长沙理工大学桥梁工程第1篇第1章-概述

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桥梁工程的地位与作用
• 土木工程的分支，交通工程的咽喉； • 桥梁工程占公路总造价的10%~20%； • 国民经济发展的需要，人民生活的需要； • 国防和军事上的需要； • 很多桥梁被建成艺术品，成为城市的标志性建筑，具
有鲜明的时代特征； • 国家主干线的规划与实施，有许多跨大江大河、海湾
海峡、山区峡谷的桥梁需要建设。
H
H
T型刚构M桥V c
(a)
M V
连续刚构桥 d
H M V
H
H
V
V
V
V
(b)
H
H
V
V
V
V
(c) (b)
刚构—连续组合体系e 斜腿式刚构桥 f
(c)
(d)
(d)
(e)
(e)
图 1.5 刚构桥
(f )
(f )
29
图1.5
图1.5
连续刚构： 广东洛溪桥
我国第一座大跨径连续刚构桥， 跨径为65+125＋180＋110m， h支=10m，h中=3.0 m，双 肢薄壁墩, 1988年建成通车。
12
全 桥 结 构
13
路堤
桥台 设计水位
L
通航水位 低水位
h
上部结构
l0 lb
桥墩
锥形护坡 基础
低 水 位：枯水季节的最低水位; 高 水 位：洪峰季节河流中的最高水位; 设计水位：按规定设计洪水频率计算所得的高水位; 通航水位：在各级航道中，保持船舶正常航行的水位。
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路堤
桥台 设计水位
L
通航水位 低水位
-5.000
通航净空：125m×18m 设计最低通航水位：-4.20
南京长江二桥（单位：m）
35
36
（5）悬索桥 (suspension bridge)
① 组成：
塔
塔
柱
柱
缆索
锚
锚
锭
吊杆
锭
② 受力特点：
加劲梁
竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力， 缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力 可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平 反力（拉力）的结构。
6
2020年以前，我国将新增近4万公里 高速公路，百万公里普通公路，需要 建设大量的跨海湾海峡、山区峡谷、 大江大河的超大跨径桥梁。
我国交通建设“7918网”的高速公路规划
7
图
杭州湾跨海大桥，是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，全长36公里，
是目前世界上最长的跨海大桥，
8
苏通长江大桥，连接南通和苏州两市 ，主跨为1088m是钢箱梁斜拉桥 9
颐和园内的玉带桥和十七孔桥
50
福建泉州万安桥，又称洛阳桥, 建于1053-1059年，全长1106米，共47
孔，跨径11—17米，桥宽3.7米，是世界上尚存的最长和工程最艰巨的石梁
桥，万安桥位于洛阳江的入海口处，桥下江底以磐石铺遍，并且独具匠心
地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基形成整体，不仅世界上绝无仅有，千年
32
③ 用材：高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索，主梁用材 有预应力混凝土、钢、钢－混凝土组合（结合、叠合）、钢 －混凝土混合等 ④ 型式： 纵向：三跨双塔式结构、独塔双跨式（稀索桥a，
不等跨斜拉b，斜塔c，斜塔无背索式d） 横向：双索面布置，也有单索面结构。
59.37
59.37
(a)
195
320
(b)
大家好
1
桥梁工程 A
讲课人：易壮鹏
2
第一篇 总 论
第一章 概 述
3
内容提要
➢ 桥梁的基本组成与分类 ➢ 桥梁发展动态
4
桥梁的定义：“桥是跨越障碍的通道”。— 美国《韦氏大词 典》 功能：桥梁是公路、铁路和城市道路的重要组成部分，特别 是 大、中桥梁的建设对当地政治、经济、国防等都具有重 要意义。
➢ 20世纪50年代以后，随着计算机技术和有限元技术的迅速发 展，使得人们能够方便地完成过去不可能完成的大规模结构 计算，这使桥梁工程的发展获得了第三次飞跃。
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一、 我国桥梁建设成就
河北赵县的赵州桥，又称安济桥，为隋大业初年（约公元605年）李春所 建。赵州桥是一座空腹式圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，矢高7.23 米，在拱背上设有4个跨度不等的腹拱，这样做既减轻了桥身自重，又便于 排洪，并且增加了美观。赵州桥因其构思和工艺的精巧而举世闻名。 48
正桥11孔，跨度为3×162+3×162+(180+216+180)+2×126m，架4联
三角形桁架式钢连续梁，3个大孔增设拱系构件加强。主跨216m，为中国
当时铁路钢桥跨度之最。钢梁设双层桥面，上层公路下层铁路。
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芜湖长江公铁两用大桥，主跨为312m的钢桁梁斜拉桥，钢材为14锰
