大跨度桥梁作业2

一、简述桥梁的分类及主要特点

按用途分类：公路桥、城市桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、管道桥、机场跑道桥等；

按材料分类：木桥、石桥、混凝土桥、钢桥、组合桥与复合桥、圬工桥等；

按跨径分类：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞；

按平面形状分类：正桥、斜桥、曲线桥；

按结构类型分类：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥等。

1、梁桥

在竖向荷载作用下无水平反力，以受弯为主；

梁内产生的弯矩最大，需要抗弯能力强的材料来建造；

简支桥梁结构简单，施工方便，对地基承载力要求也不高，适用跨径在50m以下；

跨径较大时可修建悬臂式获连续式梁桥。

2、拱桥

跨越能力较大，外形美观；

在竖向荷载作用下，墩台将承受水平推力；

与同跨径梁相比，拱的弯矩和挠度小得多；

可用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土等来建造。

3、刚构桥

主要承重结构是梁和柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大刚性；

受力特点介于梁与拱之间，竖向作用下，梁部主要受弯，柱脚处也有水平反力；

跨中正弯矩小于梁桥，跨中建筑高度可较小。

4、斜拉桥

由承压的塔、受拉的索与受压弯的梁体组合而成；

主梁截面较小，跨越能力大；

刚度大，抗风能力较好；

自锚体系，在大跨径桥梁中造价较低；

可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航。

5、悬索桥

由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成；

主缆具有非常合理的受力形式，截面设计容易；

结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越特大跨度，经济跨径在500m以上；

桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力，并将其传递到下部墩及基础；

悬索为柔性结构，刚度小，易产生较大的挠曲变形；

在风荷载等动荷载作用下易产生振动。

二、悬索桥、斜拉桥、大跨度拱桥的组成构件有哪些？三种桥的受力特点如何？

有何本质区别？

1、组成构件

悬索桥：主缆、加劲梁、塔柱、吊杆、锚碇、索鞍等；

斜拉桥：主梁、索塔、斜拉索；

大跨拱桥：主拱圈、拱座、墩台、拱上建筑。

2、受力特点

悬索桥：

a桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力，并将其传递到下部墩及基础；

b主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，使主缆维持一定的几何形状；

c主缆是几何可变体，主要承受张力，可通过自身几何形状的改变来影响体系平衡，具有大位移的力学特征；

d恒载状态下，主塔基本无弯曲内力，恒、活载及地震荷载作用下，主塔正负弯曲包络图基本对称或正负弯矩包络按某一比例分配。

斜拉桥：

a依靠固定于索塔的斜拉索支承梁跨，梁似多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。

b斜拉索直接锚于主梁上，称自锚体系，

c拉索承受巨大拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。

d由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度

大跨拱桥：

a简单体系拱中，桥面系是局部承力与传力构件，是有推力拱，在竖向荷载作用下，支承处不仅有竖向反力，还有水平推力，使拱体内的弯矩大为减小，所以拱是以受压为主的压弯构件。

b组合体系拱桥中，桥面系的纵梁与主拱圈共同受力，可分为有推力拱或无推力拱。

c刚架系杆拱中拱肋与桥墩固结，不设支座，系杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，对拱施加预应力以抵消拱的大部分水平推力。

3、本质区别

a结构组成方面：斜拉桥和悬索桥都是由梁、塔、索组成的结构体系，拱桥则是由拱圈、拱上建筑及台座组成的支撑体系。

b力的传递方面：斜拉桥为：主梁—拉索—桥塔—基础，悬索桥为：主梁—吊杆—主缆—锚锭（地锚式）；拱桥则是由拱圈向拱脚传递竖向力水平力及部分弯矩。

c锚固体系方面：斜拉桥是自锚体系，而悬索桥主要是地锚，需要昂贵的锚碇。

d主梁方面：斜拉桥的拉索有水平分力与竖向分力，使主梁处于一种压弯状态；悬索桥的主梁从静力角度来讲主要是起传递荷载的主用，主梁以受弯为主；拱桥的主拱圈则以受压为主。

