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第二章桥涵工程第一节桥梁概述第二节桥梁构造第三节涵洞构造第一节桥梁概述S1-1桥梁的作用、组成与分类S1-2国内外桥梁建筑概况S1-1桥梁的作用、组成与分类一、桥梁的作用二、桥梁的组成三、桥梁的分类一、桥梁的作用•在城市道路、乡村道路建设中，为了跨越各种障碍(如河流线路等)，必须修建各种类型的桥梁，桥梁是交通线中的重要组成部分。•现代快速路上迂回交叉的立交桥、新兴城市中不断涌现的雄伟壮观的城市桥梁常常成为大中城市的标志与骄傲。二、桥梁的组成•（1）桥跨结构(也称为上部结构)•（2）桥墩桥台(统称下部结构)•（3）墩台基础•五大部件…(1)桥跨结构•包括承重结构和桥面系，是在线路遇到障碍(如河流、山谷或城市道路等)而中断时，跨越这类障碍的主要承重结构，也是承受自重、行人和车辆等荷载的主要构件。•桥面系通常由桥面铺装、防水排水设施、人行道、栏杆、侧缘石、灯柱及伸缩缝等构成。•五小部件…(2)桥墩、桥台•支承桥跨结构并将恒载和车辆活荷载传至地基的构筑物。•桥台设在桥梁两端，除了起支承桥跨结构的作用外，还要与路堤衔接，并防止路堤滑塌；桥墩则在两桥台之间，桥墩的作用是支承桥跨结构。•为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护和导流工程。(3)墩台基础•是使桥上全部荷载传至地基的底部奠基的结构部分。•是在整个桥梁工程施工中比较困难的部位，而且是常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。与桥梁设计有关的主要名称和尺寸:•计算跨径l－梁桥为桥跨结构两支承点之间的距离。拱桥为两拱脚截面形心点间的水平距离，即拱轴线两端点之间的水平距离。•净跨径l0－一般为设计洪水位时相邻两个桥墩(台)的净距离。通常为梁桥支承处内边缘之间的净距离，拱桥两拱脚截面最低点间的水平距离也称为净跨径。•标准跨径lK－梁桥为相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线至桥台台背前缘之间的距离，对于拱桥则是指净跨径。•桥梁全长L—简称全长，是桥梁两端两个桥台两侧墙或八字墙后端点之间的距离。对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。•多孔跨径总长—梁桥为多孔标准跨径的总和;拱桥为两岸桥台内拱脚截面最低点(起拱线)间的距离，其他形式桥梁为桥面系车道长度。•桥梁高度H—行车道顶面至低水位间的垂直距离;或行车道顶面至桥下路线的路面顶面的垂直距离。•桥梁建筑高度h—行车道顶面至上部结构最低边缘的垂直距离。•桥下净空H0—上部结构最低边缘至设计洪水位或计算通航水位之间的垂直距离。对于跨线桥，则为上部结构最低点至桥下线路路面顶面之间的垂直距离。•净矢高f0—拱桥拱顶截面最下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点连线的垂直距离。•计算矢高f一拱桥拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心边线的垂直距离。•矢跨比(f/l)—计算矢高f与计算跨径l之比，也称矢拱度。而净矢高f0与净跨径l0之比则称为净矢跨比或净矢拱度，是反映拱桥受力特性的一个重要指标。三、桥梁的分类按其受力体系分类•梁式桥•刚架桥•拱桥•吊桥•斜拉桥1.梁式桥•受力分析：梁式桥系是古老的结构体系，梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。其主要承重构件梁内产生的弯矩很大，所以在受拉区须配置钢筋以承受拉应力。•类型:简支板桥、简支梁桥悬臂梁桥、T形悬臂梁桥连续梁桥2.刚架桥•受力分析：刚架桥的主要承重结构是梁（或板）和立柱（或竖墙）整体结合在一起的刚架结构。•优点：这种桥型能尽量减低线路标高以改善纵坡并能减少路堤土方量。当桥面标高已确定时，能增加桥下净空。•缺点：施工比较困难。3.拱桥•受力分析：拱桥是在竖向力作用下具有水平推力的结构物，主要承重结构是拱圈或拱肋，且以承受压力为主。