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桥梁基础知识一、桥梁组成和分类桥梁概念桥梁是指为公路、铁路、城市道路等跨越河流、山谷、湖泊、低地等天然或人工障碍物而建造的建筑物。桥梁的组成（1）上部结构（2）下部结构（3）支座（传力装置）（4）附属结构（搭板、锥坡）分类方式桥涵类型1.按跨径和全长规模特大桥、大桥、中桥、小桥等2.按用途铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行及自行车桥、农桥等3.按建筑材料钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、结合桥、圬工桥、木桥等4.按结构体系分梁桥、拱桥、悬索桥、组合体系等5.按桥跨结构与桥面的相对位置上承式、下承式、中承式6.按桥梁的平面形状分直桥，斜桥、弯桥7.按预计使用时间分永久性桥，临时性桥桥梁的分类相关名词术语的解释计算跨径净跨径标准跨径桥梁全长多孔跨径总长桥下净空高度桥梁建筑高度桥梁高度二、梁式桥三、拱式桥拱桥的主要特点优点：竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，是偏心受压构件，应力分布均匀,弯矩小，跨越能力较大；构造较简单，耐久性能好，维修、养护费用少。缺点：自重较大，水平推力大，下部工程量大，对地基条件要求高。拱桥组成分为上部结构和下部结构上部结构：主拱圈和拱上建筑。主拱圈:主要承重结构。拱上建筑:桥面系和传力构件或填充物统称为。下部结构：桥墩、桥台及基础。拱桥的几个主要技术名称净跨径计算跨径净矢高计算矢高矢跨比拱桥的分类拱圈材料：圬工拱桥、钢筋砼拱桥。拱上建筑形式：实腹式拱桥和空腹式拱桥。主拱圈线形：圆弧线拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥。拱圈截面型式：板拱桥、板肋拱桥、肋拱桥、双曲拱桥三、桥梁的构件组成桥梁上部结构支座下部结构桥梁上部结构1、承重结构2、桥面系：a、桥面铺装b、桥面排水和防水设施c、伸缩缝d、人行道、护栏等桥面铺装定义:用沥青混凝土、水泥混凝土等材料铺筑在桥面板上的保护层。作用：a.是防止车轮轮胎或履带直接磨耗行车道板；b.保护主梁免受雨水侵蚀；c.分散车轮的集中荷载。桥面铺装要求：强度高抗车辙、耐磨抗滑、不宜开裂、不透水、刚度好、行车舒适。型式：a、水泥混凝土：造价低，耐磨，适用于重载，但养生期长。b、沥青混凝土：优点是自重低，通车早。桥面排水系统作用及目的：钢筋混凝土结构应防止雨水积滞于桥面并渗入梁体造成混凝土破坏和钢筋锈蚀而影响桥梁的耐久性，除在桥面铺装层内设置防水层外，应使桥上的雨水迅速排出桥外。桥面排水系统方法：桥面排水是借助于桥面纵坡和横坡的作用，把雨水迅速汇向集水碗，并从泄水管排出。桥面横坡:大于等于1.5%泄水管:铸铁管、混凝土管塑料管伸缩缝桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩和徐变等影响下将会发生变形。为了满足桥面的自由变形，同时又保证车辆能平顺通过，就要在相邻两梁端之间、或梁端与桥台之间或桥梁的交接位置上预留伸缩缝，并在桥面设置伸缩装置。使用要求1.能够适应桥梁的伸缩要求。2.与桥梁结构联为整体，桥面平坦，行驶性良好。3.具有排水和防水的构造。4.承担各种车辆荷载的作用。5.养护、更换方便经济价廉。伸缩缝的分类：（1）锌铁皮伸缩缝（2）TST弹塑体伸缩缝以TST弹塑体作为跨缝材料，该弹塑体在温度140゜C以上时呈熔融状，可以直接浇灌；在低温下具有弹性和防水性。（3）钢制伸缩缝桥面连续实质：将简支上部构造在其伸缩缝处施行铰接，即满足桥面部分应当具有适应车辆荷载作用的柔性，并有足够的强度来承受因温度变化和制动作用所产生的纵向力。其在竖直荷载作用下的变形状态属于简支体系，而在纵向水平力作用下属于连续体系。优缺点：节省伸缩缝、行车舒适，但连续部位易开裂。护栏作用：封闭沿线两側，引导视线、吸收碰撞能量，增加行车安全感。材料：砼、钢筋混凝土、金属（钢、铝合金）或金属与砼混合材料支座支座是设置在桥梁的上部结构与墩台之间的传力构件。