨大发展,在中、小跨度范围内现已占绝对优势,在大跨度范围内它正在同钢桥展开激烈竞争(见桥梁工程发展史)。它的主要优点是:节省钢材,降低桥梁的材料费用;由于采用预施应力工艺,能使混凝土结构的工地接头安全可靠,因而以往只适应于钢桥架设的各种不要支架的施工方法,现在也能用于这种混凝土桥,从而使其造价明显降低;同钢桥相比,其养护费用较省,行车噪声小;同钢筋混凝土桥相比,其自重和建筑高度较小,其耐久性则因采用高质量的材料及消除了活载所致裂纹而大为改进。它的缺点是:自重要比钢桥大,施工工艺有时比钢桥复杂,工期较长。但这些缺点属次要问题,且仍在不断得到克服。因此,在50年代以来所出现的一些新型桥梁之中,它的适用范围最广,其发展仍方兴未艾。
横截面形式 小跨度预应力混凝土桥梁的横截面每取板状或T形(见桥梁标准设计);跨度较大时,则宜取箱形。行车道宽度大的公路桥,当跨度超过宽度的2.5~3.0倍时,可用作梁的上翼缘而受力的桥面板有效宽度就接近其全宽,如采用单箱单室截面,它将因腹板用料较省,比采用双室单箱或双箱者经济;如进而采用上宽下窄的倒梯形单箱,可使桥面板的悬臂跨度减短,显著降低其所受荷载弯矩而减少桥面配筋,并可缩小所需墩台的横向支承尺寸及墩台的工程量。为减小自重,大跨度实腹梁常需在三个方向预施应力:即除纵向必需的预应力外,在桥面板中再施加横向预应力以减薄桥面板,并在腹板中施加竖向预应力来减少腹板厚度。
结构体系 实腹梁和梁与墩刚性相连的T形刚构,其构件均以承受弯矩为主,是预应力混凝土桥最适用的形式。当跨度更大时,由于实腹构件自重太大,也有采用桁架梁的。至于其他结构体系,一般也能凭借采用预应力混凝土构件,获得一定的经济效益(见刚架桥、组合体系桥、斜张桥等)。
实腹梁桥 ①简支梁桥。在能整孔

架设时,常被采用。中国预应力混凝土桥的标准设计主要采用简支梁。美国跨越庞恰特雷恩湖的两座平行桥,每座总长均为38公里多,分别为17.1米的简支梁(1956年建),和25.6米的简支梁(1969年)。科特迪瓦阿比让桥(1957年)为8孔跨度46.5米的公铁两用箱形简支梁,箱顶为公路,箱内为窄轨铁路。中国的洛阳黄河公路桥(1976年)为67孔跨度50米的简支梁。
②连续梁桥。梁以数跨为一联,仅在联和联之间及桥台和梁的活动端之间设置桥面伸缩缝,它是近年很受欢迎的一种体系。当跨度小于 100米时,可用顶推法架梁。例如,委内瑞拉的卡罗尼河公路桥(1963年,分跨为 48+4×96+48米),南非联邦象河铁路桥(1976年,11×45+45+11×45米),中国内蒙古包头黄河公路桥(1983年,12×65米,4孔一联)。当跨度较大或墩台较高时,可采用平衡悬臂法(见混凝土桥架设)现浇或拼装(必要时可用临时结构加强桥墩)。例如,法国热讷维耶(Gennevilliers)公路桥(1976年,105+172+74+172+113米),中国湖北沙洋汉江公路桥(1985年,62.4+6×111.0+62.4米)。
③铰式连续梁桥。设置铰的目的是使沿梁弯矩值不致变号,便于配置预应力筋,简化施工,但桥的刚度降低,养护费提高。中国成(都)昆(明)铁路旧庄河桥(1966年,24+48+24米)和孙水河5号桥(1970年,32.3+64.6+32.3米),都是在中跨中央设铰。
④V撑连续梁桥。将墩的上部用两根按V形布置的撑杆代替,从而将连续梁的一个中间支点改为两个,撑杆上端和梁刚性相连。从外形看,可认为这种结构属刚架桥,但从沿梁弯矩分布看,它实质上近于连续梁。如美国长礁(Long Key)桥(1980年,34.4+101×36+34.4米,8孔一联),中国在伊拉克承建的摩苏尔4号桥(1983年,44+10×56+44米,12孔为一联),均为V撑连续梁。
T形刚构桥 简称T构桥。按其发展过程可分为早期T构桥、挂孔T构桥、单铰连续T构桥和反弯点设铰连续T构桥。
①早期 T构桥。在采用平衡悬臂法从一个桥墩现浇或拼装两相邻的主梁时,将墩和梁用预应力固结起来,以增加施工阶段抗倾覆的稳定性。这样,墩和梁就形成一个T构。随着施工的进展,当两相邻的T构在跨中相遇时,便在该处设置永久性剪力铰,这就是早期 T构桥的形式。其优点是主梁弯矩值不变号,便于配筋;缺点是在桥成之后,当混凝土发生不均匀徐变、收缩及遇到温度变化时,在剪力铰处产生附加剪力,使梁承受附加内力,且在活载作用下在梁跨中设铰处产生较大的转折角,对高速行车不利。如联邦德国的沃尔姆斯公路桥(1952年,101.6+114.2+104.2米),荷兰东斯海尔德公路桥(1965年,55孔91.4米)。它们每跨跨中

都有铰。(见彩图)

