桥梁的基本体系
桥梁工程原理试题
θθθ一.填空题1.桥梁的基本组成部分有桥跨结构、桥墩和桥台以及基础。
2.桥梁的基本体系有梁式桥、拱式桥、钢架桥、吊桥和组合体系。
3.桥梁按跨径不同可分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。
4.桥梁设计程序包括两部分初步设计和施工图设计。
5.桥梁纵断面设计内容有确定桥梁的总跨径、桥梁分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。
6.设计荷载中其它可变荷载包括风力、汽车制动力、流水压力、冰压力、温度影响力、支座摩阻力。
7.设计荷载可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。
8.规范中把汽车荷载分为四个等级：汽车－10，汽车－15，汽车－20，汽车－超20。
9.荷载组合在桥规中有五种。
10.汽车荷载有四种等级，其荷载级别的数字表示一辆主车的重量，每一车队中均规定有一辆重车。
11.钢筋混凝土简支梁桥的上部结构由主梁、横梁、桥面行车道板、支座等组成。
12.钢筋混凝土梁有能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好以及美观等优点。
13.按承重结构的截面型式分梁式桥可分为板桥、肋板式梁桥、箱形梁桥。
14.按承重结构的静力体系分梁式桥可分为简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥。
15.钢筋混凝土和预应力混凝土桥的桥面部分通常包括桥面铺装、防水和排水设施、伸缩缝、人行道、缘石、栏杆和灯柱等构造。
16.桥面铺装的主要功能：保护主梁行车道板，不受车轮直接磨耗，防止主梁受雨水浸蚀，分布车轮的集中荷载。
17.对于沥青混凝土或水泥混凝土铺装，横坡为1.5－2.0％。
18.桥面伸缩缝设置在两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间。
19.在行人稀少地区可不设人行道，为保障行车安全可改用宽度高度均不少于0.25nl的护轮安全带。
20.设置桥面伸缩缝的要求：自由变形、车轮平顺通过、减少噪音、防止雨水垃圾渗入。
21.整体式板一般一部分主钢筋按30度或45度的角度，在1/4－1/6处弯起。
22.我国常用的装配板桥，按其截面形式主要有实心板和空心板两种。
桥梁工程重点
1.按受力体系划分，桥梁可以分为哪几种基本体系？阐述各种桥梁体系主要受力特点级适用场合。
答：按照桥梁受力体系分类，可分为梁式桥、拱式桥和悬索桥三大基本体系。
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构由于外力（恒载和活载）的作用方向与桥梁结构和轴线接近垂直，因而与同样跨径的其它结构体系相比，梁桥内产生的弯矩最大，即梁式桥以受弯为主。
拱式桥的主要承重结构是主拱圈或拱肋，拱圈或拱肋以受压为主，桥墩和桥台将承受水平推力。
悬索桥在桥面系竖向荷载作用下，通过吊杆使主缆承受巨大的拉力，主缆悬跨在两边塔柱上，锚固于两端的锚碇结构中；锚碇承受主缆传来的巨大拉力，该拉力可分解为垂直和水平分力，因此，悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。
2.在已取得的桥梁建设成就的基础上，要进一步建造更大跨径的桥梁，主要影响因素有哪些？答：要进一步建造更大跨径的桥梁，主要影响因素有新材料、新工艺的出现和新技术的不断向前发展。
其中新材料的发展尤为突出和重要，要想使桥梁朝着更大跨径发展，必须要有高强度、高弹性模量和轻质材料的出现。
目前，研究较多的有超高强硅粉和聚合物混凝土，高强双向钢丝纤维增强混凝土，轻质高强的玻璃纤维和碳纤维等，这些新材料若能逐步取代目前广泛使用的钢和混凝土材料，必将导致桥梁建设乃至土木工程的又一次新的飞跃。
3.桥梁分孔应考虑哪些主要因素？答：（1）通常采用最经济的分孔方式，即使得上、下部结构的总造价趋于最低。
（2）对于通航河流，在分孔时首先应满足桥下的通航要求。
（3）对于不良地质桥位的分孔，要充分考虑地质情况的影响。
（4）桥梁分孔要与结构形式综合考虑。
（5）桥梁分孔还应与施工方法、施工能力及施工进度综合考虑。
4.如何确定桥道标高答：根据排洪，通航，通车，造价等情况确定桥道标高5.桥面伸缩缝装置的主要作用是什么？伸缩缝装置的设置有何基本要求？答：桥面伸缩缝装置的主要作用是适应桥梁上部结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等因素的影响下变形的需要，并保证车辆通过桥面时平稳。
桥梁的组成与分类
桥梁的组成与分类一、桥梁的基本组成桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”组成。
所谓五个大部件，是指桥梁承受汽车重量或起其他作用的桥跨上部结构与下部结构，它们是桥梁结构安全性的保证。
1.五个大部件（1）桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构）。
桥跨结构是路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线等）中断时，跨越这类障碍的结构物。
（2）支座系统。
支座系统的作用是支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应保证上部结构具备在荷载、温度变化或其他因素作用下所预计的位移功能。
（3）桥墩。
桥墩是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。
（4）桥台。
桥台位于桥的两端，一侧与路堤相接，并防止路堤滑塌，为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程；另一侧则支承桥跨上部结构的端部。