•材料传统的拱桥以砖、石、混凝土为主修建。现代的拱桥如钢管混凝土拱桥则以其优美的造型已为许多市政桥梁的首选桥型。3.拱桥3.拱桥4.吊桥•受力分析：传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚旋结构。吊桥也是具有水平反力(拉力)的结构。•特点：一、现代的吊桥，广泛采用高强度钢丝编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无与伦比的特大跨度。二、成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。5.斜拉桥•受力分析：斜拉桥是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。主要承重的主梁，由于斜拉索将主梁吊住，使主梁变成多点弹性支承的连续梁。在外荷载和自重作用下，梁除本身受弯外，还有斜拉索施加给主梁的轴向力，主梁为压弯构件，斜拉索塔架充分发挥其结构的力学性能，可减少主梁截面或增加桥跨跨径。•优势：与吊桥比较斜拉桥总是经济的；它是一种自锚体系，不需昂贵的地锚基础；防腐技术要求比吊桥低，从而降低钢索防腐费用；刚度比吊桥好，抗风能力也比吊桥好；可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航；钢束用量比吊桥少。5.斜拉桥5.斜拉桥S1-2国内外桥梁建筑概况一、我国桥梁建筑的成就二、国外桥梁建筑的成就一、我国桥梁建筑的成就•梁桥——泉州万安桥(俗称洛阳桥)杭州钱塘江公铁两用桥•铁索桥——四川的沪定桥，铁索桥中现存制作最精良的一座•拱桥——河北省赵州桥(又名安济桥)卢沟桥苏州宝带桥公伯水电站黄河大桥赵州桥•建于隋代（公元581－618年）大业年间（公元605－618年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。•桥长64.40米，跨径37.02米，券高7.23米。•赵州桥建成已距今1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震万安桥•万安桥位于福建省泉州市洛阳镇万安街西南洛阳江口，始建于北宋皇祐五年（公元1053年）四月至嘉祐四年（公元1059年）十二月，历时六年零八个月。•桥为石构平梁桥，南北走向，南接泉州洛江区东郊桥南村。桥长834米、宽7米，残存桥墩31座。墩端部呈船头形，墩孔净跨8米。泸定桥•泸定铁索桥建成于1706年，全长103.67米，宽3米，由桥身、桥台、桥亭三部分组成：•桥身由13根碗口粗的铁链组成，其中底链9根，扶手4根，每根铁链由862至997个由熟铁手工打造的铁环相扣，总重量达21吨多。底链上满铺木板，扶手与底链之间用小铁链相连接，这样就13根链为一个整体；桥台为固定地龙桩和卧龙桩的基础；桥亭属清式古建筑。卢沟桥苏州宝带桥公伯水电站黄河大桥•武汉长江大桥，结束了我国万里长江无桥的状况。•南京长江大桥，显示出我国的建桥事业已达到世界先进水平，是我国桥梁史上又一个重要标志。•上海卢浦大桥，是目前世界上最大跨径、首次采用箱形结构的拱形桥。•洛阳黄河大桥，预应力混凝土简支梁式桥在我国也获得了很大的发展。•黄石长江公路大桥，现代化的大跨径预应力混凝土连续刚构桥。•才饮长沙水，又食武昌鱼。万里长江横渡，极目楚天舒。不管风吹浪打，胜似闲庭信步，今日得宽余。子在川上曰：逝者如斯夫！•风樯动，龟蛇静，起宏图。一桥飞架南北，天堑变通途。更立西江石壁，截断巫山云雨，高峡出平湖。神女应无恙，当惊世界殊。水调歌头·游泳（1956年6月）武汉长江大桥斜拉桥斜拉桥，是结构合理、跨越能力大、用材指标低且外形美观的先进桥型。1975年我国开始建造斜拉桥。•四川省云阳汤溪河桥•南京长江二桥(主跨628m)•苏通大桥（08.6竣工，08年底通车大桥总投资62.7亿元，建设工期6年），双塔双索面钢箱梁斜拉桥。斜拉桥的主孔跨度1088m，居世界第一;主跨高度306m，居世界第一;斜拉索的长度580m，居世界第一;群桩基础平面尺寸113.75mx48.lm，居世界第一。表明我国的斜拉桥技术已达世界先进水平。•广东虎门大桥由东引桥、主航道桥、中引桥、辅航道桥及西引桥五部分组成。