桥梁工程复习资料培训课件

桥梁工程

第一章总论

桥梁的基本组成：上部结构、下部结构、支座和附属设施，上部结构是线路中断时跨越障碍的主要承重，是桥梁支座以上桥孔的总称。当跨越幅度越大时，上部结构的构造也越复杂，施工难度增加。下部结构包括桥墩、桥台和基础。桥梁的附属设施包括桥面系、伸缩缝、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板和锥形护坡。

*作用

桥墩和桥台是支承上部结构并将传来的恒载和车辆活荷载再传至基础的结构物。桥台还与路堤相衔接，并抵御路堤上压力，防止路堤填土的坍方。

基础是桥墩和桥台的奠基部分，承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载，这些荷载包括竖向荷载以及地震、船舶撞击墩身等引起的水平荷载。

支座是设在墩（台）顶，用于支承上部结构的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，而且要保证上部结构按设计要求能产生一定的变位。

各种水位：低水位、高水位、设计水位和通航水位

A、低水位：枯水季节的最低水位；

B、高水位：洪峰季节的最高水位；

C、设计水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位；

D、通航水位：在各级航道中，能保持船舶正常航行时的水位

净跨径：对于设支座的桥梁为相邻两墩、台身顶内缘之间的水平净距，不设支座的桥梁为上、下部结构相交处内缘间的水平净距，l0表示

总跨径：多孔桥梁中各孔跨径的总和，∑l o，反应了桥下宣泄洪水的能力

计算跨径：对于设支座桥梁，为相邻支座中心的水平距离，对于不设支座的桥梁（如拱桥、刚构桥等），为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离，计算以l为准。

标准跨径：是指两相邻桥墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离

桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道长度，L表示

桥下净空：为满足通航（或行车、行人）的需要和保证桥梁安全而对上部结构底缘以下规定的空间界限。

桥梁建筑高度：指的是上部结构底缘至桥面顶面的竖直距离，线路定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，对通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度

桥面净空：是桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限，公路、铁路和城市桥梁对桥面净空都有相应的规定

P3桥梁按总长L和标准跨径Lk分类（选择）

桥梁分类

按照受力体系分类桥梁分梁、拱、索三大基本体系（梁受弯、拱受压、索受拉）

梁式桥、拱式桥、钢构桥、斜拉桥和悬索桥

各种桥型各自的特点

梁式桥：梁式桥是在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同样跨径的其他结构体系相比，梁桥内产生的弯矩最大，跨越能力相对较小。这种桥梁的结构简单，施工方便，简支梁桥对地基承载力的要求不高；

拱式桥：拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋），拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力。与同跨径的梁相比，拱的弯矩、剪力、变形都要小得多，但是施工较困难。拱桥不仅跨越能力很大，而且外形酷似彩虹卧波，十分美观，在条件许可的情况下，修建拱桥往往是经济合理的，一般在跨径500m以内均可作为比选方案。

钢构桥：钢构桥的主要承重结构是梁与立柱整体结合在一起的钢架结构。梁与立柱的连接处有很大的刚性，以承担负弯矩的作用，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。钢构桥一般均需承受正负弯矩的交替作用，横截面宜采用箱形截面，连接钢构桥主梁受力与连续梁相近，横截面的形式与尺寸也与连续梁基本相同。

斜拉桥：斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱，在通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受拉为主。由于受到斜拉索的弹性支承，弯矩较小，是的主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，大幅度提高了斜拉桥的跨越能力。此外，由于塔柱、拉索和主梁构成为稳定的三角形，斜拉桥的结构刚度较大，斜拉桥的抗风能力较悬索桥要好得多，但是，当跨度很大时，悬臂施工的斜拉桥因主梁悬臂过长，承受压力过大，而风险较大，塔高也过高，外索过长，索垂度的影响使索的刚度大幅下降，这些问题都需要认真研究和解决。

悬索桥：悬索桥也称吊桥，是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构，在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力。悬索桥也具有水平反力（拉力）的结构。

