桥梁工程重点 (2)

1.箱型拱桥及肋拱桥主拱圈及拱上建筑的构造。

肋拱：肋拱桥的组成:肋拱的拱圈由两条或多条分离、平行的拱肋所组成，通常多为无铰拱，也可用两铰拱，材料通常是混凝土或钢筋混凝土。

拱肋形式：拱肋的截面形式主要与跨径有关。为便于施工，小跨径的肋拱桥多采用矩形截面，这种截面拱肋的经济性相对较差；大、中跨径拱肋桥常做成工字形截面，以减轻结构自重并改善截面受力，但这种截面拱肋的横向刚度较小；跨径大、截面宽的肋拱桥，还可采用箱形截面拱肋，以提高拱肋横向受力和抗扭性能，节省更多的圬工量，但结构构造及施工较复杂；采用钢筋混凝土材料的拱肋，是一种抗压性能好、子中小、塑性及疲劳等性能优良的结构构造。

箱形拱：主拱圈：可以由一个单箱单室或多室箱组成，也可以由两个或几个分离单室箱组成。

特点：截面抗弯、抗扭刚度大，拱圈整体性好；单条箱肋稳定性好，能单箱肋成拱，便于无支架施工；箱形截面能适应主拱圈各截面抵抗正负弯矩的需要；自重相对较轻；制作要求较高，吊装设备较多，主要适用于大跨径拱桥。

拱上建筑：实腹式拱上建筑构造：组成：拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管及桥面系等。

空腹式拱除了具有实腹式拱上建筑相同的构造外，还具有腹孔和腹孔敦。

4．拱桥伸缩缝、变形缝有何区别，怎样设置。

通常是在相对变形（位移或转角）较大的未知处设置伸缩缝，而在相对变形较小处设置变形缝。

实腹式拱桥的绳索风通常设在两拱脚的上方，并应在横桥方向贯通、向上延伸侧墙全高直至人行道及栏杆，伸缩缝一般做成直线形，以使构造简单、施工方便。

对于空腹、拱式拱上结构，一般将紧靠桥墩（台）的第一个腹拱圈做成三铰拱，并在靠墩台的拱铰上方的侧墙、人行道及栏杆上设置伸缩缝，在其余两铰上方的侧墙、人行道及栏杆设变形缝。

空腹、梁式拱上结构可采用连续桥面构造，但在拱脚上方应通过腹孔墩等措施，使其能相对桥墩（台）伸缩变形，在近拱顶出的连续桥面也应设置伸缩装置。

5．不等跨连续拱桥的处理方法。

（1）采用不同的矢跨比；（2）采用不同的拱脚标高；（3）调整拱上建筑的恒载重量；（4）采用不同类型的拱跨结构。6．什么事合理拱轴线，常用拱轴线形有哪几种。

合理拱轴线：采用拱上各种荷载作用下的压力线，即拱轴线与压力线吻合，此时无弯矩作用，充分利用圬工材料的抗压性能。拱轴线种类：圆弧线、悬连线、抛物线

7．拱轴系数的意义，悬链线拱轴线形方程推推导P358，均布荷载作用的压力线（对应三铰拱）。P361

拱轴系数：拱脚处恒载集度与拱顶处恒载集度的比值。

8．m与y l/4/f的关系。P361y l/4/f增大，m减小。

10．空腹式悬链线拱桥采用五点重合法确定拱轴系数。

拱轴系数m的求解1）假定初始的m0；2）根据已知的矢跨比和拱轴系数，查得相应的半拱悬臂自重对1/4截面和拱脚截面的弯矩，进一步计算整个拱上建筑对1/4截面和拱脚截面的弯矩；3）由下式计算新的拱轴系数m，并与m0比较。相差不大，则可。

11．不考虑弹性压缩时在自重、活载、弹性压缩、温度变化、混凝土收缩分别作用时主拱圈弯矩的分布规律。P365—373 自重：实腹拱恒载弯矩为零；空腹拱由于拱轴线与恒载压力线有偏离，空腹式悬链线无铰拱拱顶、拱脚和1/4点都有恒载弯矩，还应计入偏离l/8和3l/8截面的不利影响。

活载：任意截面弯矩影响线：M=M0-Hy±X3x+X1P370

温度变化：根据拱圈材料的物理性能，当大气温度高于拱圈合拢温度（拱圈施工合拢时的温度）时，将引起拱体先谷底膨胀；防止，当大气温度比合拢温度低时，则引起拱体相对收缩。

