桥梁与涵洞工程的组成与分类

桥梁与涵洞工程的组成与分类一、桥梁的组成分类㈠桥梁的基本组成部分1.上部结构(桥跨结构)。一般包括桥面构造(行车道、人行道、栏杆等)、桥梁跨越部分的承载结构和桥梁支座。2.下部结构。是指桥梁结构中设置在地基上用以支承桥跨结构，将其荷载传递至地基的结构部分。一般包括桥墩、桥台及墩台基础。⑴桥墩。是多跨桥梁中处于相邻桥跨之间并支承上部结构的构造物。⑵桥台。是位于桥梁两端与路基相连并支承上部结构的构造物。⑶墩台基础。是桥梁墩台底部与地基相接触的结构部分。㈡桥梁的分类⑴根据桥梁主跨结构所用材料，划分为木桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥和钢桥。⑵根据桥梁所跨越的障碍物，划分为跨河桥、跨海峡桥、立交桥(包括跨线桥)、高架桥等。⑶根据桥梁的用途，划分为公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、运水桥、农桥以及管道桥等。⑷根据桥梁跨径总长L和单孔跨径L0不同，分为特大桥(L≥500m或L0≥l00m)大桥(L≥100m，L0≥40m)；中桥(l00mL30或40mL020m)；小桥(30m≥L≥8m或20mL0≥5m)⑸根据桥面在桥跨结构中的位置，分为上承式、中承式和下承式桥。⑹根据桥梁的结构形式，划分为梁式、拱式、刚架、悬索和组合式桥。二、桥梁上部结构㈠桥面构造1.桥面铺装及排水、防水系统⑴桥面铺装。即行车道铺装，亦称桥面保护层。桥面铺装的形式有:1)水泥混凝土或沥青混凝土铺装。装配式钢筋混凝土、预应力混凝土桥通常采用水泥混凝土或沥青混凝土铺装，其厚度为60~80mm，强度不低于行车道板混凝土的强度等级。2)防水混凝土铺装。在需要防水的桥梁上，当不设防水层时，可在桥面板上以厚80~l00mm且带有横坡的防水混凝土作铺装层，其强度不低于行车道板混凝土强度等级，一般可不另设面层而直接承受车轮荷载。但为了延长桥面铺装层的使用年限，宜在上面铺筑厚20mm的沥青表面作磨耗层。⑵桥面纵横坡。桥面的纵坡，一般都做成双向纵坡，在桥中心设置曲线，纵坡一般以不超过3％为宜；桥面的横坡，一般采用1.5％~3％。⑶桥面排水和防水设施。1)桥面排水。在桥面上除设置纵横坡排水外，常常需要设置一定数量的泄水管。当桥面纵坡＞2％而桥长小于50m时，桥上可不设泄水管，可在引道两侧设置流水槽；桥面纵坡大于2％而桥长大于50m时，每隔12~15m设置一个；桥面纵坡小于2％时，一般顺桥长方向每隔6~8m设置一个。2)防水层。桥面防水层设置在桥面铺装层下面，它将透过铺装层渗下来的雨水汇集到排水设施(泄水管)排出。桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；桥面纵向应铺过桥台背；截面横向两侧，则应伸过缘石底面从人行道与缘石砌缝里向上叠起l00mm。2.伸缩缝。为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。⑴伸缩缝的构造要求。要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。在设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开。⑵伸缩缝的类型。1)镀锌薄钢板伸缩缝。中小跨径的装配式简支梁桥，当梁的变形量在20~40mm以内时常选用。2)钢伸缩缝。构造比较复杂，只有在温差较大的地区或跨径较大的桥梁上才采用。钢伸缩缝也宜于在斜桥上使用。3)橡胶伸缩缝。是以橡胶带作为跨缝材料。这种伸缩缝的构造简单，使用方便，效果好。在变形量较大的大跨度桥上，可以采用橡胶和钢板组合的伸缩缝。3.人行道、栏杆、灯柱桥梁上的人行道宽度可选用0.75m、1m，大于1m按0.5m倍数递增。⑴安全带。不设人行道的桥上，两边应设宽度不小于0.25m，高为0.25~0.35m的护轮安全带。安全带可以做成预制件或与桥面铺装层一起现浇。⑵人行道。一般高出行车道0.25~0.35m；人行道在桥面断缝处必须做伸缩缝。⑶栏杆、灯柱。照明用灯一般高出车道5m左右。㈡承载结构。桥梁的承重结构因其结构形式而异。1.梁式桥。是指其结构在垂直荷载作用下，其支座仅产生垂直反力，而无水平推力的桥梁。