长沙理工大学《桥梁工程B》

土木与建筑学院桥梁工程系桥梁工程B复习大纲土木与建筑学院桥梁工程系第一篇总论第一章概述桥梁的定义：跨越障碍(如江河、沟谷或其它线路等)的具有承载能力的人工结构物。桥梁的作用：①保证桥上车辆、行人的通行；②保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆和行人的通行。土木与建筑学院桥梁工程系土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁的基本组成上部结构（superstructure)：线路中断时跨越障碍的主要承重结构，也称桥跨结构。下部结构（substructure)：桥墩、桥台和基础支座（bearing）：传力、变位作用附属设施（accessory）：桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡、护岸、导流结构物等Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述下部结构(substructure)桥墩：设置在桥中间部分；桥台：设置在桥两端,与路堤相连接。支承上部结构,并将恒载和车辆等活载传至基础的结构物。桥台除上述作用外,还抵御路堤土压力,防止路堤填土的坍落。墩台基础：墩(台)底部的奠基部分,承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载。Lk土木与建筑学院桥梁工程系图1-1-2拱桥概貌ffl730109845261110l1.拱圈；2.拱顶；3.拱脚；4.拱轴线；5.拱腹；6.拱背7.变形缝；8.桥台；9.基础；10.锥坡；11.拱上结构。土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述低水位(lowwaterlevel)——枯水季节的最低水位。高水位(highwaterlevel)——洪峰季节河流中的最高水位。设计水位(designedwaterlevel)桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。通航水位(navigablewaterlevel)在各级航道中，能保持船只正常航行时的水位。Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述净跨径l0(clearspan)：对于设支座的桥梁，为设计洪水位上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距；对于不设支座的桥梁，为上下部结构相交处内缘间的水平间距。ffl730109845261110lllL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述总跨径∑l0(totalspan)：多孔桥梁中各孔净跨径的总和，反映桥下渲泄洪水的能力。通常用∑l0表示。Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述计算跨径l(computedspan)：对于具有支座的桥梁，为桥跨结构相邻两个支座中心的水平距离；对于不设支座的桥梁，为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离。ffl730109845261110l土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述标准跨径Lk(standardspan)梁式桥、板式桥：为两相邻桥墩中心线之间的距离或桥墩中线至桥台台背前缘之间桥中心线的距离；拱式桥和涵洞：为净跨径。ffl730109845261110lllL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁的跨径小于或等于50m时，宜采用标准跨径。规定如下：0.75m,1m,1.25m,1.5m,2m,2.5m,3m,4m5m,6m,8m,10m,13m,16m,20m,25m,30m,35m,40m,45m,50m。ffl730109845261110lllL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁全长L(totallengthofbridge)：简称桥长，对于有桥台的桥梁，为两岸桥台翼墙尾端间的距离；对于无桥台的桥梁，为桥面系行车道长度。Lk土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁总长L1即：多孔跨径总长对于梁式桥为多孔标准跨径的总长；对于拱式桥为两岸桥台起拱线间的距离；其他桥梁为桥面系行车道长度。2HH1土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥下净空(clearanceofspan)：为满足通航(或行车、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。土木与建筑学院桥梁工程系土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥面净空(clearanceabovebridgefloor)是桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁建筑高度h(constructionheightofbridge)：上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离。容许建筑高度(allowableconstructionheight)：线路定线中所确定的桥面标高，与通航(或桥下通车、人)净空界限顶部标高之差。显然，桥梁的建筑高度不得大于容许建筑高度。llL桥台路堤设计水位通航水位低水位h上部结构b0桥墩锥形护坡基础土木与建筑学院桥梁工程系第一章概述桥梁按受力体系分类①梁式桥②拱式桥③刚架桥④悬索桥⑤斜拉桥⑥组合体系桥土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型梁式桥竖向荷载下无水平反力，结构受力以受弯为主。需用抗弯性能好的材料（钢、配筋混凝土、钢混组合）。土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型梁式桥简支梁桥跨度一般在50m以内钢筋混凝土25m以内对地基承载力要求不高连续梁桥改善受力和行车；对地基承载力要求较高悬臂梁桥静定结构土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型拱式桥竖向荷载下有水平反力；主拱结构受力以受压为主；可用抗压性能好的材料（圬工、配筋混凝土、钢等）对地基承载力要求高土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型拱式桥简单体系拱桥(上承式拱)组合体系拱桥(中承式拱、下承式拱)土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型刚架桥主要承重结构是梁（或板）与柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构，可传递弯矩。