．桥梁设计的基本要求

（1）结构尺寸和构造上的要求：具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性

（2）使用上的要求：安全可靠，适用性

（3）经济上的要求：经济合理

（4）施工上的要求：具有技术先进性

（5）美学和景观上的要求：美观性

（6）环境保护和可持续发展：符合环境保护和可持续发展的要求

桥梁纵断面设计

确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等

桥梁横断面的设计

桥梁应满足使用功能所需的桥面宽度以及桥梁的截面形式（桥面总宽为桥面净宽加结构物所需宽度之和）

桥梁的设计步骤

前期工作阶段：预可阶段、工可阶段设计工作阶段：初步设计、技术设计、施工图设计桥梁设计方案的筛选

A、明确各种高程要求；

B、桥梁分孔和初拟桥型方案草图；

C、方案初筛；

D、详绘桥型方案；

E、编制估算或概算；

F、方案选定和文件汇总

桥梁上的作用（直接作用和间接作用）

按照随时间变化情况可以归纳为永久作用、可变作用和偶然作用三种

永久作用主要指结构重力，可变作用包括汽车荷载、、人群荷载、温度作用等，偶然作用包括地震作用和撞击作用。

作用效应组合：公路桥涵结构采用以可靠度理论为基础的概率极限状态设计法设计。该设计体系规定了桥涵结构的两种极限装呀：承载能力极限状态和正常使用极限状态。桥涵结构设计分为持久状况、短暂状况和偶然状况

所谓极限状态：是指整个结构或者构件的某一特定状态，超过这一状态界限结构或构件就不再能满足设计规定的某一功能要求。承载能力极限状态设计着重体现桥涵结构的安全性，正常使用极限状态设计则体现适用性和耐久性。

第二章混凝土梁桥构造设计

梁桥的分类

从承重结构横截面形式上分类，混凝土梁式桥可分为板桥、肋梁桥和箱形梁桥

从受力特点上看，混凝土梁式桥分为简支梁（板）桥、连续梁（板）桥和悬臂梁（板）桥按施工方法分类，又可分为整体浇筑式梁桥和预制装配式梁桥两类

整体式简支板桥的构造（P31 构造图—横断面纵断面钢筋布置）

装配式板的横向连接方法有企口混凝土铰接和钢板连接两种（p34图2.6 2.7）

预制装配式简支梁（p36图2.13）

Ⅱ形（跨径6~12m）

优点：施工稳定性好

缺点：螺栓连接，整体性差，模板复杂

T形

优点：结构简单，整体性好，抗正弯矩能力强

箱形（跨径40~80m）

优点：适用于斜桥、弯桥，材料消耗少，工期短，稳定性好，抗扭刚度大

缺点：截面形心偏上，对承受负弯矩不利

主梁间距的确定（1.8m~2.3m）

材料的用量最经济、运输吊装能力、翼板足够的刚度、尽可能减少预制的工作量、尽可能使用设计标准化

常用的桥面板（翼缘板）横向连接有刚性接头和铰接接头

桥面构造包括哪些部分?

桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩装置、人行道(或安全带)、缘石、栏杆、和灯柱等构造

伸缩缝的构造要求：1、在平行垂直轴线的两个方向，均能自由收缩

2、牢固可靠

3、保证行车平顺

4、防止阻塞

人行道常用尺寸

人行道的宽度为0.75m或1m，当宽度要求大于1m时，按0.5m的倍数增加（表2.2）

第三章混凝土梁桥的计算

桥面板的计算p49-53

横向分布系数（m）

概念：表示某根主梁所承担的最大荷载是各个轴重的倍数（通常小于1）

计算方法

杠杆原理法：假设桥面板在主梁上断开，当作简支梁和悬臂梁

偏心压力法：把横隔梁视作刚性极大的梁（适用于具有可靠的横向联接，且桥的宽跨比B/l 小于或接近0.5的情况，一般称为窄桥，用于计算跨中截面荷载横向分布系数m。）

本章小结

混凝土梁桥上部结构设计计算项目一般有主梁、横隔板和桥面板三个部分计算。

根据结构构造不同，桥面板计算的力学模式有单向板、铰接悬壁板、悬壁板三种。

在主梁计算中，应先根据荷载横向横向分布系数m确定欲求主梁所承担的最大荷载值，再从桥梁的纵向结构力学的方法计算最不利的力值。

第四章梁式桥的支座

支座的作用：1传递上部结构的支承反力，包括结构自重和可变作用引起的竖向力和水平力2保证结构在可变作用、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下变形。固定支座和活动支座的布置原则：有利于墩台传递纵向水平力。