特点是其桥跨的承载结构由梁组成。可分为简支梁式桥、连续梁式桥、悬臂梁式桥。⑴简支梁式桥。是静定结构，其各跨独立受力。广泛采用的简支梁桥有三种:1)简支板桥。主要用于小跨度桥梁。按其施工方式的不同分为整体式简支板桥和装配式简支板桥；装配式板桥是目前采用最广泛的板桥形式之一。按其横截面形式主要分为实心板和空心板。根据我国交通部颁布的装配式板桥标准图，通常每块预制板宽为1.0m，实心板的跨径范围为1.5~8.0m，板厚为160~320mm，主要采用钢筋混凝土材料；钢筋混凝土空心板的跨径范围为6~13m，板厚为0.4~0.8m；而预应力混凝土空心板的跨径范围为8~16m，板厚0.4~0.7m。2)肋梁式简支梁桥(简称简支梁桥)。主要用于中等跨度的桥梁。中小跨径在8~12m时，采用钢筋混凝土简支梁桥；跨径在20~50m时，多采用预应力混凝土简支梁桥。在我国使用最多的简支梁桥的横截面形式是由多片T形梁组成。3)箱形简支梁桥。主要用于预应力混凝土梁桥。尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。⑵连续梁式桥和悬臂梁式桥。连续梁桥相当于多跨简支梁桥在中间支座处相连接贯通，形成整体的、连续的、多跨的梁结构。连续梁桥是大跨度桥梁广泛采用的结构体系之一，一般采用预应力混凝土结构。悬臂梁桥相当于简支梁桥的梁体越过其支点向一端或两端延长所形成的梁式桥结构。其结构特点是悬臂跨与挂孔跨交替布置，通常为奇数跨布置。T形刚架桥是由桥跨梁体与桥墩(台)刚接形成的的具有悬臂受力特点的无支座T形梁式桥结构。通常全桥由两个或多个T形刚架通过铰或挂梁相连所组成。其构造特点为:1)连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚架桥的分孔。桥梁的分孔取决于桥位处的地形、地质、水文条件、通航的要求以及技术条件。对于连续梁桥、悬臂梁桥的T形刚架桥，在分孔时还必须考虑桥梁相邻跨径的合理比例。多孔连续梁桥，通常可按2~5孔为一联分联布置，通常三跨连续梁应用最为广泛，其边跨与中间跨跨径的比值常为0.6~0.8；多跨连续梁桥，常取比值为0.65~0.9，其跨度从中孔向两侧逐孔减少。2)横截面形式及主要尺寸。大跨度的连续梁桥、悬臂梁桥和T形刚架桥多采用变截面形式，其桥跨不同部位的梁高是变化的，梁高沿桥纵向的变化曲线可以是抛物线、正弦曲线、三次曲线、圆弧线以及折线。主梁截面通常采用箱形。3)预应力筋的布置要点。预应力筋的布置通常根据正负弯矩沿梁纵向分布的变化来确定。预应力筋宜布置成波浪形曲线但波浪形曲线曲率不宜过大，对于大跨度连续梁桥和悬臂梁桥可利用其变高截面特点较平缓地布置预应力筋曲线。2.拱式桥。特点是其桥跨的承载结构以拱圈或拱肋为主。设计合理的拱主要承受拱轴压力，拱截面内弯矩和剪力均较小，因此可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之一。它是推力结构，其墩台基础必须承受强大的拱脚推力。拱式桥对地基要求很高，适建于地质和地基条件良好的桥址。拱桥按其结构体系分为:⑴简单体系拱桥。桥上的全部荷载由主拱单独承受，它们是桥跨结构的主要承重构件。拱的水平推力直接由墩台或基础承受。1)主拱构造。根据受力特点，主拱的构造应满足下列要求:拱石受压面应选择较大的平整面，并使拱石的大头向上，小头向下，受压面的砌缝应与拱轴线相垂直；当拱厚较大时，宜采用2~4层砌筑，并应纵横错缝。2)拱上建筑构造。分为实腹式和空腹式两种。实腹式拱上建筑由拱腔填料、侧墙、护拱和桥面系等部分组成，一般适用于小跨径拱桥。空腹式拱上建筑最大的特点在于具有腹孔和腹孔墩。腹孔有拱式腹孔、梁(板)式腹孔两种形式。腹孔跨径不宜过大，腹孔的构造应统一。3)细部构造。为了防止不规则裂缝的出现，需在相对变形较大的位置设置伸缩缝，在相对变形较小的位置设置变形缝。桥面系均应在相应位置设置伸缩缝或变形缝，以适应主拱的变形。实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚的上方，并需在横桥方向贯通全宽及侧墙的全高。⑵组合体系拱桥。一般由拱和梁、桁架或刚架等两种以上的基本结构体系组合而成，拱桥的传力结构与主拱共同承受荷载。