混凝土收缩：混凝土收缩作用于温度下降相似，通常将混凝土收缩折算为温度的额外降低。

12．提高和降低拱轴系数对主拱圈的拱脚、拱顶弯矩有何影响，为什么？

当m增大时，拱轴线抬高；反之，当m减小时，拱轴线降低。原因y l/4与m成反比。

13．拱桥稳定性计算的种类：（1）稳定性验算——防止出现面内失稳：采用无支架施工或在拱上建筑完成之前托架的拱桥；（2）横向稳定性验算——防止出现面外失稳：拱圈宽度小于跨径的1/20

14．拱桥的施工方法有哪些：少支架施工法、悬臂施工法（悬臂浇筑法，悬臂拼装法）、劲性骨架法、转体施工法（竖向和平面）、拱式组合桥施工法（少支架先梁后拱施工，无支架先拱后梁，平面平衡转体施工）。

15．拱桥的优缺点：优点：跨越能力大；就地取材，节约钢材水泥；耐久性能好，维护费用低；外形美观；构造简单。缺点：自重大，采用无铰拱时，对地基条件要求较高；圬工拱桥随着跨径和桥高的增加，总造价增加较多；连续多跨拱桥；建筑高度较高。

16．箱形拱有哪些特点。

（1）截面挖空率大，与板拱相比，可节省大量圬工体积，减轻重量；（2）箱形截面的中性轴大致居中，对于抵抗正负弯矩几乎相等的能力，能较好的适应主拱圈各截面正负弯矩变化的需要；（3）由于是闭合空心截面，抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀；（4）单条箱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架施工；（5）制作要求较高，吊装设备较多，主要用于大跨径拱桥。

17．拱桥合拢时，为何要强调低温合拢。

当温度升高时，拱内产生压力，拱顶处产生负弯矩，拱脚处产生正弯矩，这对无铰拱的拱顶、拱脚等控制截面是有利的；反之，当温度降低时，拱内产生拉力，拱顶处产生正弯矩，拱脚处产生负弯矩。这对拱顶、拱脚等控制截面非常不利。18．常用的桁架拱桥，为什么设置斜腹杆比不设斜腹杆的要好。

设置斜腹杆的桁架拱桥，各杆件均承受轴向力，承载力较大，是目前常用的形式。不设斜腹杆的桁架拱，优点是腹杆少，每个节点处只有三根杆件交汇，顾钢筋布置及混凝土浇筑较方便。但设置斜腹杆，结构维持三角形，较稳定。而不设斜腹杆，框架各杆件以受弯为主，用钢量较大；又由于节点的刚性，在荷载作用下，节点次应力往往导致竖杆两端开裂。19．刚架拱桥上部构造的支座按其所在部位分哪几种？具体构造上有什么要求。

弦杆支座：设在墩（台）的立墙上，用来支承上弦杆；拱腿支座：它一般是采用“先铰接后固结”的方法；斜撑支座：它采用铰接或固结的形式，对拱片内力影响不大。

20．钢管混凝土的优缺点。

优点：钢管作为耐侧压的模板，可省去支模、拆模等工序；钢管本身是劲性骨架，节省施工用脚手架，减少施工用场地，加快施工进度。

缺点：钢管外露受外界日照影响明显；钢管内混凝土密实性问题：混凝土顶升灌注方法，微膨胀混凝土技术。

21．劲性骨架混凝土拱桥有哪些特点。

跨越能力达，潜在超载能力大，除了施工方便外，劲性骨架混凝土因含钢量大，结构徐变影响较小。混凝土徐变造成内力向钢骨架转移，钢骨架尺寸大，不易发生屈曲。

22．在连续梁拱组合体系的桥梁中，哪些部位易产生裂缝或断裂，如何控制。

（1）上承式连续梁拱组合体系的立柱裂缝：将立柱上、下端设计成铰结，特别是对于短柱更有必要；（2）中承式连续梁拱组合体系短钢吊杆的断裂：加大短吊杆的截面面积，以降低应力幅，防止短吊杆产生过大的水平位移（如设置伸缩缝）；（3）下承式连续梁拱组合体系的拱座裂缝：在梁与拱圈结合部一定长度区段内，在拱脚上缘布置预应力索，其下端锚于梁体内合适位置。