1、支座的作用和要求2、支座的分类3、常见的支座类型支座的作用和要求（1）传递上部结构的支承反力，包括恒载和活载引起的竖向力和水平力；（2）保证结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下能自由变形，以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图式。支座分类（按其变位的可能性）固定支座---既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向压力，又要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动。活动支座---只传递竖向压力,但要保证主梁在支承处既能自由转动又能水平移动。活动支座又可分为多向活动支座和单向活动支座常见的支座类型1、简易支座2、板式橡胶支座3、盆式橡胶支座板式橡胶支座由数层薄橡胶片与薄钢板镶嵌、粘合、压制而成。利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用其剪切变形实现水平位移，具有足够的竖向刚度和良好的弹性，能将上部结构的反力可靠地传递给墩台并适应梁端的转动。桥梁下部结构（1）桥墩（2）桥台（3）基础桥梁墩台桥梁墩台的主要作用是承受上部结构传来的荷载,并将它及本身自重传给地基。桥梁墩台不仅本身应具有足够的强度、刚度和稳定性，而且对地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力等也都提出一定的要求。桥墩桥墩支承相邻的两孔桥跨，居于桥梁的中间部位。桥墩除承受上部结构的作用力外，还受到风力、流水压力及可能发生的冰压力、船只和漂流物的撞击力。桥台桥台居于全桥的两端，它的前端支承桥跨,后端与路基衔接，起着支挡台后路基填土并把桥跨与路基连接起来的作用。除承受上部结构的作用力外，需承受台背填土及填土上车辆荷载产生的附加侧压力。墩台的组成桥梁墩(台)主要由墩(台)帽、墩(台)身和基础三部分组成桥台重力式桥台轻型桥台桥墩重力式桥墩桩柱式桥墩下部构造的养护重点1、墩（台）体裂缝、滑动、倾斜、下沉（地基不均匀沉降）。2、墩（台）帽、盖梁开裂。3、水害（伸缩缝、桥面漏水）。4、基础的冲涮、侵蚀。谢谢！重力式墩台重力式墩台也称实体式墩台，它主要靠自重（包括桥跨结构重力）来平衡外力台后的土压力，从而保证桥墩的强度和稳定，多用石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造。它的形状简单，施工方便，但工程量大，目前已较少采用。当填土不高、桥跨较小且桥面不宽时可考虑采用。U形桥台（重力式的一种）轻型桥台轻型桥台的形式很多，其主要特点是利用结构本身的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。桩柱式桥墩桩式桥墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身，在桩顶浇注盖梁，由承台、柱式墩身和盖梁组成。一般可分为独柱、双柱和多柱等形式，它可以根据桥宽的需要以及地物地貌条件任意组合。上部结构包括承重结构和桥面系，主要作用是承受车辆荷载并通过支座将荷载传给墩台。其分布位置：梁式桥在支座以上，拱桥在起拱线以上。下部结构包括桥墩、桥台和基础，主要起到支承上部结构，并将结构重力和车辆荷载传给地基的作用。计算跨径桥跨结构的力学计算常常使用计算跨径。桥跨结构两个支点间的距离称为计算跨径。梁桥为桥跨结构两支承点间的距离；拱桥为两拱脚截面重心点间的水平距离即拱轴线两端点间水平距离。净跨径梁式桥净跨径是指设计洪水位线上相邻两个桥墩(或桥台)之间的水平净距，而拱式桥是指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。标准跨径梁桥为桥墩中线间或桥墩中线与台背前缘间的距离；拱桥为净跨径。表示桥梁的跨越能力，对多跨桥，最大跨度称为主跨，是表征桥梁技术水平的重要指标。