南京长江二桥苏通长江公路大桥虎门大桥青岛胶州湾大桥•是当今世界上最长的跨海大桥。大桥主要采用跨海高架公路的形式，局部采用拱桥设计，设置了双向出口，海中设有互通立交，桥面设计为双向六车道。•青岛胶州湾大桥东起青岛主城区308国道杨家群入口处，跨越胶州湾海域，西至黄岛红石崖，全长41.58公里，其中海上段长度25.171公里，主线桥宽35米，双向六车道，设计行车速度80公里/小时，工程投资100亿元。于2011.6.30建成。•青岛胶州湾大桥是我市道路交通规划网络布局中，胶州湾东西岸跨海通道中的“一路、一桥、一隧”重要组成部分。大桥的建设，将实现半岛城市群区域内各中心城市之间形成“四小时经济圈”，区域内中心城市与本地市内各县市形成“一小时经济圈”的道路网络规划目标。•本项目由山东高速投资经营，与胶州湾高速捆绑经营。五大亮点•1.工程规模新--我国北方冰冻海域首座特大型桥梁集群工程，全长35.4公里，其中海上主线桥梁长25.171公里，包括两座跨径为260米和120米的稀索钢斜拉桥和一座跨径260米的自锚式悬索桥，非通航孔桥为跨径50、60米等截面预应力混凝土连续梁，此外还有海上红岛连接线以及两个海上互通立交和两个陆上互通立交。•2.耐久体系新--青岛胶州湾大桥是我国北方冰冻地区首次提出了100设计基准期标准，大桥受盐害、冻融、海雾、台风、暴雨、工业排放物等多重腐蚀环境的综合作用，腐蚀环境严重恶劣，耐久性防护任务紧迫而严重。•3.施工工艺新--通航孔桥钢箱梁采用大节段吊装工艺安装，海上混凝土套箱无封底技术、循环利用式钢沉井技术均为国内首创。结合海上桥梁测量定位困难的特点，建立全桥GPS测量定位系统，并采用传统方法进行验证，对GPS系统在海上桥梁测量定位的使用积累更丰富的经验。•4.设计创新--大桥受施工、环保、通航、航空、气候、水文、地形和地质结构条件的制约，建设条件复杂、工程技术难度大，创新点很多。通航孔桥斜拉桥采用分幅稀索钢箱梁形式和销结耳板锚固方式，结合了本桥的特点，结构简洁明快，具有独创性；自锚悬索桥采用大跨径独塔260m单空间索面结构，主梁为双边钢箱梁＋横向连接箱结构，取消了海中悬索桥大型锚碇基础，结构造型恢弘，气势磅礴，同类结构为国内首次采用，锚固体系在设计上独具匠心；非通航孔桥首次大规模采用双幅分离的60m跨预应力混凝土结构型式，整孔预制吊装，施工工艺先进，设计合理，提高了施工质量、大大加快施工进度。•5.建设运作模式新--国内首座通过项目法人国际招标，面向国内外进行公开招标，确定大桥项目法人的项目。由国内大型企业对桥梁的施工、运营和移交进行管理，与国际大型项目管理模式逐步接轨，是将我国大型桥梁工程管理水平推向世界化的一次历史性尝试，将为我国公路桥梁建设管理体制的提供新的参考和借鉴。青岛胶州湾大桥效果图杭州湾跨海大桥•杭州湾跨海大桥，2008年5月1日试运营通车。•它是一座横跨杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，j建成时是世界上最长的跨海大桥，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥后世界第二长的桥梁。•大桥总投资超过140亿人民币，其中大桥36公里，118亿；大桥收费年限为30年，收费标准预计为55元/辆。•全桥总计混凝土245万立方，各类钢材82万吨，钢管桩5513根，钻孔桩3550根，承台1272个，墩身1428个，工程规模浩大。庞恰特雷恩湖桥（LakePontchartrainCauseway）庞恰特雷恩湖桥，位于美国路易西安纳州庞恰特雷恩湖上，连接纽奥良和曼德韦尔（Mandeville），全长38.4公里，曾被认为是世界上最长的桥而收录在吉尼斯大全中。•庞恰特雷恩湖桥由两座平行桥梁组成，其中1号桥1956年建成通车，2号桥1969年建成通车，2号桥比1号桥约长16米，为38,422米。大桥原来双向收取通行费1.5美元，1999年5月为缓和交通堵塞，改为单向收取3美元通行费。LakePontchartrainCauseway悬索桥•江阴长江大桥是我国首座千米以上的特大跨径公路桥梁。采用336.5m+1385m+309.4m的单孔简支钢悬索桥结构。桥梁总长3km。全桥总宽度36.9