预应力混凝土桥
②挂孔T构桥。在两个T构之间设一挂孔,这样可以部分地克服早期 T构桥的缺点。如澳大利亚布里斯班河公路桥(1972年,73.2+109.2+146.3+182.9+42.7米),在其第2、第4孔内各有25米的挂孔;中国援助苏丹在瓦德迈达尼修建的青尼罗河桥(1976年,2×25.9+73.0+2×120.0+73.0+2×25.9米),挂孔为25米。中国重庆长江公路桥(1980年,86.5+4×138+156.0+174.0+104.5米),挂孔为35米(见彩图),也是此种体系。

预应力混凝土桥
③单铰连续T构桥。对边跨较短,中跨较长的桥,只在中跨中央设永久性铰,而在其余各跨的T构不设永久性铰,并以另一套配筋将合龙的梁端连成整体,形成连续T构,这是对T构桥的一大改进。如联邦德国本多夫公路桥(1964年,43.0+44.4+70.5+208.0+70.5+44.4+43.0米),日本滨名公路桥(1976年,55+140+240+140+55米),中国台湾圆山公路桥(1977年,75+150+142.5+118+43米)等,均只在中跨中央设铰。
④在反弯点设铰的连续 T构桥。对于跨度相等的多跨桥,将300~600米长度之内的诸跨,按一联连续T构布置,再将各联之间所需的伸缩缝,设置在某一跨度的反弯点附近以铰相连,可使梁在受到活载时的挠度及转折角比其在跨中设铰时改善很多,这又是对T构桥的一种改进。如法国的奥莱龙桥(1966年),正桥跨度79米,共26孔,每4孔为一联,在反弯点处设铰;瑞士的贝肯里德桥(1981年)分跨为35+50+55×55+40米,每480米设一伸缩缝于跨度的1/5点处。
桁架梁桥 以预应力混凝土作为受拉(或拉压)杆件,非预应力的钢筋混凝土作为受压杆件组成。一般先预制杆件,就地浇筑混凝土节点,再在受拉杆件中加预应力;或预制桁段,拼接后再加预应力。1960年联邦德国最早建成芒法尔(Mangfall)连续预应力混凝土桁架梁公路桥,分跨为90+108+90米。苏联萨拉托夫的伏尔加河桥(1965年,106+3×166+106米,挂孔46米),澳大利亚的里普桥(1973年,73.6+182.9+73.6米,挂孔37米),中国的湖北黄陵矶桥(1979年,53+90+53米,挂孔16米,(见彩图),均为预应力混凝土悬臂桁架梁公路桥。
桥梁试验-桥梁试验


桥梁试验-正文 应用测试手段,对桥梁结构的整体或主要部件进行检测,了解桥梁结构及其部件的工作状态和承载能力,以验证桥梁结构的设计计算理论,检验施工质量和发现运用中存在的问题等。
试验任务 ①了解新型桥梁结构的性能及其在荷载作用下的工作状态;②了解结构的承载能力并确定桥梁的运用条件;③对重要桥梁进行竣工检定试验和运营后的定期检定试验(见桥梁检定);④检验桥梁改建或大修加固后的预期效果;⑤分析试验所得数据

,验证桥梁结构设计理论,改进设计计算方法。
试验种类 ①根据加载方法不同可分为静载试验和动载试验。静载试验是将荷载加在桥跨结构的不同位置,在荷载静止状态下测得所需的各种数据;动载试验则是活载在桥上以各种不同速度通过时,测量各种数据的动态变化。②根据测试对象的不同,桥梁试验又可分现场桥梁试验和室内桥梁模型(或部件)试验,前者多用于既有桥梁检定;后者多用于重要的或新型桥梁的设计阶段,必要时还可做模型或部件的破坏性试验。
试验内容 主要有应变、位移和振动的测试。①应变测试。根据应力和应变在一定范围内的线性关系,通过测定应变来计算应力或据以推算其他数值。对钢桥,可借以了解内力、次应力的传递、应力集中状态、桥面应力分布及其与主梁的共同作用情况,以及节点部位的受力状态。对钢筋(或预应力)混凝土桥可借以了解混凝土和钢筋的应力分布,截面的中性轴位置等。对多主梁桥,还可测定其各片梁的荷载分配系数。②位移测试。主要测定桥跨挠度、横向位移、纵向位移、墩顶水平位移、以及混凝土裂纹的变化等。③振动测试。主要测定桥梁(桥跨、桥墩)的振动特性(振幅、波型、频率或周期、阻尼等),以及动载情况下的最大振幅及冲击系数等。
试验设备 桥梁试验用的设备可分为机械式测试仪器,电测仪器和光测仪器三大类。
机械式测试仪器 习称机测仪器。它是最先发展起来的桥梁试验设备,已有百余年的历史。其特点是可靠性高,对环境的适应能力强,整个测试比较简单,易于操作,经济耐用。但和电测仪器相比,它的放大能力有限,灵敏度较低,机械信号的传递和显示、记录的灵活性差;整个测试系统虽比较简单,但其感受机构(即捡拾信号的部分)往往比较笨重,而且一般是逐个就地读数,试验时占用较多的人力,给组织指挥工作带来一定的困难,因而其使用范围受到较大的限制。
桥梁常使用的机械式测试仪器,主要有应变计、位移计和振动仪等三大类。
①应变计。主要有杠杆式应变计、手持式应变计和千分表(或百分表)式应变计等。一般只适用于静载试验。其基本原理是测受力物体两固定点之间(标距)在受力时的微小变化。如果所选的标距比较大,测标距的机构足够灵敏,可测到几个微应变;但由于标距大,所测数值只能反映整个标距内的平均应变值,且使用时受到较大限制。
②位移计。主要有接触式位移计和张线式位移计两种。一般也只适用于静载试验。接触式位移计主要是利用百分表(千分

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