e结构刚度方面：斜拉桥的主塔、主梁和拉索就形成一个三角形，这在结构上是一个比较稳定的结构；悬索桥的几何非线性特点强，主缆是几何可变体，主要承受张力，具有较大位移，因此悬索桥刚度较小。

f跨径方面：800米以上悬索桥就显示出很好的经济性了。在600米以内斜拉桥还有很有优势的。

三、谈谈对我国桥梁技术力量的认识

1、桥梁工程的院士及主要成就

李国豪：国际著名力学和桥梁专家，2005年卒，享年92岁。

他在16岁时未读完高中就只身去上海考入同济大学。后赴德国留学，期间不到一年，他就凭借其对悬索桥的独到研究，以优秀论文《悬索桥按二阶理论的实用计算方法》获工学博士学位。论文在桥梁工程界引起极大反响，２６岁的李国豪从此以“悬索桥李”而闻名于世。

从70年代开始，李国豪结合工程实际，致力于公路桥梁荷载横向分布的研究，并在这一时期内写成专著《公路桥梁荷载横向分布计算》，后又推广研究拱桥、曲线桥和斜梁桥的荷载横向分布，获得成功。

1982年，在南浦大桥设计、建设中他担任了专家组组长，带领同济大学桥梁系的教师和科技人员，积极参与解决工程中的理论和技术问题，为大桥建设作出了很大贡献。

李国豪凭借他在桥梁建筑学上的卓越才能，不遗余力地为中国桥梁事业默默奉献。除武汉长江大桥、南京长江大桥外，经他设计建成的桥梁还有江阴长江大桥、虎门珠江大桥、汕头海湾大桥、长江口交通通道、杭州湾交通通道、琼州海峡交通通道、伶仃洋大桥等。

项海帆：著名桥梁及结构工程专家，1987年，曾致信上海市市长江泽民，为中国桥梁界赢得了南浦大桥的设计自主权，并按同济大学提出的结合梁斜拉桥方案实施。随后负责南浦大桥科研总承包，并主持该桥风洞试验研究。

长期从事桥梁工程的教学与科研，研究方向为桥梁结构理论与工程控制、桥梁结构稳定与振动问题。近些年来主要侧重于大跨度桥梁抗风、高耸结构与高层建筑抗风等方面的研究。在桥梁颤振与抖振分析、桥梁结构动力特性、桥梁风致振动与控制及大跨桥梁抗风设计等方面取得了许多研究成果。近20年来主持承担了我国绝大部分大跨桥梁的抗风研究，为我国的大桥建设作出了重大贡献。是我国大跨度桥梁抗风研究的开拓者和我国风工程学科的主要学术带头人。他多次应邀请担任国际桥梁及结构工程协会（IABSE）、国际风工程会议和亚太地区风工程会议的学术委员会委员，并做特邀报告，从而确立了中国桥梁及其抗风研究在国际桥梁工程和风工程工程界的地位。

林元培：桥梁专家。曾任上海市政工程设计研究院总工程师、中国土木工程学会市政学会副主任。现任上海市政工程设计研究总院资深总工程师。

在40多年的桥梁工程设计和桥梁理论研究中，他设计或主持设计的大跨度桥梁达20余座，中小桥梁有上百座，涵盖了各种桥型，获得了无数的荣誉。

在上海杨浦大桥的设计过程中，他大胆地提出了全新的理论———“空间结构稳定理论”。杨浦大桥建成时，不仅跨度为当时的世界第一，在造型上创造了许多的世界第一。他主持设计的上海卢浦大桥建成后，也创造了世界造桥史上的多项第一。打破中国世界纪录协会多项世界纪录。