（5）墩台基础。
墩台基础是保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。
基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。
桥跨结构和支座系统是桥跨上部结构，桥墩、桥台和墩台基础为桥跨下部结构。
2.五个小部件五个小部件均为直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造，在桥梁设计中往往得不到足够的重视，因而使桥梁服务质量低下，外观粗糙。
在现代化工业快速发展的基础上，人类的文明水平也极大提高，人们对桥梁行车的舒适性和结构物的观赏要求越来越高，因而桥梁设计中也越来越重视五个小部件。
五个小部件具体如下。
（1）桥面铺装（或称行车道铺装）。
桥面铺装的平整性好、耐磨性好、不翘曲、不渗水是保证行车平稳的关键，特别在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求很高。
（2）排水防水系统。
桥面的排水防水系统应迅速地排除桥面上的积水，并使渗水可能性降至最低限度。
此外，城市桥梁防水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。
（3）栏杆（或称防撞栏杆）。
桥的栏杆既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的装饰件。
（4）伸缩缝。
伸缩缝位于桥跨上部结构之间，或在桥跨上部结构与桥台端墙之间，以满足结构在各种因素作用下的变位需求。
桥梁工程课后小结
第一章1、桥梁由上部构造、下部构造、支座和附属设施四部分构成。
2、桥梁按基本体系分类，有梁、拱、吊三大基本体系，梁受弯、拱受压，而吊受拉。
由上述三大基本体系互相组合，可派生出显示组合受力特性旳桥型，如斜拉桥和刚构桥等。
3、一般钢筋混凝土简支梁桥跨径一般不超过25m，预应力混凝土简支梁桥跨径一般不超过50m，跨径再增长应考虑采用持续体系梁桥。
4、拱桥分为有推力和无推力（系杆）拱，根据不同样旳行车道位置，又分为上承式、下承式和中承式拱。
5、刚构桥包括门式、斜腿、持续刚构以及T构。
6、斜拉桥旳重要构成部分是梁、塔和索，斜拉桥属高次超静定构造，索旳出张力对斜拉桥受力状态旳优劣至关重要。
7、悬索桥属柔性构造，一般为钢构造，悬索桥旳风振问题在设计施工中应尤其重视。
8、桥梁设计应遵照技术先进、安全可靠、合用耐久、经济合理、美观及利于环境保护旳旳原则。
9、桥梁设计一般应符合路线布设旳规定，并结合当地需要，考虑综合运用。
10、桥梁设计前，应尽量多做调查和搜集资料，包括交通调查和桥位处自然条件调查等。
11、桥梁立面总体设计应综合考虑通航、泄洪、冲刷等问题，并考虑两头接线旳规定。
13、桥梁设计分为工程可行性研究、初步设计、技术设计和施工图设计四个阶段，对于规模小或技术简朴旳桥梁，设计阶段可予以简化。
14、桥梁方案比选是一种循序渐进、由浅入深旳过程，首先应调查掌握多种规划和自然条件，然后充足运用专业知识和国内外信息，按照一定旳环节后，才能获得最佳旳设计方案。
15、桥梁上旳作用包括永久作用、可变作用和偶尔作用三大类，永久作用重要指构造重力，可变作用包括汽车荷载、人群荷载、温度作用等，偶尔作用包括地震作用和撞击作用。
16、根据构造上也许出现旳作用，《桥规》规定了基本和偶尔作用短期效应和作用长期效应等四种组合。
17、桥梁按极限状态法设计，包括承载能力极限状态和正常使用极限状态，前者验算强度和稳定性，后这验算应力、变形和裂缝。
桥梁的分类与体系
PC连续刚构
2
Raftsunder桥
298
PC连续刚构
3
Asuncion桥
270 多跨带铰PCT构
4
虎门大桥副航道桥
270
PC连续刚构
5
Gateway桥
260
PC连续刚构
6
Varodd-2桥
260
PC连续梁
7
泸州长江二桥
252
PC连续刚构
8
Schottwien桥
250
PC连续刚构
9
Doutor桥
250
包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。
相关常用专业术语
• 水位
• 低水位：水位变动的河流，在枯水季节的最低水位。 • 高水位：在洪峰季节中的最高水位。 • 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。 • 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。
• 孔径/跨径
PC连续刚构
10
Skye桥
250
PC连续刚构
11 重庆黄花园嘉陵江大桥 250
PC连续刚构
所在国家
挪威 挪威 巴拉圭 中国 澳大利亚 挪威 中国 奥地利 葡萄牙 英国 中国
塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。
苏通长江大桥 主跨1088米钢箱梁斜拉桥
南京二桥
芜湖长江大桥
江苏润扬长江大桥
组合桥—梁拱组合
北盘江大桥
组合桥—系杆拱桥
吊杆
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）。
272
RC空腹无铰拱
南非
2003 2005 1997 1979 1997 1995
桥梁基本构造与分类
目前公路城市桥梁中广泛应用“预制装 配式的钢筋混凝土简支梁”。 简支梁桥结构简单，施工方便，对地 基承载力要求不高，跨径25m内多用。 多跨梁式桥也使用“连续梁”。为了节 省材料，充分利用钢材抗拉强度的优势， 通常做成“钢筋混凝土预应力梁”。大跨 径的桥梁，可建造钢桥或预应力箱梁桥。
刚架桥
