西南交通大学-桥梁工程概论-01-第一章-绪论

111桥梁工程系桥梁工程系DeptofBridgeEngineeringDeptofBridgeEngineering•DistanceEducationVersion桥梁工程桥梁工程BridgeEngineeringBridgeEngineering•V2008•任课教师：何畏副教授2教学目标教学目标9《桥梁工程》是土木工程专业（道路桥梁方向）的主要课程。9本课程较全面介绍桥梁工程的基本特点、结构分类和结构型式、主要力学和构造特征、设计计算要点、以及制造工艺和施工技术等。9通过本课程的学习，使学生能较系统地掌握桥梁工程的基础知识，了解桥梁工程的现状和发展趋势，具备桥梁设计和施工的基本技能。为学生在桥梁专业方向上的进一步深造奠定基础。223课程内容课程内容•绪论•桥梁工程的规划与设计•桥梁的设计作用（荷载）•桥面构造•混凝土简支梁上部构造•简支钢板梁和钢桁梁桥•桥梁支座、墩台和基础•其他桥型（连续梁桥，拱桥，斜拉桥，悬索桥）4课程学习方法课程学习方法¾本课程学习专用QQ群：名称：《桥梁工程》学习号码：30469131¾任课教师的联系方法：姓名：何畏电话：[phone]邮箱：[e-mail]望闻问切•用眼看。访问网页文字和图片资源，就各章节的知识体系构成，特别是知识点的说明进行认真浏览，形成各章节知识内容的概要认识。•用耳听。就知识内容中的重点和难点，通过课程讲解的音频视频资料的访问，围绕对导学教师讲授知识内容的听课，对知识体系中的重点和难点加以理解。•用嘴说。通过网络教育平台的在线答疑、讨论区、教师建立的“桥梁工程学习QQ群”，利用网络世界中虚拟的“嘴”同指导教师进行交流和讨论，加深对知识体系、重点、难点的个性认识。通过网络讨论也促进学生对知识信息的组织和表达能力。•用手做。通过学生对课程习题的完成过程，加强学生的动手能力，锻炼学生对知识信息学习后的综合应用能力。335第一章绪论内容介绍•《桥梁工程》课程讲授的主要知识体系是围绕“桥梁”这一特殊的建筑物来加以介绍的。•本章是整个课程的绪论部分，将就桥梁的“前世今生”的概要轮廓加以介绍。第一节桥梁概说第二节桥梁的组成、分类和结构体系第三节桥梁建筑的历史、现状和发展本章主要内容6绪论第一节桥梁概说第一节桥梁概说一、桥梁的定义–现代汉语词典：架在水上或空中的建筑物–英国牛津现代高级英语词典：用木、石、砖、钢、混凝土等做成的，让道路跨越河流、运河、铁路等的建筑物–美国韦氏大词典：（1）让大小道路跨越洼地或障碍的结构物；（2）衔接或过渡的时间、空间或手段–最简洁的定义：跨越障碍的通道–最专业的定义：供车辆和行人等跨越障碍（河流、山谷、线路等）的工程建筑物447绪论第一节桥梁概说桥梁是供汽车、火车、行人等跨越障碍（河流、山谷或其它线路）的建筑工程物。跨越第一节桥梁概说：桥梁定义8工程－土木工程－桥梁工程–工程（Engineering）•指应用科学知识和实践经验，将指定材料制造出具备某种功能、满足人类需求的产品的技术•工程与科学（science）既有联系又有区别。对某一实际问题，科学家会问Why，而工程师则想知道How–土木工程（CivilEngineering）•以房屋、桥梁等工程设施为研究对象的学科，是建造各类工程设施的科学技术的统称•分支学科：房屋工程，铁路工程，道路工程，飞机场工程，桥梁工程，隧道及地下工程，岩土工程，特种工程结构，城市供热供燃气工程，交通工程，港口工程559桥梁工程–桥梁工程：•桥梁建筑的实体•建造桥梁所需的科技知识（理论研究、规划、勘测设计、建造和养护维修等）–桥梁起源：•随历史演进和社会进步逐步发展•推动力——陆地交通运输工具的变化与发展–意义：•技术，涉及工程设计、建筑材料和制造工艺水平•经济，涉及投资，对山区线路和高速铁路尤其如此•美学，工程结构物与建筑艺术实体10绪论第一节桥梁概说¾桥梁的实质特征可以概括为：跨越以实现连接¾跨越行为是桥梁结构的本质；¾跨越能力是桥梁结构的最重要指标。工程结构分类行为特征定义规模指标描述桥梁道路隧道水坝核电站结构烟囱房建结构跨越延伸穿越拦截包裹排放包容以形成使用空间跨度（主跨度）里程数长度坝高防护厚度高度体量（建筑面积、高度）第一节桥梁概说：桥梁特征二、桥梁的实质特征6611绪论第一节桥梁概说¾在自然界当中，存在许多初步具备桥梁“功能”的物体，比如：溪流上天然倒下的树木、山谷中因自然风化形成的石拱、森林中攀缠悬挂的藤萝。