桥基本知识模支架计算

第二讲桥梁与隧道工程
1B413010 掌握桥梁的组成、分类及主要施工技术
1B413011桥梁的组成
桥梁一般由桥墩、桥台和基础这几个部分组成。

1)净跨径梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距，用l 0表示。

对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。

2)总跨径是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径(∑l 0)，它反映了桥下宣泄洪水的能力。

3)计算跨径对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，用l表示。

拱圈(或拱肋)各截面形心点的连线称为拱轴线，计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。

4)桥梁全长简称桥长，是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，以L表示。

对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。

5)桥梁高度简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路路面之间的距离。

桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。

6)桥下净空高度是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，以H表示，它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。

7)建筑高度是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。

公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，对通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。

桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。

8)净矢高是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之连线的垂直距离，以f 0表示；计算矢高是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，以f表示。

9)矢跨比是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高f与计算跨径l之比(f/l)，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。

《公路工程技术标准》，凡是多孔跨径的全长不到8m和单孔跨径不到5m的结构物，均称为涵洞。

1B413012桥梁的分类
(1)桥梁的基本体系
桥梁工程的受力构件，总离不开拉、压、弯三种基本的受力方式，可以归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。

1)梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯能力强的材料(钢、木、钢筋混凝土等)来建造。

2)拱式桥的主要承重结构是拱圈和拱肋。

鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料(如砖、石、混凝土等)、钢筋混凝土、钢材来建造。

3)吊桥用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构，也具有水平反力（拉力）的结构。

(2)桥梁的其他分类简述
1)按用途划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥梁(如通过管路、电缆等)。

2)按桥梁全长和跨径的不同，分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。

3)按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。

4)按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥(立体交叉)、高架桥和栈桥。

5)按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。

1B413013 桥梁基础分类及适用条件
(1)桥梁基础分类：刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等，其中桩基础又包括沉入桩、灌注桩。

(2)适用条件
1)刚性基础：适用于各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。

2)桩基础：按施工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩，其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。

①沉桩：锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土，根据地质条件选用。

②钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层；挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层，如空气污染物超标，必须采取通风措施。

主要在以下条件选用：一是，荷载较大，地基上部土层软弱，采用浅基础或人工地基在技术上、经济上不合理时；二是，河床冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算正确，采用浅基础施工困难或不能保证基础安全时；三是，当地基计算沉降过大或结构物对不均匀沉降敏感时；四是，当施工水位或地下水位较高时。

3)管柱可适用于各种土质的基底，尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。

4)沉井适用于各种土质的基底，在深水、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。

5)地下连续墙适于作为地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺寸大或形状复杂的地下构造物，及适用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。

1B413014 桥梁下部结构分类及适用条件
(1)公路桥梁下部结构分类：1)重力式桥墩；2)重力式桥台；3)轻型桥墩；4)轻型桥台。

(2)适用条件
1)重力式墩、台：这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定。

主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。

梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U形桥台，它适用于填土高度在8～10m以下或跨度稍大的桥梁。

缺点是桥台的两个侧墙之间填土宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水措施。

2)轻形墩台：①梁桥轻形墩、台；柱式桥墩；钻孔桩柱式桥墩；柔性排架桩墩；设有支撑梁的轻型桥台；埋置式桥台；钢筋混凝土薄壁桥台；加筋土桥台。

1B413015 桥梁上部结构的主要施工技术
(1)逐段悬臂平衡施工
平衡悬臂施工可分为：悬臂浇筑法与悬臂拼装法施工
(2)逐孔施工
有两种方式：一种是预制拼装法，分为两种方法：1)预制简支梁逐孔拼装，支点现浇成连续；2)预制单悬臂梁逐孔拼装，接头现浇成连续。

另一种方式是现浇法，即采用满堂支架或少支架梁式移动支架进行现浇。

(3)顶推法施工：按顶推装置和顶推工作可分为单点顶推和多点顶推法。

(4)转体施工：按转动方向分为竖向转体施工法和平面转体施工法。

(5)缆索吊装施工：按其用途和作用可以分为主索、工作索、塔架和锚固装置等四个基本组成部分。

1B413020 掌握常用支架、模板的设计和计算方法
1B413021 常用支架的设计和计算方法
（1）常用支架（拱架）的设计原则
支架整体、杆配件、节点、地基、基础和其它支撑物应进行强度和稳定性验算。

(2)常用支架(拱架)的计算方法
需要考虑设计荷载、预拱度、沉落值等因素。

1)设计荷载
计算支架(拱架)时，应考虑下列荷载组合：计算强度，1、2、3、4、5，验算刚度，1、2、3
①模板、支架和拱架自重；
②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力；
③施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；
④振动混凝土产生的荷载；
⑤其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。

2)施工预拱度的计算
支架(拱架)应预留施工拱度，在确定施工拱度值时，应考虑下列因素，
①支架(拱架)承受施工荷载而引起的弹性变形；
②超静定结构由于混凝土收缩、徐变及温度变化引起的挠度；
③承受推力的墩台，由于墩台水平位移所引起的拱圈挠度；
④由结构重力引起梁或拱圈的弹性挠度，以及1／2汽车荷载(不计冲击力)引起的梁或拱圈的弹性挠度；
⑤受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形；
3)施工预留沉落值的计算，接头承受的非弹性变形，卸落设备的压缩变形，支架基础沉陷。

4)计算支架(拱架)的强度和稳定性时，应考虑作用在支架和拱架上的风力。

设于水中的支架，尚应考虑水流的压力、流冰压力和船只漂流物等冲击力荷载。

5)验算支架(拱架)的刚度时，支架、拱架受载后挠曲的杆件(盖梁、纵梁)，其弹性挠度不超过相应结构跨度的1／400；
1B413022 常用模板的设计和计算方法
(1)常用模板的设计原则
1)宜优先使用胶合板和钢模板。

2)在计算荷载作用下，对模板、支架及拱架结构按受力程序分别验算其强度、刚度及稳定性。

3)模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面美观，线条流畅，可设倒角。

4)结构简单，制作、装拆方便。

(2)常用模板的计算方法
需要考虑设计荷载和模板刚度。

1)设计荷载
计算模板时，应考虑下列荷载：梁板和拱的底模板，计算强度1、2、3、4、7，验算刚度，1、2、7；人行道、柱、梁、板、拱等的侧模板，计算强度，4、5，验算刚度，5；基础、墩台等厚大建筑物的侧模板，计算强度5、6，验算刚度，5。

①模板自重；
②新浇筑混凝土、钢筋混凝土或其他圬工结构物的重力；
③施工人员和施工材料、机具等行走运输或堆放的荷载；
④振动混凝土产生的荷载；
⑤新浇筑混凝土对侧面模板的压力；
⑥倾倒混凝土时产生的水平荷载；
⑦其他可能产生的荷载，如雪荷载、冬季保温设施荷载等。

2)验算模板的刚度时，其变形值不得超过下列数值：
①结构表面外露的模板，挠度为模板构件跨度的1／400；
②结构表面隐蔽的模板，挠度为模板构件跨度的l／250；
③钢模板的面板变形为1．5mm；
④钢模板的钢棱和柱箍变形为L／500和B／500(其中L为计算跨径，B为柱宽)。