在创造了无数的奇迹之后，他又拿出了新作品———东海大桥，该桥是我国第一座真正意义上的外海跨海大桥，全长32.5公里。

主持设计的主要工程有：嘉陵江石门大桥、上海南浦大桥、上海杨浦大桥、上海徐浦大桥、上海卢浦大桥、重庆李家沱长江大桥、东海大桥、莆田木兰溪特大桥等。

范立础：2001年当选为中国工程院院士。

范立础教授四十余年来长期从事教学、科研工作。在桥梁结构设计理论和桥梁抗震领域

内获得了多项重大研究成果，主编教材与科研专著十余本，90年以来发表论文近150篇，培养博士后、博士、硕士四十余名。

在土木工程防灾国家重点实验室创建了桥梁抗震研究室，形成了一支高水平、稳定的学科研究队伍。创造性提出三水准设防三阶段设计的桥梁抗震设计理论，率先系统研究大跨度桥梁抗震设计理论、方法，并主持编制大型应用软件，已在全国二十余座重大桥梁工程上应用。他主编了公路和城市的多部抗震指南和规范及有关的理论和应用丛书。在国内，七五、八五、九五都参加大型国家级研究课题。先后获得茅以升桥梁大奖（个人成就奖）、国家科技进步奖、省部级科技进步奖、高等学校优秀教材奖等各类重要奖项十余项。

邓文中：美国林同棪国际公司（T.Y.Lin International）董事长兼技术总监，林同棪国际（重庆）工程咨询有限公司董事长。美籍华人，美国国家工程院院士，中国工程院外籍院士，国际著名桥梁建筑工程大师。

他开创和发展了桥梁工程理论，研究发明“拉索挂篮法”，提倡“板式”桥梁。

他引进和改良造桥机械、施工设计的特殊途径和先进方法。

——首先设计唯一全部用焊接法施工的大桥

——世界最复杂的以“顶推法”建设的桥

——开创以混凝土“平开法”建的开合桥

——首创用“加拱”的方法改造旧桥

林同炎：西方常称之为T. Y. Lin或Tung-yen Lin。华裔美国工程专家，是预应力工程理论的研究者及最早实施者，被誉为“预应力先生”。他是第一位亚裔美国工程院院士，同时也是中国科学院外籍院士，“中央研究院院士”。

半个世纪以来，林同炎教授除了教学之外，他及他的公司还设计修建了一系列壮观、独特的伟大建筑，如：

世界上最大的双曲线抛物面壳顶结构的波多黎各体育馆；

新加坡40层工商联合大厦，首创使用后张法现浇预应力混凝土楼板；

旧金山地下展览厅．地震时期成为许多市民的“避难所”；

尼加拉瓜首都马拉瓜18层的美州银行大厦，在1972年中美洲大地震中安然无恙，鹤立鸡群(马拉瓜市区万座以上高楼尽悉震毁)；

哥斯达黎加跨越深谷的倒挂式悬索桥，世界首创,开建桥业风气之先；

台北关渡桥与周围山景红绿相映，成精美异常景观。

2、桥梁工程方面具有较强实力的高校与科研院所及主要研究领域

西南交通大学桥梁与隧道工程学科

该学科学科是西南交大传统优势学科，国家级重点学科，在毕业生中有茅以升、林同炎等一批（20余名）中国科学院和工程院院士及建筑勘测设计大师。

该学科在预应力混凝土结构理论、既有结构可靠性和耐久性评估、大跨新型桥梁的设计理论与实践、桥梁结构风工程、车桥耦合动力学、空间结构受力行为、大型桥梁结构的施工控制理论、方法与技术等方面均开展了深入系统的研究。

该学科在虎门大桥、汕头海湾大桥、江阴长江大桥、万县长江大桥、南京第二、第三长江大桥、润扬长江大桥、苏通长江大桥、西堠门大桥等大跨度新型桥梁的设计与施工中均承担了大量的科研项目并提出了非常重要的关键技术研究成果。

