刘礼标-3桥梁工程.

一级建造师《公路工程管理与实务》第三讲：桥梁工程主讲老师：刘礼标2015年桥梁工程基本知识上部结构施工下部结构施工改建、大跨径相关尺寸术语净跨径、计算矢高总跨径、矢跨比计算跨径、净矢高桥梁高度桥下净空高度建筑高度桥梁的分类梁式体系拱式体系刚架桥悬索桥组合体系桥梁基础分类扩大基础桩基础管柱沉井地下连续墙下部结构分类上部结构分类桥梁计算荷载质量控制关键点明挖扩大基础顶、壁、内、底安全要点钻孔灌注桩基础钢筋笼上浮/断桩承台施工技术钢板桩围堰套箱围堰双壁钢围堰大体积混凝土装配式施工预应力技术/吊装先（后）张法支架施工逐孔施工悬臂施工转体施工缆索吊装质量控制关键点质量通病及防治施工安全管理高空、水上改建拱桥斜拉桥悬索桥监控量测第三讲桥梁工程主讲：刘礼标第一目基本知识一、桥梁的组成与类型二、桥梁基础分类和受力特点三、桥梁下部结构分类和受力特点四、桥梁上部结构分类和受力特点第三讲桥梁工程主讲：刘礼标一、桥梁的组成与类型P107*（一）桥梁的组成51、桥梁的四个基本部分第三讲桥梁工程主讲：刘礼标6桥梁的四个基本部分：(1)上部结构=桥跨结构，跨越障碍的主要承重结构；(2)下部结构:桥墩、桥台和基础；(3)支座系统(4)附属设施:桥面系、伸缩缝、桥头搭板和锥形护坡等，桥面系包括桥面铺装（或称行车道铺装）、排水防水系统、栏杆（或防撞栏杆）、灯光照明等。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标72、相关尺寸与术语名称（1）净跨径：对于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l0表示；对于拱式桥则是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标8（2）总跨径：是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径(Σl0)，它反映了桥下宣泄洪水的能力。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标9（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。对于拱式桥，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。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标10（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。2010单7第三讲桥梁工程主讲：刘礼标11（5）桥梁高度=桥高，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。反映了桥梁施工的难易性。（6）桥下净空高度：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，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。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标12（7）桥梁建筑高度：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。（8）容许建筑高度：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。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。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标13（9）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；（10）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。（11）矢跨比=拱矢度：是拱桥中拱圈(或拱肋)的计算矢高与计算跨径之比，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（二）桥梁的分类P1081、桥梁的4种基本体系*（1）梁式体系梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩，使梁跨内的内力分配更合理，以同等抗弯能力的构件断面就可建成更大跨径的桥梁。15第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（2）拱式体系拱式体系的主要承重结构是拱肋（或拱箱），以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料（石、混凝土与钢筋混凝土）来修建。拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。拱是有推力的结构，对地基要求较高，一般常建于地基良好的地区。混凝土拱桥因铰的构造复杂、不易制作，一般采用无铰拱体系。无铰拱结构的外部增加了超静定次数，将引起更大的附加内力，为了获得结构合理的受力状态，在拱桥设计中，必须寻求合理的拱轴线形式第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（3）刚架桥刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁（或板）结构与承压的下部柱（或墩）整体结合在一起的结构。整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。刚架分直腿刚架与斜腿刚架。刚架桥施工较复杂，一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥。17第三讲桥梁工程主讲：刘礼标*（4）悬索桥以悬索为主要承重结构。其主要构造是：缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。其受力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩，传力途径简捷、明确。悬索桥的特点是：构造简单，受力明确；在同等条件下，跨径愈大，单位跨度的材料耗费愈少、造价愈低。悬索桥是大跨桥梁的主要形式。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标连续刚构梁、拱组合体系斜拉桥2、桥梁的组合体系第三讲桥梁工程主讲：刘礼标2、桥梁的组合体系（1）连续刚构：由梁和刚架相结合的体系，它是预应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展起来的一种新体系。20第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（2）梁、拱组合体系：这类体系中有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。21第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（3）斜拉桥：它是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。222010单8第三讲桥梁工程主讲：刘礼标3、桥梁的其他分类（1）用途：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）主要承重结构所用的材料：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。