钒铌。
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钱塘江桥位于浙江杭州浙赣铁路上，为中国工程师自己设计并监造的公路 铁路两用简支钢桁梁桥。全长1453米，上层设双车道公路，宽6.1米。
跨自锚式微小推力拱桥e
H
(a)
(c)
R
H
H
(d) 图 1.4
(e)
25
26
丫髻沙大桥 （飞雁式拱桥，76＋360＋76m，桥梁
全长1084m， 2000年建成）
27
（3）刚构桥 (rigid frame bridge)
① 组成：
H
H
梁（或板）与立柱（或竖墙） M
M
V
(a)
V
整体结合在一起的刚架结构，梁
跨度128米，桁高16米。
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南京长江大桥位于南京市，跨越长江的公路铁路两用钢桁架桥。上层为
公路，行车道宽15m，两侧人行道各宽2.25m。下层为双线铁路。正桥有
10孔，共长1576m，包括1孔128m简支桁架梁和3联3孔各160m连续桁
架梁。
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九江长江大桥位于江西九江，跨越长江的公铁两用（4车道加双线）桥。
T型刚构桥： 重庆长江大桥 85.6＋4X138＋156＋ 174＋104.5m，分离双箱。 挂梁（T梁）长30m。 1980年建成。
30
31
（4）斜拉桥 (cable-stayed bridge）
① 组成：
塔
塔
斜拉索
② 受力特点：
主梁
竖向荷载作用下，受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主 梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传 至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一 条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁 内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压 构件。高次超静定结构。
③ 用材：
抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢一混凝
土组合结构等）
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④ 型式： 简支梁桥 连续梁桥 悬臂梁桥 钢桥和钢—混 凝土组合梁桥
V
V
(a )
(c)
(d )
(e)
V
V
(b )
公路路面标高 铁路路面标高
21
飞云江桥 多跨简支梁，全长1721m，分跨为18x51+5x62+14x35(m)，桥面宽13m
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二、 桥梁的分类
★ 1、桥梁按受力体系分类
弯 梁式桥 压 拱式桥 拉 悬索桥
刚架桥：受力状态介于梁桥和拱桥之间 斜拉桥：斜拉索受拉，主梁为多点弹性支撑梁
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（1）梁式桥 (beam bridge) ① 组成：
② 受力特点：
桥墩（台）
主梁
桥墩（台）
在竖向荷载作用下，桥墩和桥台处无水平反力，梁以受 弯为主。
➢ 跨越障碍性质：跨河桥、立交桥、高架桥、栈桥 ➢ 平面布置：正交桥、斜交桥、弯桥。 ➢ 行车道位置：上承式桥、中承式桥、下承式桥。
中承式拱桥
下承式拱桥
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➢ 按桥梁的可移动性：固定桥、活动桥（开启桥、升降桥、 旋转桥、浮桥等）
天津的金汤桥 (平转开启结构,全长76.4米。)
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思考题
➢ 1、桥梁的主要有哪几个组成部分？ ➢ 2、净跨径和计算跨径的区别。 ➢ 3、桥梁按照受力主要划分为哪几类？
万县长江大桥， 劲性骨架钢筋混凝土箱形拱桥，主跨420m
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湖南吉首矮寨特大桥，主跨1176米钢桁梁悬索桥
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第一节 桥梁的基本组成与分类
一、 桥梁的基本组成
四个基本部分：上部结构、下部结构、支座和附属设施
路堤
桥台 设计水位
L
通航水位 低水位
h
上部结构
l0 lb
桥墩
锥形护坡 基础
上部结构：跨越障碍的主要承重结构，也叫桥跨结构. 下部结构：桥墩、桥台、基础. 支 座：设在墩、台顶，用于传力，并保证一定变位. 附属设施：桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡等.