主要研究方向有：桥梁结构动力响应；既有桥梁结构损伤识别与健全性评估理论；现代

桥式及桥梁结构设计理论；桥梁抗风与抗震。

同济大学桥梁工程系

拥有世界一流的抗风实验室，试验室，近年来承担了我国决大部分大跨度的桥梁的抗风和抗震研究及风洞试验。获国家，省部级科研成果奖10余项。

桥梁系在李国豪教授最初建立的传统研究方向：桥梁空间分析和桥梁稳定与振动的基础上，经过长期的发展和向新兴边缘学科转移，目前已形成了覆盖面较大的研究领域，主要研究方向有：桥梁抗震、桥梁抗风、桥梁计算机辅助设计及专家系统、桥梁健康监测及状态评估、桥梁空间分析及大跨度桥梁、预应力混凝土桥梁、钢与组合结构桥梁、桥梁施工技术与工程控制。

中南大学桥梁工程系

桥梁与隧道工程是首批国家重点学科和首批博士点之一,并设有“长江学者奖励计划”特聘教授岗位及湖南省“芙蓉学者”特聘教授岗位。

主要研究方向有：桥梁结构稳定与振动；大跨度桥梁非线性分析与抗风震研究；混凝土及预应力混凝土桥梁结构分析及应用；桥涵水文及水灾害预测；桥梁结构CAD与专家系统；桥梁结构损伤诊断、评估与加固理论。

长安大学桥梁系（研究所）

公路桥梁与隧道陕西省重点实验室和桥梁与隧道工程重点学科，承担着为国家公路建设培养和造就不同层次专门技术人才的任务，同时，还承担着国家公路桥梁建设的重大研究课题。

桥梁系以“211工程”建设为契机，力争将桥梁学科建设成为我国公路交通行业培养高层次、高质量专门人才，承担省部、国家级重大公路桥梁科学研究项目，在国内同类学科处于领先水平，达到国际先进水平，在国内外享有盛誉的重要的桥梁工程科研教学基地。

随着我国公路建设的快速发展和西部开发战略的实施，公路桥梁与隧道建设获得了前所未有的发展机遇：桥梁与隧道设计理论、施工技术和安全评估监测理论与技术不断发展，建设水平不断提高。该学科将研究方向定位于桥梁结构安全评价与可靠性、桥梁结构抗震与抗风、桥梁结构分析与施工控制、公路隧道结构与防灾减灾等方面，不仅满足了西部大开发的需要，也必将为我国的桥梁与隧道学科的建设和发展作出更大的贡献。

重庆交通科研院

成立於1965年5月，系直属交通部管理的正厅级科研事业单位。2000年根据国务院的决定，转制为科技企业，整建制进入招商局集团。是中央在渝科研单位和甲级勘察设计院，是国家山区公路工程技术研究中心和桥梁工程结构动力学国家重点实验室的依托单位。

主要从事公路行业与市政行业的道路工程、桥梁工程、隧道工程、交通工程、轨道交通、环境保护与节能工程、公路机动车工程等领域的科研开发、勘察设计、试验检测、产品制造、工程施工、技术转让、技术咨询、工程总承包等生产与服务，不断应用科技创新成果，为全国公路交通建设提供技术服务。目前，重庆交通科研设计院已经发展成为全国交通系统重要的科技开发、成果转化和产业化基地之一。

浙江大学交通工程研究所

设道路工程、桥梁工程、交通工程研究室及道桥实验室，学科隶属建筑工程学院，具备土木、建筑、市政工程各项检测、咨询资质及公路桥隧、市政工程甲级设计资质，技术实力

雄厚。交通工程研究所近年来承担和完成了多项国家自然科学基金、省、部级及地市级试验、研究、系统开发、设计等课题和任务，研制和发明“中桥用板梁”国家专利一项，为推动技术进步、科研成果转化为生产力及国家和地方的经济建设作出了重要的贡献。

研究与服务领域：

大跨度桥、斜弯坡桥的空间静动力非线性分析；

大跨度桥梁的试验、施工控制、健康监测诊断和评估管理；

土木工程测试传感器的研发和应用；

桥梁结构物的模型试验研究；

各种桥梁的设计、桥梁承载能力的检测评价与加固；

各种桥梁及预应力技术的咨询和服务；

高等级公路CAD的研究；

道路路面的新技术研究；

道路交通规划研究。

中国土木工程学会桥梁及结构工程分会

主要是桥梁及结构工程方面工作者的学术性群众团体，是中国科学技术协会的组成部分。

分会的主要任务是开展国内外学术交流；编辑出版科技书刊；对国家科技政策和经济建设中的重大问题发挥咨询作用，接受委托，开展技术服务；开展对会员的继续教育，普及科学技术知识，传播先进技术；所映会员的意见和要求；举办为会员服务的事业和活动。