23．为什么混凝土拱桥的承载潜力比梁桥大。

梁桥以受弯为主，拱桥以受压为主。共圈内不仅弯矩远小于同等跨径梁桥内的弯矩，而且在超载P作用下N和M同时增长，由应力公式σ=N/M±M/W可知，拱圈截面拉应力的增长将远小于梁桥截面拉应力的增长。其次，拱桥拱上建筑与主拱圈的联合作用具有较大的承载能力，一般在设计中并未计入这个有利因素，这也是比梁桥承载力大的另一个原因。24．预拱度包括：（1）拱圈自重产生的弹性下沉，即拱架卸落后拱圈在自重作用下的弹性下沉；（2）拱圈温度变化产生的弹性变形，即拱圈合拢温度与年平均温度差异而引起的变形；（3）墩（台）水平位移产生的拱顶下沉，即公家卸落后拱圈因墩（台）水平位移产生的弹性下沉。（4）拱架在承重后的弹性及非弹性变形；（5）支架基础在受载后的非弹性下沉。

25．拱圈内力调整包括：假载法、临时铰法、改变拱轴线的形体。

26．根据腹杆的不同布置情况，可分为：竖杆式、三角形、斜压杆、斜拉杆。

27．拱桥中设置铰的情况有哪几种。

（1）按两铰拱或三铰拱设计的主拱圈；（2）按构造要求需要采用两铰拱或三铰拱的腹拱圈；（3）需设置铰的矮小腹孔墩，即将铰设置在墩的上端（与顶梁连接）和下端（与底梁连接）。（4）在施工过程中，为了消除或减小主拱圈的部分

附加内力，以及对主拱圈内力作适当调整时，需要在拱脚或拱顶处设置临时铰。

铰分为：弧形铰、铅垫铰、平铰、不完全铰、钢铰。

斜拉桥

1．斜拉桥结构体系有哪几种形式。

（1）按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系。（2）按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等。（3）按照斜拉索的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系。（4）按照塔的高度不同，有常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥体系。

漂浮体系：优点是主跨满载时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值；缺点是悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动。

半漂浮体系：在墩顶设置一种可以用来调节高度的支座或弹簧支承来替代从塔柱中心悬吊下来的拉索（“零号索”），并在成桥时调整支座反力，以消除大部分收缩、徐变等的不利影响。

塔梁固结体系：优点是显着地减小塔柱弯矩，并且在索塔和主梁中的温度内力极小；缺点是中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移，从而显着地增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩。

刚构体系：优点是既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；结构的整体刚度比较好，主梁挠度又小；缺点是主梁固结处负弯矩大，使固结处附近截面需要加大；再则，为消除温度应力，应用于双塔斜拉桥中时要求墩身具有一定的柔性，常用于高墩的场合，以避免出现过大的附加内力。另外，这种体系比较适合于独塔斜拉桥。

2．斜拉桥的边跨和主跨之比在什么范围内较合适。（论述题）

（1）当主跨有活载时边跨梁端点的端锚索产生正轴力（拉力），而当边跨有活载时锻模阿索又产生负轴力（拉力松减），有此引起较大的应力幅而产生疲劳问题。边跨较小时，边跨主梁的刚度较大，主跨的刚度也相应增大，而拉索的应力变幅也将减小。对于活载比重较小的公路和城市桥梁，合理的边主跨之比为0.4~0.45，而对活载比重大的铁路桥梁，边主跨之比宜为0.2~0.25。（2）活载往往在边跨梁端附近区域产生很大的正弯矩，导致梁体转动，伸缩缝易受损，但这可以通过加长边梁以形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决。

3．密索体系的优点：索距小，主梁弯矩小；索力较小，锚固点构造简单；锚固点附近应力流变化小，补强范围小；利于悬臂法架设；易于换索。

4．按拉索平面数量和布置形式，斜拉索可分为哪几种P461：单索面（主梁刚度大，自重大，跨越能力小，必须采用箱形截面）、竖向双索面（整体性好）、斜向双索面（要求有足够的塔高，视觉容易凌乱，不利于行车安全）。

采用双索面时，斜拉索空间索力可以协助主梁抵抗不对称荷载产生的扭矩，使抗扭刚度非常小的边主梁甚至板式主梁的截面成为可能。

7．斜拉桥中设置辅助墩起什么作用。

（1）斜拉桥在边跨设置辅助墩，可以增加结构体系的整体刚度，即主跨作用活载时，辅助墩可以约束塔身的变形，从而改善塔和主跨的内力并提高主跨的刚度。（2）明显地改善边跨的涅利和减小绕度，特别是对辅助墩附近主梁截面的内力有明显改善。（3）为克服边跨拉索的上提力，边主梁常需设置配重，当设置了辅助墩后，在梁端和辅助墩之间再设配重就比较容易。（4）设置辅助墩后大大减小了活载引起的梁端转角，使伸缩缝不易受损。（5）设置辅助墩后，边跨主梁可提前上墩，就可使施工中双悬臂状态迅速变为单悬臂状态，从而加强施工安全。