动物们可以利用这些天然的东西来克服空间上存在的障碍约束，从一个空间位置移动到另外一个空间位置。原始的人类显然也是在利用了这些“天然桥梁”的基础上，开始建造服务于生成生活需要的原始桥梁。第一节桥梁概说：桥梁起源三、桥梁的起源12桥梁起源（桥梁起源（11））森林中倒塌的树干：梁桥的雏形西藏独木桥9横木为“梁”半坡村遗址MonkeybridgeinVietnam7713浙江泰顺仕阳汀步桥9涉水而过Postbridge_Clapper_Bridge_14centuryUK从摸着石头过河到放着石头过河14湖南凤凰汀步桥8815剑阁古道石墩石梁桥剑阁古道石墩石梁桥早期石梁桥16庐山天桥天然石梁桥——贵州水城干河天生桥,高135m，宽35m，横顶厚度15m，跨度50—60m桥梁起源（桥梁起源（22））9鬼斧神工9917世界上最长的天然石拱桥，跨度119.5米，位于美国犹他州国家公园法国阿尔代什峡谷天然石拱桥中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于四川涪陵小溪18自然风化的石拱人造石拱桥9曲梁成“拱“101019藤桥索桥墨脱藤桥桥梁起源（桥梁起源（33））9悬垂牵挂20绳索桥——绵阳窦团山111121雅鲁藏布大峡谷溜索桥22绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系一、桥梁的组成－上部结构（superstructure），包括•桥跨结构，架空的主体结构•桥面构造（deck）–下部结构（substructure），也叫支承结构，包括•桥墩与桥台（abutmentandpier）•墩台基础（foundation）–支座（bearing）–附属结构物–承重结构（主体结构＋支承结构）121223绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系混凝土简支梁桥的构成示例24绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系混凝土简支梁桥的构成示例131325绪论第二节组成、分类、体系重要的背景知识：桥梁常用技术术语•正桥（bridgeproper）跨越主要障碍物的结构部分，跨度大，基础深•引桥（approach）连接正桥和路的桥梁区段•跨度或跨径（span）－表征桥梁技术水平的重要指标，两相邻墩中线之间水平距离（公路桥）–主跨－多跨中的最大跨度–标准跨径（铁路、公路）－桥梁养护维修和战备需要–计算跨径－相邻两支座间的距离，用于设计，铁路桥的标准跨径•桥长－桥梁规模的划分指标，下表•桥下净空（clearance）高度－通航与排洪•桥梁建筑高度（constructiondepth）•容许建筑高度大于桥下净空高度第二节桥梁的组成、分类和结构体系桥梁全长－工程规模多孔跨径总长（公）或桥长（铁）－划分指标净跨径计算跨径标准跨径桥梁建筑高度桥下净空高度支座26绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系正桥引桥主跨正桥引桥主跨主桥141427绪论第二节组成、分类、体系分跨跨径Lk计算跨径L1梁长Lg总净跨ΣLoi主跨径max（Lki）净跨径L0第二节桥梁的组成、分类和结构体系L0LgLkL1LT桥梁全长LTL多孔跨径总长L28绪论第二节组成、分类、体系铁路梁桥的标准跨径公路梁桥的标准跨径81216202432400816243240481234567131620253035400510152025303540451234567第二节桥梁的组成、分类和结构体系计算跨径L1分跨跨径Lk标准跨径151529绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系二、桥梁的分类9任何事物为明确其属性以进行相互区别时均需要进行分类。9在描述桥梁这一特殊结构物时，对其进行分类可以反映出不同桥梁间的属性和特征上的区别。不同的分类方法会对应出不同的分类结果。9在对桥梁进行分类描述时，可以按规模、用途、建筑材料、结构体系等不同方法进行分类,其中按结构体系的分类方法和分类结果是最重要的内容。30绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系②LK5①涵洞L≤205≤LK208≤L≤30小桥20L≤10020≤LK4030L100中桥100L≤50040≤LK≤150100≤L≤1000大桥L500LK150L1000特大桥桥长L/m单孔跨径LK/m多孔跨径总长L/m铁路桥涵公路桥涵桥涵分类9在桥梁工程中，我们通常按照桥梁的总长和桥梁的跨度这两个技术指标把桥梁的规模划分为特大桥、大桥、中桥、小桥这几大类。9对于比小桥还小的跨越结构我们一般称为涵洞，主要用于道路下面的排水或过人。桥梁和涵洞统称为桥涵。161631绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系9桥梁的功能是实现跨越和沟通，根据其上面实现运输和交通物的不同，可以将桥梁划分为不同类别的桥梁。其中最重要的分类结果为公路桥（提供汽车交通）、铁路桥（提供火车交通）和人行桥（仅仅提供行人交通）这三类。如果同时提供公路和铁路交通功能的桥梁称为公铁两用桥。32绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系171733绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系34绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系181835绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系36绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系191937绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系三、桥梁按结构体系的分类A.梁桥基本的梁桥实际的梁桥ƒ梁桥是最简单和便宜的桥型之一。ƒ梁桥的最基本形式为水平的“梁”被两端的墩(台)所支撑，梁的重量直接压在墩(台)上。ƒ梁自身必须足够“强大”以承担其自重及桥面通行车辆的重量。梁桥的承重结构为“梁”。38绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系梁桥的受力模式ƒ当一个荷载垂直作用在梁上时，梁受到弯矩，其上缘受压，下缘受拉(简支梁)。构件以其抗弯能力来承担荷载。ƒ在竖向荷载作用下，下部结构无水平推力。202039绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系40绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系桥梁按结构体系的分类B.拱桥ƒ拱桥的最明显的外观特征是受力结构为一上拱的曲线结构，这个结构我们称为“拱”。即：拱桥的承重结构为“拱”。最基本形式为上“拱”的结构体被两端下部的基础所支撑。212141绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系ƒ与梁直接向下传递自重荷载不同，拱的重量沿拱的曲线向外传递到基脚。ƒ荷载垂直作用在拱上时，拱主要承受压力。构件以其抗压能力来承担荷载。在竖向荷载作用下，下部结构支撑处不仅有竖向力，还存在水平推力。水平推力的存在可以提供抵抗弯矩，使构件弯矩减小，从而提高跨越能力。但水平推力的存在对基础提出了较高的要求。拱桥的受力模式42绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系9静力学分类：单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱9常用材料：石材、钢筋混凝土、钢材9施工方法：有支架和无支架施工222243绪论第二节组成、分类、体系第二节桥梁的组成、分类和结构体系桥梁按结构体系的分类C.悬索桥悬索桥的构件组成99悬索桥由索、塔、锚悬索桥由索、塔、锚碇、加劲梁等构件组碇、加劲梁等构件组成。成。99如其名称，悬索桥具有如其名称，悬索桥具有从桥的一端悬挂到另一从桥的一端悬挂到另一端的强大缆索。缆索端的强大缆索。缆索““悬挂悬挂””在塔的顶部，两在塔的顶部，两头由锚碇头由锚碇““锚固锚固””。。44绪论第二节组成、分类、体系第