分会下属风工程学会、高耸结构、空间结构、可靠度四个专业委员会，目前正在筹建钢与组合桥梁结构委员会、结构抗震委员会、桥梁结构监测与管理养护等专业委员会。

3、桥梁设计单位及其代表作

北京市市政工程设计研究总院

该院在桥梁隧道工程领域，可承担各种结构形式的城市道路、公路、铁路桥梁隧道的设计和咨询，为上述工程建设提供全方位、全过程的设计服务。同时还可承担国家及地方的科研、规范与标准的编制任务。实力雄厚、技术先进、人才济济。

我国第一座大型互通式立交由其设计，之后又完成了各种立交桥、异型桥、高架桥、跨线桥、隧道、铁路顶进箱涵、航空桥（飞机荷载）、多种结构形式的大跨度跨河桥、人行过街天桥和地下通道等一系列工程设计项目。建院五十余年来，完成桥梁1718余座，隧道近30座。不仅担负了北京地区绝大部分的桥梁工程设计，还承担了全国各地许多城市以及部分国外的桥梁设计和技术咨询工作。

其主要工程业绩包括北京长安街，北京市南中轴大容量快速公交工程，北京市南中轴大容量快速公交工程，北京市二环路，北京市三环路，北京市四环路，北京市五环路，佛山市季华路道路工程，厦门市海仓大道等。

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司

林同棪国际（TYLI）是世界著名工程咨询集团，在桥梁和交通基础设施领域处于世界领先水平，以创新精神、一体化的规划、设计精良和成本效益合理而闻名于世。集团始建于1954年，总部设在美国旧金山，主要机构遍布美国、东南亚和中国等地。

林同棪国际是世界著名工程咨询集团达尔集团（Dar group）旗下重要一员，集团拥有超过12000人的多学科、多语种专业资深员工队伍。

林同棪国际中国1994年成立于重庆，是中国政府批准的第一批中外合资甲级设计企业。2009年林同棪国际将中国总部设于重庆，主要从事桥梁、道路、轨道等基础设施工程设计咨询和研发。其经典桥梁工程作品有菜园坝长江大桥、石板坡长江大桥复线桥、天津大沽桥、港珠澳大桥、沈阳浑河三好桥、两江桥等。

广州市市政工程设计研究院

这是一个具有60年历史的科技型单位，其前身是广州市建设局设计科。广州市市政工程设计研究院成立于1984年，是国家建设部核准的市政公用甲级勘察设计单位。

其工程业绩中的桥梁作品有增埗大桥改造工程、仙村大桥、解放大桥夜景、江湾大桥、广源大桥、广州市解放大桥等。

上海市政工程设计研究总院

创建于1954年，是我国最早成立的市政设计院之一。秉承“科学创新，诚信奉献”的企业精神，贡献社会，造福民生，经过半个多世纪的发展，综合实力位居全国同行之首，2008年获得国家首批工程设计综合甲级资质证书，可承担市政工程等21个行业的工程设计。

建院以来，已累计完成近7000项各类工程的勘察设计和咨询，已建成的代表性工程有南浦大桥、卢浦大桥、东海大桥、上海中环线（浦西段）、上海共和新路高架、浦东磁浮列车示范运营线、上海长桥水厂、白龙港城市污水处理厂、上海老港生活垃圾卫生填埋场四期、上海炮台湾湿地森林公园等等。

