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桥梁工程§1绪论主要内容1.课程地位、主要内容、特点及学习方法2.桥梁的组成、分类和发展情况3.桥梁设计原则、程序与方法4.桥梁设计荷载5.桥面布置与构造6.桥梁工程的发展方向与思考桥梁工程¾专业课程¾基础课—专业基础课—专业课¾处于金字塔塔尖的课程¾是从事桥梁工程专业的技术人员必须学习的课程1.课程地位、主要内容、特点及学习方法（1）课程在学科体系中的地位桥梁工程（2）课程内容¾课程内容¾桥梁的构造、计算理论、计算方法、施工概要等。¾内容安排¾分上下两册，上册主要介绍混凝土桥，下册主要介绍钢桥。1.课程地位、主要内容、特点及学习方法桥梁工程（3）课程特点¾内容多，体系繁杂¾与设计、施工等规范、规程等联系紧密¾与工程实际联系紧密1.课程地位、主要内容、特点及学习方法桥梁工程（4）学习方法¾听课¾力学特点：适用范围¾施工概要¾构造：主要做法、结构尺寸¾计算原理：计算理论、计算方法¾适当的作业¾作业不多，但要认真独立完成；主动接受工程训练¾工程实际相结合¾现场参观¾录像、照片1.课程地位、主要内容、特点及学习方法桥梁工程2.桥梁的组成、分类、发展情况（1）桥梁的组成¾桥梁的定义：供铁路、道路、管线、行人等跨越河流、海湾湖泊、山谷或其它交通线路等障碍时使用的建筑结构称为桥。¾桥梁由四个基本部分组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施。桥梁工程¾上部结构：又称桥跨结构或桥孔结构，是路线遇到障碍而中断时，跨越障碍并直接承受车辆和其它荷载的结构物，包括承载结构和桥面系。¾下部结构：通常包括桥墩、桥台和支座，亦称主体工程。桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载等传至基础的结构物，基础是承受桥墩（台）全部荷载并传至地基的底部结构部分。¾支座：为了保证桥跨结构能够将荷载传递到墩台，某些桥梁需在桥跨结构与桥墩或桥台支撑处设置传力装置，即支座。¾附属结构：在桥梁主体结构之外，根据需要修建的其它结构物，包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程相关常用专业术语¾水位¾低水位：水位变动的河流，在枯水季节的最低水位。¾高水位：在洪峰季节中的最高水位。¾设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的水位。¾设计通航水位：在通航河流，满足正常通航净空要求的最高水位。¾孔径/跨径¾净孔径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（台）之间的净距；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。¾总孔径（L）：各孔净孔径的总和，它反映桥下宣泄洪水的能力。¾计算跨径：对于设有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是指桥跨两相邻拱脚截面重心之间的水平距离。桥梁结构的力学计算是以计算跨径为基准的。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程2.桥梁的组成、分类、发展情况¾标准跨径：对于梁式桥，公路是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线与桥台背前缘之间的距离；铁路梁式桥是指梁两端支座中线之间的距离；对于拱桥、箱涵、圆管涵则是指净跨径。¾桥高¾桥梁高度：简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或是桥面与桥下线路路面之间的距离。¾桥下净空：是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。¾建筑高度：是指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。¾容许建筑高度：是指公路或铁路定线中所确定的桥面或轨顶标高与通航净空顶部标高之差。桥梁工程（2）桥梁的分类¾按上部结构的行车道位置分类¾上承式：视野好、建筑高度大¾中承式：建筑高度小、视野差¾下承式：兼有两者的特点¾按跨越障碍物的性质分类¾跨海桥、跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。¾按承重结构所用的材料分类¾木桥、钢桥、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-混凝土组合桥等。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程上承式桥中承式桥桥梁工程中承式桥下承式桥桥梁工程¾按桥梁规模分类我国的规范《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60—2004）：¾特大桥：多孔跨径总长1000m，单孔跨径≥150m¾大桥：1000m≥多孔跨径总长≥100m，150m≥单孔跨径≥40m¾中桥：100m多孔跨径总长30m，40m单孔跨径≥20m¾小桥：30m≥多孔跨径总长≥8m，20m单孔跨径≥5m¾涵洞：单孔跨径5m多孔跨径总长——梁式桥、板式桥系指多孔标准跨度的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系行车道长度。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程¾按桥梁规模分类《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）：¾特大桥：桥长500m以上¾大桥：桥长100m以上至500m¾中桥：桥长20m以上至100m¾小桥：桥长20m及以下桥长——梁桥系指桥台挡砟前墙之间的长度；拱桥系指拱上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度；刚架桥系指刚架顺跨度方向外侧间的长度。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程¾按桥梁规模分类国际上流行的标准：大桥：单孔跨径≥150m特大桥与桥型有关¾悬索桥：跨径1000m¾斜拉桥：跨径500m¾刚拱桥：跨径500m¾混凝土拱桥：跨径300m2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程¾按用途分类¾公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、运水桥及其它专用桥梁（如通过管路、电缆等）。