简易垫层座（抗变形性能差）

橡胶支座

板式橡胶支座（中小跨公路桥）

盆式橡胶支座（大跨度连续梁桥）

聚四氟乙烯滑板式橡胶支座（较大跨度的简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续桥梁）

球冠圆板式橡胶支座（传力均匀，明显改善避免底座产生偏压、脱空等不良现象，不适用于公路桥涵在纵坡较大时）

本章小结

梁式桥设置底座的目的是为了将上部结构的支承反力（包括竖向力和水平力）安全地传递至桥墩、桥台并能保证上部结构的自由变形

梁式桥的支座一般分成固定支座和活动支座两种，两者的区别在于能否限制梁体的水平位移。支座布置应以有利于墩台传递纵向水平力为原则：对于坡桥，宜将固定支座布置在标高较低的墩台上；对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，宜将固定支座设置在靠近温度中心；对于特别宽的梁桥，应设置多向活动支座；对于处在地震地区的梁桥，宜选用可防震和减震支座，通常应确保由多个桥墩分担水平地震力。

我国目前使用最广泛是橡胶支座，它一般可分为板式橡胶支座、聚四氟乙烯滑板式橡胶支座、球冠圆板式橡胶支座和盆式橡胶支座四类。

盆式橡胶支座以其承载能力大、水平位移量大，转动灵活等优点，适合大跨度桥梁

第五章其他体系梁桥、斜拉桥和悬索桥

悬臂梁桥分为三类：双悬臂梁桥、单悬臂梁桥（由锚跨和挂梁组成）T型钢构桥

悬臂桥与简支梁桥相比，悬臂梁桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小，故可减小跨度内主梁的高度，从而可降低钢筋混凝土用量和结构自重，而这本身又导致了恒载内力的减小，不过梁上的翼缘受拉，可避免出现裂缝，雨水易侵入梁体，而且构造复杂。

T型钢构桥

定义：将悬臂梁桥的墩柱与梁体结合后便形成了带挂梁或带铰的结构

特点：带挂梁的T型刚构桥型，属于静定结构，受力简单明确，但在混凝土长期收缩徐变作用下和汽车荷载的冲击力作用下悬臂梁端会发生下挠，导致悬臂梁端与挂梁之间易形成折角；带铰的T型刚构桥型，铰的存在使左右两侧主梁变形不一致，难于调整，引起行车不顺，温度变化时，易产生不均匀变形，引起较大次内力。

牛腿：悬臂梁桥、T型刚构桥的悬臂端和挂梁端结合部的局部构造。

连续梁桥

等截面连续梁桥可选用等跨和不等跨两种布置方式。

连续梁主梁的内力主要有三个，即纵向受弯、受剪以及横向受弯。纵向预应力抵抗纵向受弯和部分受剪，竖向预应力抵抗受剪，横向预应力抵抗横向受弯

纵向预应力筋，又称为主筋，用以保证桥梁在恒、活荷载作用下纵向跨越能力的主要受力钢筋。

横向预应力筋，用以保证桥梁整体性、桥面板及横隔板横向抗弯能力的主要受力钢筋。

竖向预应力筋，主要作用是提高截面的抗剪能力。

斜拉桥

定义：主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成荷载传递路径：斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传至索塔，再通过索塔传至地基。

斜拉桥对主梁的多点弹性支承作用，因此在主梁承受荷载之前的斜拉索进行预张拉。

斜拉桥与悬索桥的区别

斜拉桥主梁上的荷载是通过锚固点直接传至斜拉索的，而在悬索桥中则是经吊杆传到柔性的承重主缆上的，因而两者结构刚度有较大的差别。悬索桥的承重主缆锚固在专设的锚碇上，主梁不承受轴力；而在斜拉桥中，主梁承受巨大的轴向力，形成偏心受压构件。斜拉桥通过调整斜拉索的拉力大小可以对主梁内力进行调整，以获得合理的额内力分布；悬索桥则无法办到。斜拉桥的刚度在很大程度上取决于斜拉索的刚度。因此，改变斜拉桥的初张力、间距和数量，不仅可以调节主梁的截面内力，也可以改变桥梁的刚度而悬索桥的刚度则不易改变。