中铁大桥勘测设计院有限公司

始建于1950年，时集国内一流人才于武汉，受命承担万里长江第一桥武汉长江大桥的勘测设计工作。大桥建设受到了党的第一代领导人的高度重视与亲切关怀，伟大领袖毛主席写下了“一桥飞架南北，天堑变通途”的著名诗篇，大桥建成实现了中国人世世代代的梦想。此后我公司又勘测设计了南京、九江、芜湖和天兴洲等长江大桥，郑州、济南等黄河大桥及其它知名大桥，并发展成为专门从事桥梁勘测设计的大型设计公司。半个多世纪以来共勘测设计了公路、铁路、市政等大型、特大型桥梁800余座，其中长江大桥近100座，黄河大桥近40座，跨海大桥近20座，成果丰硕，工程项目遍布全国27个省、市、自治区及十余个国家与地区。

4、桥梁施工单位及其代表作

中国路桥工程有限责任公司

承继原中国路桥（集团）总公司业绩和资质，以道路、桥梁、隧道工程以及港口建设为主，兼具贸易、投资、租赁、服务业务的国有大型外经企业，是中国交通建设股份有限公司海外业务的重要载体、窗口和平台，享誉海内外。

中国路桥公司拥有国家建设部批准的施工总承包资质、专业承包资质和公路工程施工总承包特级资质，资质种类覆盖目前所有公路建设行业项目类别。承建了众多技术含量高、附加值大、极具影响力的“高、精、尖”公路、桥梁工程，许多工程不仅反映了中国最高水平，也反映了世界最高水平，为中国及世界路桥建设事业做出了巨大贡献。

其桥梁工程方面的主要业绩有香港鸭俐洲二桥、科威特布比延大桥、东海大桥、润扬大桥、江阴大桥、虎门大桥、杭州湾大桥、海沧大桥、南京长江二桥等。

中交路桥技术有限公司

系中国交通建设股份有限公司全资子公司，具有建设部颁发工程勘察综合类甲级资质、公路行业设计甲级资质等，是高新技术企业，拥有对外经营权。

“中交路桥”致力于提供交通基础设施建设和管理领域的一体化服务，主要业务涉及公路工程（含特大桥梁和隧道）工程勘察、设计、技术咨询、专业施工、项目管理及总承包等业务；公路工程竣工验收、试验检测、养护管理；交通基础设施的标准规范编制及新技术研发及软件、硬件开发等。目前已发展成为集科研、勘察设计、咨询、系统开发、检测养护、专业施工、项目管理和总承包为一体的综合性承包商。

其主要桥梁代表业绩有支井河钢管混凝土拱桥、苏拉马都大桥、广东江门无背索斜拉桥、天津富民桥等。

中交第二航务工程局有限公司

创建于1950年，是中国交通建设股份有限公司的全资子公司。现已发展成为一家融设计、施工、科研、资本运作于一体，以路桥、港航、铁路、市政工程施工为主业，“大土木”、多元化经营的大型工程建设企业。

20世纪90年代，二航局高起点进军桥梁建设市场，致力于打造中国建桥企业第一品牌，建造和参与建设了近百座跨江、跨海和公路特大桥，在江阴长江大桥、荆州长江大桥、武汉军山大桥、鄂黄长江大桥、润扬长江大桥、南京长江三桥、武汉阳逻长江大桥、厦门集美大桥、南昌洪都大桥等工程的施工中，改写了一项又一项中国建桥纪录，并创造了同时建造8座长江大桥的骄人战绩。

四川路桥建设股份有限公司

公司具有国家公路工程施工总承包一级资质，主要从事公路、桥梁、隧道的承包、施工、投资、经营、开发等业务。公司是四川和国内公路桥梁建设施工的主力军，工程遍布全国各省、市、区、并涉足海外市场，多项工程施工项目获取国家、省、部级的科技进步奖、鲁班奖、詹天佑奖、天府杯奖等奖项。

其桥梁工程业绩主要有·浙江舟山西堠门大桥E标段桥梁工程(上部结构安装)、A标段桥梁工程、宜宾长江大桥、四川雅西路C12合同段、武汉市汉英（谌周段）高速公路第一合同段、诸永高速公路温州段第十四合同段、乐宜路LJ6、LJ6合同等