¾按结构体系分类¾梁式桥：简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥¾拱式桥：铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱、钢管混凝土拱、劲性刚架拱¾刚架桥：门式刚架、斜腿刚构¾悬索桥¾组合体系桥：系杆拱、梁拱组合体系、斜拉桥、部分斜拉桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程¾荷载作用下结构的反力¾抵抗外力结构的内力状态¾适合结构受力性质的建筑材料2.桥梁的组成、分类、发展情况结构体系分类的描述桥梁工程梁式桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程成昆线沿线桥梁工程三堆子金沙江桥，192m，1969桥梁工程南京长江大桥，3x160m,1968桥梁工程南京长江大桥桥梁工程拱式桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程赵洲桥，37.02m，隋朝（公元605年）桥梁工程万县长江大桥桥梁工程张家口通泰大桥桥梁工程张家口通泰大桥桥梁工程刚架桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程¾桥跨结构(主梁)和墩台(支柱)刚性相连的桥梁称刚架桥。¾由于梁与墩台之间采用刚结，在竖向荷载作用下，主梁端部将产生负弯矩，从而减小了主梁跨中的正弯矩，跨中截面尺寸可相应减小；支柱在竖向荷载作用下，除承受压力外还承受弯矩，柱脚处一般存在水平推力。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程斜腿刚构2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程2.桥梁的组成、分类、发展情况安康汉江斜腿刚构桥梁工程虎门大桥副航道桥，150+270+150m，1997年桥梁工程黄石长江大桥，245m，1995桥梁工程桥梁工程悬索桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程西堠门大桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程汕头海湾大桥，452m,1995年桥梁工程GoldenGateBridge，1280.16m，1937年桥梁工程明石海峡大桥，1991m，1998年桥梁工程组合桥--斜拉桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁斜拉桥它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩(或应力)最小。在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程苏通长江大桥主跨1088米钢箱梁斜拉桥2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程南京二桥桥梁工程芜湖长江大桥桥梁工程江苏润扬长江大桥桥梁工程组合桥—梁拱组合2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程北盘江大桥桥梁工程系杆拱有三种形式：柔性系杆和刚性拱（图4a）、刚性系杆（或撑刚性梁）和柔性拱（图b）、刚性系杆（梁）和刚性拱（图c）。拱肋吊杆系杆组合桥—系杆拱桥桥梁工程¾成为外部静定体系¾系杆/梁平衡了拱的水平推力组合桥—系杆拱桥系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）及桥面系等组成。桥梁工程九江长江大桥，180+216+180m，1993年桥梁工程天津彩虹桥桥梁工程2.桥梁的组成、分类、发展情况¾适用的跨度¾适用的材料¾适用的环境（地基条件）¾结构非线性行为的影响---拱桥与悬索桥、系杆拱桥与梁式桥、部分斜拉桥与连续梁／Ｔ构等桥梁体系的评价桥梁工程（3）中国桥梁发展的现状一．当代中国桥梁发展历程1.80年代：学习和追赶时期2.90年代：提高和跟踪时期3.21世纪：创新和赶超时期二．面临的机遇¾经济持续增长奠定的经济实力和高效交通要求¾广袤的国土、众多的河流及的海峡提供的丰富多彩的桥址¾浩大的设计、施工、研究及管理队伍¾先进的装备¾丰富的工程实践经验2.桥梁的组成、分类、发展情况桥梁工程三．跨海大桥工程的挑战¾超大跨结构：日本明石海峡大桥以1991m的跨度和50m深水基础的记录载入世界桥梁史册。利用现有的高强度钢材和技术，已有可能在21世纪建造主跨达4000m的大桥。如果新型炭纤维材料能解决锚固和经济性的问题，就有希望在21世纪突破5000m大关。¾深水基础¾材料耐久性桥梁工程四、中国桥梁存在的主要问题与对策¾设计创新问题：自主建设和吸收国外先进技术的矛盾；¾工程质量问题：安全性普遍偏低，耐久性严重不足；¾桥梁美学问题：工程实用性和建筑艺术性的矛盾。存在的问题桥梁工程¾中国的桥梁建设正处于一个关键时期。经过近三十年的改革开放，由于中国经济实力的增强，基础设施建设的资金已经基本摆脱了对国外的依赖，这就为自主设计和施工提供了更多实践机会。对策桥梁工程¾要注意另一种倾向，在自主建设的同时，要重视和国外同行的合作与交流。必须承认和发达国家之间的差距，现在做的多半是他们以前经历过的。对策桥梁工程¾过快的建设速度，过大的规模也隐含着不利的因素，加上我国在体制上的种种弊端，必须引起我们的警惕。要努力克服在技术创新、工程质量和美学价值三个方面的不足，在和国外同行的交流中获得启迪，抓住机遇，迎接挑战。通过不断创新，取得技术上的突破，使中国桥梁迅速赶上发达国家的最先进水平，成为世界桥梁强国的一员。对策桥梁工程悬索桥世界排名序号桥名主跨(米)主要结构形式所在国家建成年限1明石海峡大桥1991简支钢桁日本19982大带桥1624连续钢箱丹麦19983润阳长江大桥1490钢箱中国20054亨柏桥1410钢箱英国19815江阴长江大桥1385简支钢箱中国19996香港青马大桥1377连续钢箱中国19977费雷泽诺桥1298.5简支钢桁美国19648金门大桥1280简支钢桁美国19379海依靠斯特桥1210钢箱瑞典199810梅克金海峡桥1158简支钢桥美国19572.桥梁的组成、分类、发展情况（4）世界桥梁建设的成就西堠门大桥1650米2007年建成桥梁工程明石海峡大桥桥梁工程大带桥，1624m，1998年桥梁工程润扬长江大桥桥梁工程长江江阴公路大桥桥梁工程排序桥名主跨(m)桥址年份型式1多多罗桥890日本本州四国联络线1998H2诺曼底桥856法国1994H3南京二桥628长江,中国(2000)H4武汉三桥618长江,中国(2000)H5青州闽江大桥605福州,中国(2000)C6上海杨浦大桥602上海,中国1993C7中央名港大桥590日本1996S上海徐浦大桥590上海,中国1997H8斯卡圣德脱