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③ 用材：采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆
④ 型式：单跨式悬索桥a，三跨式悬索桥b
(a)
锚碇
缆索 吊杆
桥塔
加劲梁
(b)
图1.8 悬索 桥
38
明石海峡桥（l=1991m）
39
（6）其它组合体系桥
40
41
2、 桥梁的其它分类简述
➢ 用途：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、 水运桥、管线桥
h
上部结构
l0 lb
桥墩
锥形护坡 基础
净跨径： 设支座桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距； 无支座的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距。
总跨径：多孔桥梁中各孔净跨径的总和。 计算跨径：
设支座桥梁，为相邻支座中心的水平距离，
无支座桥梁为上、下部结构相交面之中心间的水平距离。
15
路堤
桥台 设计水位
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第二节 桥梁发展动态
➢ 桥梁发展的三次飞跃 ➢ 我国桥梁建设成就 ➢ 国外桥梁发展概况
46
桥梁发展的三次飞跃：
➢ 19世纪中叶钢材的出现，随后又出现高强度钢材，使桥梁工 程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。
➢ 20世纪初，钢筋混凝土的应用，以及30年代兴起的预应力混 凝土技术，使桥梁建设获得了廉价、耐久、且刚度和承载力 均很大建筑材料，从而推动桥梁的发展产生第二次飞跃。
和柱的连结处具有很大的刚性，
以承担负弯矩的作用。
H
H
② 受力特点：
V
V
V
V
(b)
在竖向荷载作用下，柱脚处具有水平反力，梁部主要受弯，
但弯矩水平值较同跨径的简支梁小，梁内还有轴压力H，因
而其受力状态介于梁桥与拱桥之间。
③ 用材：钢筋混凝土、预应力混凝土、钢等 28 (c)
H
④ 型式：
M
V
(a)
门式刚架桥
风雨已经证明此法的奇妙和可靠。
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现代桥梁建筑的成就
➢ 钢桥 ➢ 混凝土梁桥 ➢ 拱桥 ➢ 斜拉桥 ➢ 悬索桥
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1.1 钢桥
武汉长江大桥位于武汉市，中国第一座跨越长江的公路铁路两用钢桁架
桥。上层为公路，行车道宽18米，两侧人行道各宽2.25米，下层为双线
铁路。正桥有9孔，共长1155.5米，包括3联3孔平行弦连续桁架，每孔
芦沟桥正名叫广利桥。位于北京市西南 15 公里的永定河上。芦沟桥址 自古以来已是燕蓟地区通往华北平原的渡口。是一座著名的古代联拱大 石桥，全长 266.5 米，宽 9.3 米。桥墩平面为船形，分水尖（船头最 前端接触水面的部分）上包有三角铁，可以斩冰、分水。桥墩和拱圈均 为石砌，石间用腰铁（作接合用类似铁箍的构件）连接，十分牢固。 49
75
303
54
200
(c)
(d)
图1.7 独塔式斜拉桥
ຫໍສະໝຸດ Baidu
33
南京长江二桥
34
生口岛
大三岛
5850
辅助跨
日本多多罗大桥（单(b位) ：m）
图1.24(b)
30500 24650
边跨
+190.550
62800
主跨
30500 24650
边跨
5850
辅助跨
通航净空：净宽≥380m，净高≥24m，设计最高通航水位 7.990 -5.000
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1.2 混凝土梁桥
➢ 跨径：特殊大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。
桥梁按总长和跨径分类（中国，2004规范）
桥梁分类 多孔跨径总长L（m） 单孔跨径L0（m）
特大桥
L≥1000
L0≥150
大桥
100≤L＜1000
40≤L0＜150
中桥
30＜L＜100
20≤L0＜40
小桥
8≤L≤30
5≤L0＜20
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➢ 承重结构材料：圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、 钢桥、钢－混凝土组合桥和木桥。
22
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（2）拱式桥 (arch bridge) ① 组成：
主拱圈
吊 杆
桥墩（台） 纵梁（系杆）
桥墩（台）
② 受力特点：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水 平推力，承重 结构（拱圈或拱肋）以受压为主。
③ 用材：抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土） 和钢筋混凝土、钢等来建造。
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④ 型式： 双曲拱a、 中承式钢管拱c、系杆拱桥d、“飞雁式”三
通车、人）净空界限顶部标高之差。 17
11
1
3
7
f 0 f
2
4
6
5
l l0
10
8 9
净 跨 径：每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离; 计算跨径：相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离; 净 矢 高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离; 计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的
垂直距离; 矢 跨 比：净矢高与净跨径之比,或计算矢高与计算跨径之比.
L
通航水位 低水位
h
上部结构
l0 lb
桥墩
锥形护坡 基础
桥梁全长：有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离；
无桥台的桥梁为桥面系行车道长度。
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桥下净空：为满足通航（行车、行人）的需要和保证桥梁安 全而对上部结构底缘以下规定的空间界限。
桥面净空：桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。 桥梁建筑高度：是上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离； 容许建筑高度：线路定线中所确定的桥面标高，与通航（或