土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型刚架桥门式刚架桥T型刚构桥（带挂孔的或不带挂孔的）连续刚构桥斜腿刚构桥土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型斜拉桥构造特点：由塔柱、主梁和斜拉索组成,属组合体系受力特点：塔支撑索；索将梁多点吊起。塔以受压为主；梁似多点弹性支承连续梁受力,压弯组合土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型悬索桥（suspensionbridge)构造：由悬挂在两边塔柱上的强大缆索作为主要承重结构受力特点：吊杆将桥面系竖向荷载传与主缆，使主缆受很大拉力；受拉主缆固定于巨大的锚碇中（水平力和上拔力）；塔以受压为主；梁随主缆变形，柔，受弯，无压力；风致振动及抗风稳定性问题突出土木与建筑学院桥梁工程系桥梁的主要类型组合体系桥梁由几种不同体系的结构组合而成的桥梁。湘潭湘江四桥——国内首座斜拉拱桥（主跨400m）土木与建筑学院桥梁工程系桥梁按总长和跨径分类国际上一般认为：大桥：单孔跨径Lk≥150；特大桥：悬索桥为1000m，斜拉桥和钢拱桥为500m，其它桥型为300m。桥梁分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径Lk(m)特大桥(supermajorbridge)L1000Lk150大桥(majorbridge)100≤L≤100040≤Lk≤150中桥(mediumbridge)30＜L＜10020≤Lk＜40小桥(smallbridge)8≤L≤305≤Lk＜20涵洞(culvert)－Lk＜5土木与建筑学院桥梁工程系桥梁按总长和跨径分类涵洞在水渠通过公路的地方,为了不妨碍交通,修筑于路基下的排水孔道。土木与建筑学院桥梁工程系桥梁按用途分类公路桥(highwaybridge)、铁路桥(railwaybridge)、公铁两用桥(highwayandrailtransitbridge)、农桥(ruralbridge,或机耕道桥）、人行桥(footbridge)、水运桥(aqueductbridge，或渡槽）、管线桥（pipelinebridge）等。土木与建筑学院桥梁工程系按主要承重结构所用的材料分类圬工桥（masonrybridge,包括砖、石、混凝土桥）钢筋混凝土桥(reinforcedconcretebridge)预应力混凝土桥(prestressedconcretebridge)钢桥(steelbridge)钢－混凝土组合桥(steel-concretecompositebridge)、木桥(timberbridge)、竹桥等。木材易腐,且资源有限,一般不用于永久性桥梁。土木与建筑学院桥梁工程系按跨越障碍的性质分类跨河桥(riverbridge)跨海桥(sea-crossingbridge)跨线桥(overpassbridge)立交桥(interchange)高架桥(viaduct)一般指跨越深沟峡谷以替代高路堤的桥梁,以及在城市桥梁中跨越道路的桥梁。土木与建筑学院桥梁工程系按桥跨结构的平面布置分类正交桥(rightbridge）斜交桥(skewbridge)弯桥(curvedbridge)土木与建筑学院桥梁工程系按上部结构的行车道位置分类上承式桥(deckbridge)中承式桥(half-throughbridge)下承式桥(throughbridge)土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计总的原则：桥梁设计应遵循技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求，同时应满足美观、环境保护和可持续发展的要求。强度——应使全部构件及其连接构造的材料抗力或承载能力具有足够的安全储备。刚度——应使桥梁在荷载作用下的变形不超过规定的容许值稳定性——使桥梁结构在各种外力作用下，具有能保持原来的形状和位置的能力。土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计桥位的确定：1.小桥和涵洞：位置与线形应符合路线的总走向；为满足水文和线路弯道的要求，可设计斜桥和弯桥2.特大桥、大桥和中桥：原则上应服从路线走向，桥、路综合考虑，尽量选在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计从桥梁本身的经济性和施工方便来说，应尽可能避免桥梁与河流或与桥下路线斜交。对于一般小桥，为了改善路线线型，或城市桥梁受原有街道的制约时，也允许修建斜交桥，斜度通常不宜大于45。，在通航河流上斜交不能避免时，交角不宜大于5。土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计桥梁的纵断面设计内容桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道纵坡、基础的埋置深度最经济的分孔方式：使上、下部结构的总造价趋于最低。对于无铰拱桥，拱脚允许被设计洪水位淹没，但淹没深度一般不超过拱圈矢高f0的2/3。并且在任何情况下，拱顶底面应高出设计洪水位1.0m。拱脚的起拱线应高出最高流冰水位不小于0.25m。土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计通航净空在桥孔中垂直于流水方向所规定的空间界限。任何构件或航运设施均不得伸人其内。桥上和桥头引道纵坡具体规定如下：①桥上纵坡不宜大于4%；②桥头引道纵坡不宜大于5%；③位于市镇混合交通繁忙处的桥梁，桥上和桥头引道纵坡均不得大于3%，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线。土木与建筑学院桥梁工程系第二章桥梁的总体规划设计桥梁横断面设计内容：1.桥面的宽度:取决于行车和行人的交通需要；桥面宽度应当与所在路线的路基宽度保持一致。2.桥跨结构横截面的形式：土木与建筑学院桥梁工程系前期工作正式设计预可行性研究可行性研究初步设计技术设计施工图设计项目建议书可行性研究报告相关部门审批相关部门审批工程立项建设单位审批招标文件开工报告招投标及施工准备施工阶段建设单位审批设计任务书设计阶段建设程序桥梁设计与建设程序土木与建筑学院桥梁工程系桥梁设计与建设程序一座大桥从项目立项开始到运营通车，要经过：研究阶段、设计阶段、施工阶段和运营阶段。国内一般的(常规)桥梁采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。对技术简单、方案明确的小桥,可采用一阶段设计，即施工图设计。对于技术复杂的大型桥梁，采用三阶段设计。即：初步设计、技术设计、施工图设计土木与建筑学院桥梁工程系桥梁设计方案的比选主要步骤：1.明确各种标高的要求；2.桥梁