根据构造方式及受力特点，可分为桁架拱桥、刚架拱桥、桁式组合拱桥和拱式组合体系桥等四大类。1)桁架拱桥又称拱形桁架桥，是由拱和桁架两种结构体系组合而成。2)刚架拱桥也是一种有推力的拱桥。其主结构由拱肋构成主拱，拱上建筑取斜腿刚构的形式，并联结成整体，故名刚架拱桥。桁架拱桥和刚架拱桥均属于整体型上承式拱桥。3)桁式组合拱桥是由两端的悬臂桁架梁和中段的桁架拱组成的拱梁组合体系，也是一种有推力结构。主孔桁架一般采用斜杆式。4)拱式组合体系桥是将拱肋和系杆组合起来，共同承受荷载，可充分发挥各构件的材料强度。拱式组合体系桥可做成有推力和无推力两种形式，也可以做成上承式、中承式或下承式三种形式。一般无推力中、下承式的拱式组合体系桥使用较多，无推力的拱式组合体系桥常称为系杆拱桥.3.刚架桥是由梁式桥跨结构与墩台(支柱、板墙)整体相连而形成的结构体系，其梁柱结点为刚结。按照其静力结构体系可分为单跨或多跨的刚架桥；也可分为铰支承刚架桥和固端支承刚架桥。刚架桥的支柱做成直柱式称门形刚架桥，做成斜柱式称斜腿刚架。刚架桥的主梁截面形式与梁式桥相同。主梁在纵向的变化可采用等截面、变宽截面和变高截面等。刚架桥的支柱有薄壁式和柱式。柱式又分单柱式和多柱式。4.悬索桥又称吊桥，是最简单的一种索结构。其特点是桥梁的主要承载结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索、加劲梁和锚碇结构组成。现代悬索桥一般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等主要部分组成。⑴桥塔。桥塔是悬索桥最重要的构件。大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢筋混凝土结构。其结构形式可分为桁架式、刚架式和混合式三种。⑵锚碇。是主缆索的锚固构造。主缆索中的拉力通过锚碇传至基础。⑶主缆索。是悬索桥的主要承重构件，可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆，大跨度吊桥的主缆索多采用后者。⑷吊索。也称吊杆，是将加劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索，其上端通过索夹与主缆索相连，下端与加劲梁连接。吊索与主缆索连结有两种方式:鞍挂式和销接式。吊索与加劲梁联结也有两种方式:锚固式和销接固定式。⑸加劲梁。是承受风载和其他横向水平力的主要构件。大跨度悬索桥的加劲梁均为钢结构，通常采用桁架梁和箱形梁。⑹索鞍。是支承主缆的重要构件。索鞍可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。5.组合式桥是由几个不同的基本类型结构所组成的桥。斜拉桥是典型的悬索结构和梁式结构组合的，由主梁、拉索及索塔组成的组合结构体系。这里仅就混凝土斜拉桥介绍其构造特点。⑴拉索。拉索是斜拉桥的主要承重构件，拉索的造价约占全桥的25％~30％。目前采用较多的有平行钢丝束，钢绞线束和封闭式钢索。⑵主梁。常用的主梁结构形式有连续梁、悬臂梁、悬臂和连续刚构等。⑶索塔。主要承受轴力，有些索塔也承受较大的弯矩。㈢桥梁支座桥梁支座是桥跨结构的支承部分，它将桥跨结构的支承反力传递给墩台，并保证桥跨结构在荷载作用下满足变形要求。支座按其允许变形的可能性分为固定支座、单向活动支座。三、桥梁下部结构㈠桥墩1.实体桥墩是指桥墩是由一个实体结构组成的，可分为实体重力式桥墩和实体薄壁桥墩(墙式桥墩)。实体桥墩是由墩帽、墩身和基础组成的。2.空心桥墩有两种形式，一种基本为上述的实体重力型结构，镂空中心部分。另一种即采取薄壁钢筋混凝土的空格形墩身。空心桥墩墩身立面形状可分为直坡式、台坡式、斜坡式。空心墩按壁厚分为厚壁与薄壁两种。空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定:⑴墩身壁厚，对于钢筋混凝土不宜小于30cm，对于素混凝土不宜小于50cm。⑵墩身内应设横隔板或纵、横隔板，通常的做法是:对40cm以上的高墩，不论壁厚如何，均按6~l0m的间距设置横隔板。⑶墩身周围应设置适当的通风孔与泄水孔，孔的直径不宜小于20cm；3.柱式桥墩一般由基础之上的承台、柱式墩身和盖