桥梁全长也称做桥长是衡量桥梁大小的最简单的技术指标，指桥台侧墙或八字墙尾端间的距离。多孔跨径总长梁桥为多孔标准跨径总和；拱桥为两桥台内拱脚截面最低点(起拱线)问的距离。桥下净空高度设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构下边缘之间的距离。该距离应满足安全排洪及通航的要求。桥梁建筑高度桥上行车路面(或轨顶)与桥跨结构下边缘之间的高差。通常桥梁建筑高度应小于其容许建筑高度，即桥面标高与通航净空顶部标高之差。整体浇注式梁桥定义：建桥的全部工作都在施工现场进行现场浇注。优点：由于全桥在纵向和横向都是现场整体浇筑，所以整体性好，可以按需要做成各种外形。缺点：施工进度慢，又要耗费较多的支架和模板材料。装配式梁桥定义：上部构造分块预制，就位后在接头处把构件连接成整体。优点：（1）桥梁构件趋于标准化，有利于大规模工业化制造。（3）不受季节性影响，上、下部可同时施工，工期短。（4）节省支架模板消耗。缺点：运输安装、横向连接的处理板桥承重结构为矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板，构件重量小，但跨径受到限制较大，一般钢筋混凝土不超过15米，预应力不超过35米；a.整体式（双向受力薄板）b.装配式（单向受力薄板）简支梁桥特点★属于静定结构，受力简单，梁中只有正弯矩，结构内力不受地基变形的影响，对基础要求较低，能适用于地基较差的桥址上建桥。★相邻各孔单独受力，施工工序少，架设方便，标准化施工。桥梁高度低水位至桥面的高差。对于跨线桥是指桥下道路路面至桥面的高差。桥高的不同对桥梁施工的要求也不同，其施工的方法和难度会有很大差异。根据跨径和全长的不同分情况如下表：桥涵划分表桥涵分类多孔跨径总长(m)单孔跨径（m）特大桥L1000LK150大桥100≤L≤100040≤LK≤150中桥30L10020≤LK40小桥8≤L≤305≤LK20涵洞LK5说明：单孔跨径即指标准跨径，常见的标准路径有：6m8m10m13m16m20m等。板间横向连接构造企口混凝土铰接型式计算跨径相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离。因为拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，故也就是拱轴线两端点之间的水平距离。净矢高、计算矢高净矢高：拱顶截面下缘至起拱线连线的垂直距离；计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离；净跨径每孔拱跨两个起拱线之间的水平距离。矢跨比拱圈（或拱肋）的净矢高与净跨径之比，或计算矢高与计算跨径之比，一般将矢跨比大于或等于1/5的拱称为陡拱，失跨比小于1/5的拱称为坦拱。主拱圈拱圈最高处称为拱顶，拱圈和墩台连接处称为拱脚（或起拱面）。拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线称为拱轴线。拱圈的上曲面称为拱背，下曲面称为拱腹。起拱面与拱腹相交的直线称为起拱线。承重结构的养护重点梁式桥：a、危险断面（跨中、支承端）b、应力集中区（变截面、空心）c、横向联结（铰缝、横隔板）拱式桥：a、拱顶下缘及侧面b、拱脚上缘及侧面c、拱背与拱上建筑连接处桥面系构造的养护重点桥面铺装：裂缝、坑槽、推移拥包（桥头、梁端、板间）。伸缩缝：卡死、变形、砼破损。泄水孔：堵塞、不通透。护栏:缺损、涂层剥落、铁件松动预应力混凝土在混凝土结构或构件承受使用荷载前，预先对受拉区的混凝土施加压力，用来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，以推迟混凝土裂缝的出现和开展，从而提高构件的抗裂性能和刚度。特点：抗裂性好，刚度大、自重小、抗剪能力、耐疲劳性强。T型梁桥指横截面形式为T型的梁桥，两侧挑出部分称为翼缘，其中间部分称为梁肋。由于其相当于是将矩形梁中对抗弯强度不起作用的受拉区混凝土挖去后形成的。与原有矩形抗弯强度完全相同外，却即可以节约混凝土，又减轻构件的自重，提高了跨越能力。