8．为什么一般很少采用三塔式或更多的多塔多跨式斜拉桥。

多塔多跨斜拉桥的中间塔顶没有端锚索能有效地限制它的变位，因此，已经是柔性的斜拉桥将使结构的柔性更加增大，随之而来的是变形及内力过大，特别是在抗风性能上显得更加突出。在同等荷载条件下，三塔斜拉桥的中跨跨中绕度（或振幅）要比双塔的大许多。

9．目前多跨多塔斜拉桥采用了哪些构造措施来保证中塔的稳定。

主塔采用A形塔和X形框架墩；将两个双塔斜拉桥串联；用较将三座独塔斜拉桥串联；中塔增设锚固斜缆；综合处理。10．为什么铁路桥很少采用斜拉结构。

因为铁路桥是重载桥，跨中绕度大，若为斜拉桥，跨度不能太大，此时斜拉桥的经济性无法体现。

11．为何斜拉桥不用一根索贯通连接。

两边索力不相等；若为一根索，在塔柱上需安装过渡装置，使施工复杂化；拉索不便更换；张拉不方便，效率不高。

悬索桥

1．悬索桥的边中跨比应在何范围内。（论述题）

悬索桥的边中跨比一般为0.3~0.5。从提高悬索桥刚度的角度来看，则以减小边中跨比有利，这是因为减小了边跨比就缩短了主缆在边跨的长度，从而提高了边跨主缆的线刚度。

2．悬索桥的垂跨比是指什么。P492

垂跨比是指中跨主缆的垂度f与其跨长l之比。从力学分析得知，在跨径为定值的情况下，垂跨比变大，主缆中的拉力就变小，相应的，用主缆钢量便愈小，但这样做桥塔需要增高，而且悬索桥竖向整体刚度变小，加劲梁容易绕曲，因此，绝大部分实际桥梁在1/11~1/9之间。注意：单跨悬索桥由于边跨主缆的垂度较小（为什么），因此活载刚度较大，但在架设时主塔顶部须设置较大的鞍座预偏量。

3．为什么悬索桥的加劲梁多采用钢结构而少采用混凝土结构。

（1）当设计的桥梁主孔跨径在500~00m以上时，悬索桥的桥型才具有竞争力；否则，使用混凝土结构不但造价昂贵（相对其他桥型），施工也比较麻烦，在跨径大的情况下，加之混凝土加劲梁的恒载集度比钢结构重，索力与恒载集度及跨长的平方成正比，索力大导致主缆截面必须加大，用以抵抗拉力的重力式锚碇体积也必须加大，桥塔塔顶鞍座所承受的垂直分力也十分大，必须要加大桥塔及其基础的截面尺寸。（2）混凝土加劲梁需预制，而钢加劲梁可以逐段悬拼，施工方便。

4．主缆与锚碇是如何联结的。

无论是重力式还是隧洞式锚碇，主缆进入锚室和岩洞之前必须先经过散索鞍座或喇叭形散索套，将原先捆紧的主缆截面散开，变成以一股一股的钢丝索股为单位，逐股锚固。

6．悬索桥主缆的形式主要有哪两种：空中边缆法（AS法）和预制平行丝股法（PPWS法）

7．悬索桥为何要采用非连续结构而非连续结构。

受力：采用连续体系，塔根部有支座较大负弯矩，此处弯矩控制设计构造处理复杂，不经济，配筋较多；施工：悬索桥吊杆吊加劲梁，吊杆必须设置在一定范围内，或者为高支墩，在支座处要斜设，而且连续体系的加劲梁必须穿过塔，此时施工上不方便，并不能像非连续体系那样使塔竖直放置。

8．弹性理论及绕度理论的几个基本假设。

弹性理论：（1）悬索假定完全柔性；（2）假定悬索曲线形状和纵坐标在加载后保持不变；（3）加劲梁沿跨径悬挂在悬索上，其截面的惯性矩沿跨径不变；（4）吊杆为竖直，且沿桥跨密布，不考虑在活载作用下的拉伸和倾斜；（5）一期恒载完全由主缆承担，恒载作用下主缆线形为二次抛物线，加劲梁中仅有二期恒载、活载、风力和温度变化产生的内力。

绕度理论与弹性理论根本的区别在于第二条：即假定结构在荷载作用下的变形不可忽略，结构的内力平衡建立在变形后的几何形状上。

9．悬索桥施工工艺。

（一）塔柱及锚碇施工；（二）缆索系统的架设：1）准备工程2）架设导索3）架设牵引索及猫道索4）架设猫道面板及横向天桥5）架设抗风索以完成猫道6）主缆架设7）将猫道转载于主缆后拆除抗风索，并架设竖吊索；（三）加劲梁的制造和架设（一般从跨中到两边）。