（3）跨越障碍：跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。23第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（4）桥梁全长和跨径：特大桥、大桥、中桥和小桥。P49224桥梁长度分类多孔跨径总长L（m）单孔跨径LK（m）特大桥L1000LK150大桥100≤L≤100040≤LK≤150中桥30L10020≤LK40小桥8≤L≤305≤LK20第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（5）上部结构的行车道位置：25上承式桥下承式桥中承式桥第三讲桥梁工程主讲：刘礼标二、桥梁基础分类和受力特点P109桥梁基础按施工方法可分为扩大基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等。26（一）扩大基础=明挖扩大基础=浅基础2013单6第三讲桥梁工程主讲：刘礼标27*（二）桩基础P110桩基础是深入土层的柱形结构，其作用是将作用于桩顶以上的结构物传来的荷载传到较深的地基持力层中去。当荷载较大或桩数量较多时需在桩顶设承台将所有基桩连接成一个整体共同承担上部结构的荷载。1.分类（1）使用功能：竖向抗压桩、竖向抗拔桩、水平受荷桩、复合受荷桩（2）承载能力：摩擦桩、端承桩、摩擦端承桩、端承摩擦桩（3）材料：木桩、混凝土桩、钢桩、组合桩（4）大小：小桩：d≤250mm；中直径桩：250mmd800mm;大直径桩：d≥800mm2012单9第三讲桥梁工程主讲：刘礼标28*（5）按施工方法分类可分为沉桩、钻孔灌注桩、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、粘性土；振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的粘性土和中密及较松的碎石土；射水沉桩法适用在密实砂土，碎石土的土层中，用锤击法或振动法沉桩有困难时，可用射水法配合进行；静力压桩法用于标准贯入度N20的软粘土；钻孔埋置桩适用于粘性土、砂土、碎石土。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标29钻孔灌注桩适用于粘性土、砂士、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。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标30*（三）管柱P113是一种深基础，因其施工方法和工艺较为复杂，所需机械设备较多，所以较少采用。但当桥址处的地质水文条件十分复杂，如大型的深水或海中基础，特别是深水岩面不平、流速大或有潮汐影响等自然祭件下，不宜修建其他类型基础时，可采用管柱基础。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标311.适用范围管柱基础主要适用于岩层、紧密粘土等各类紧密土质的基底，并能穿过溶洞、孤石支承在紧密的土层或新鲜岩层上，不适用于有严重地质缺陷的地区，如断层挤压破碎带或严重的松散区域。管柱按材料分类有由钢筋混凝土管柱、预应力混凝土管柱及钢管柱三种。2.分类管柱基础按地基土的支承情况可分为支承式管柱基础；摩擦式或支承及摩擦式管柱基础。3.由于管柱基础的结构形式和受力状态类似桩基础，故其设计计算与桩基础类同。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标32（四）沉井P113是一种断面和刚度均比桩要大得多的井筒状结构，是依靠在井内挖士，借助井体自重及其他辅助措施而逐步下沉至预定设计标高，最终形成的一种结构深基础型式。沉井基础施工时占地面积小，坑壁不需设临时支撑和防水围堰或板桩围护，与大开挖相比较，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，操作简便，无需特殊的专业设备。2011单3第三讲桥梁工程主讲：刘礼标331.适用情况沉井基础刚度大，有较大的横向抗力，抗振性能可靠，尤其适用于竖向和横向承载力大的深基础2.分类沉井基础按其制造情况可分为就地浇筑下沉沉井、浮式沉井；按其横截面形状分为圆形、矩形、椭圆形、圆端形、多边形及多孔井字形沉井等；按其竖向剖面形状可分为柱形、锥形、阶梯形沉井等；按材料可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石、木沉井等。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标34*（五）地下连续墙P114具有多功能性，可适用于各种用途，通常可作为基坑开挖时防渗、挡土，或挡水围堰，或邻近建筑物基础的支护，或直接作为承受上部荷载的基础结构。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标35地下连续墙可用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。地下连续墙分类如下：按成墙方式可分为桩排式、壁板式、组合式；按墙的用途可分为临时挡土墙、用作主体结构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙；按挖槽方式大致可分为抓斗式、冲击式、回转式。第三讲桥梁工程主讲：刘礼标三、桥梁下部结构分类和受力特点P114公路桥梁下部结构可分为重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台。36第三讲桥梁工程主讲：刘礼标三、桥梁下部结构分类和受力特点P11437第三讲桥梁工程主讲：刘礼标1、重力式桥墩：拱桥（普通墩与制动墩-单项水平推力大）、梁桥（无拱座）。2、重力式桥台：U型桥台，适用于填土高度在8～10m以下、跨度稍大的桥梁。*3、轻型桥墩：*①梁桥：钢筋混凝土薄壁桥墩：适用于低级土软弱的地区；柱式桥墩；钻孔桩柱式桥墩：适合于多种场合和各种地质条件。柔性排架桩墩：适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用。适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。（一）分类P114第三讲桥梁工程主讲：刘礼标②拱桥：带三角杆件的单向推力墩（旱地矮桥）；悬臂式单向推力墩（）。4、轻型桥台:*①梁桥：有支撑梁轻型桥台：适用于单跨桥梁，桥孔跨径6～10m，台高不超过6m。埋置式桥台：桥孔跨径8～20m，填土高庋3～5m。当填土高度大于5m时宜采用框架式埋置式桥台。钢筋混凝土薄壁桥台：适用于软弱地基的条件，加筋土桥台：在台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁，台高3～5m。②拱桥：适用于13m以内的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。八字形（桥下需要通车或过水）、U字形（较小跨径）、背撑式（较大跨径的高桥和宽桥）、靠背式框架（非岩石地基）第三讲桥梁工程主讲：刘礼标（二）桥梁下部结构的受力特点P117桥墩为多跨桥梁中的中间支承结构物，除承受上部结构产生竖向力、水平力和弯矩外，还承受风力、流水压力及可能发生的地震力、冰压力、船只和漂流物的撞击力。2010单9第三讲桥梁工程主讲：刘礼标四、桥梁上部结构分类和受力特点P1171．斜交板桥2．装配式钢筋