10．影响桥梁跨径的原理，桥长、分跨的确定原则。

影响桥梁跨径的原理：材料强度、施工方法、抗风稳定性、建桥经验、爬模，滑模，翻模、主缆处于猫道中的位置。

桥长、分跨的确定原则：地形、地质、河势、水文、通航、防洪、接线等。

11．悬索桥与斜拉桥的比较。

斜拉桥刚度比悬索桥大；斜拉桥的活载挠度比悬索桥小。缆索用钢量上，悬索桥用量较多。假定塔高度相同，1000m以内的斜拉桥的钢索重量比悬案桥小30~50%。对钢斜拉桥而言，由钢索拉力的水平分力所引起的主梁钢重的增加，虽然对于跨度300米以上的斜拉桥是有影响的。但即使跨度在1400m以上，因钢重增加而增加的费用，比悬索桥钢索锚固费还要便宜。不论用何种方法架设斜拉桥都比悬索桥节省费用。斜拉桥属于高次超静定结构，其结构的刚度大，只要有一个较好的主梁断面就可以得到较好的抗风稳定性。斜拉桥，尤其是密索体系斜拉桥，索能很快干扰主梁的振动，以使整个超静定结构减震防止危险振动的形成。悬索桥则较容易形成大振幅的共振状态。

12．重力刚度：是指柔性的主缆因承受巨大的恒载内力而被张紧后，具有了抵抗进一步变形的刚度。

桥墩（台）

1．桥墩的形式和特点：梁桥桥墩分为两种：重力式墩，这类墩的主要特点是靠自身重力平衡外力保持其稳定；轻型墩，这类墩的刚度小，受压后允许在一定的范围内发生弹性变形。拱桥桥墩分为两种：实体式（重力式）墩、桩（柱）式墩。它与梁桥墩不同之处：（1）拱式推力结构，它给予桥墩（台）比较大的水平推力；（2）桥墩的相对水平位移将给拱桥以较大的附加内力，因而拱桥桥墩（台）对地基的要求比梁桥高；（3）梁桥桥面与支座顶面的高差就是主梁的建筑高度；而对上承式或中承式拱桥来说，拱桥桥面到拱座之间还有拱上建筑结构高度。

2．桥台的形式和特点：梁桥桥台：（1）实体式（重力式），其优点是构造简单，不需用钢筋，且能就地取材；缺点是桥台体积和自重较大，侧墙间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙开裂。（2）埋置式：优点台身埋置在锥形护坡中只露台帽使桥台所承受土压力变小，桥台体积变小。缺点：台首湖泊可能被冲裂而使台身裸露。由于护坡伸入到桥孔压缩了河道，或不压缩河道，但就要适当增加桥长。（3）轻型桥台，其用钢量较大，且构造与施工较为复杂，适用于地基状况较差的小跨径桥梁。（4）桩柱式桥台，结构本身有斜杆，能产生水平分力以平衡压力，宽度大，通过系杆连接稳定性好。

拱桥桥台：齿槛式桥台、空腹式桥台（L形）、组合式桥台。

桥墩效应组合P547：桥墩各截面可能产生的最大竖向作用的情况；桥墩各截面在顺桥向上可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况；桥墩各截面在横桥方向上可能产生最大偏心距和最大弯矩的情况。

桥台车辆布置顺桥向P568：考虑最大弯矩组合、考虑最大水平力与最大反向弯矩组合、考虑最大竖向力组合。

3．桥墩计算时内容包括哪些：重力式桥墩：截面强度验算、稳定性验算、墩顶水平位移验算、基础底面上的承载力和偏心距验算。桩柱式：盖梁计算、柱身计算。

4．支承垫石的作用：较好的分布支座压力（力传递更加均匀）；不同支座高度，可用于调整高度；更换支座时，更为方便。

5．墩台验算内容：（1）该验算项目的最不利作用效应组合的计算；（2）计算在相应作用效应组合下，控制截面的最大应力、偏心值或位移值和稳定性；（3）进行截面强度，截面合力偏心距或位移以及稳定性验算。

6．附属结构物：锥形护坡及溜坡、破冰体、桥台搭板（防止跳车）。

10．为什么梁在跨中墩比桥边要容易掉。（地震时）中墩水平位移大，中墩高度高。

11．空心薄壁桥墩的作用：其可以充分利用材料强度，故可节省用料、减轻桥墩自重，降低了对地基的承载能力要求，并且采用机械化施工方法，既可保证工程质量，又能加速施工进程。