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性构架的结构 体系，也称为刚构体系。梁和柱的连接处 具有很大的刚性，连接可靠。在竖向荷载 作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具 有水平反力，其受较美观， 在条件许可的情况下，修建坞工拱桥往往 经济合理的。拱式桥对下部构造和基础要 求较高,要求下部结构（桥墩、桥台）和基 础能够提供足够大的水平推力，而且具有 足够的稳定性和耐久性。 拱式桥的施工难度一般情况下会比梁式 桥困难些。
梁桥（黄浦江路）
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平推 力的结构。由于外力（恒载与活载）的作用 方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样 跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩 最大。通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、 钢筋混凝土）来建造。
2.桥面构造
（1）桥面铺装 作用－防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、保护主梁 免受雨水侵蚀、对车辆轮重的集中荷载起扩散作用。 要求－有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨 主要形式－钢筋砼 沥青砼 （2）桥面防水 位置－设置在桥梁行车道板的顶面，三角垫层之上 作用－将透过桥面铺装层渗下的雨水汇集到排水设备（泄水 管）排出 材料要求－不透水，有一定的强度、弹性和韧性，耐蚀性和 耐老化性较好
吊桥（悬索桥）
桂林木龙湖 吊桥
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。如图：
吊桥在竖向荷载作用下，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碇结构。吊桥也是具有水 平反力（拉力）的结构。 现代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 较小，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥 型无以伦比的特大跨度。
桥梁的组成和分类知识讲解
桥梁的组成和分类第一章桥梁的组成和分类一.桥梁的基本组成部分一般桥梁由以下几个部分组成：桥跨结构是在线路中断时跨越障碍的主要承载结构。
桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。
通常设置在桥两端的称为桥台，桥台与路堤相街接，以抵御路堤土压力，防止堤填土的滑坡和坍落。
单孔桥没有中间桥墩。
基础是桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分。
是确保桥梁能安全使用的关键。
上部结构是指桥梁的桥跨结构。
下部结构是指桥梁的桥墩或桥台。
支座是桥梁在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。
锥形护坡是指在路堤与桥台街接处，在桥台两侧设置石砌护坡，为保证迎水部分路堤坡的稳定。
低水位是指在枯水季节如丘而止最低水位。
高水位是指在洪峰河流中最高水位。
设计洪水位是指桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位。
净跨径对于梁式桥是设计洪水位上相邻两桥墩（或桥台）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。
总跨径是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径，它反映了桥下宣泄洪水的能力。
计算跨径对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，对于拱式桥，是两相邻拱脚截面形心点之间水平距离。
国为拱圈（或拱肋）各载面形心点的连线称为拱轴线。
桥梁全长简称桥长，是桥梁两端两个桥台的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。
在一条线路中，桥梁和涵洞总长的比重反映它们在整段线路建设中的重要程度。
桥梁高度简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。
桥下净空高度是设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，不小于对该河流通航所规定的净空高度。
建筑高度是桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和路径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。
公路（或铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）标高，对通航净粉顶部标高之差，又称为容许建筑高度。
桥梁基本结构体系
第三节 混凝土刚构桥立面布置
T型刚构（带铰、带挂梁）、连续刚构 一、带挂梁结构
二、带剪力铰结构 三、连续刚构
第四节 横断面布置
板式截面、肋式截面、箱形截面。 一、板式截面 优点：构造、施工简便，建筑高度小。 缺点：材料不能充分发挥性能，自重大 二、肋式截面 优点：挖空率大，减轻自重，受力好 副弯矩区段的构造特点：加大马蹄
第一节 有支架施工法
优点： 整体性好、施工平稳、可靠、不需要大型起吊运输设备； 施工中无体系转换； 预应力布置方便。 缺点： 影响通航与排洪；工期长；模板多；质量较难控制等。 一、支架和模板 支架分类：木支架、钢支架、钢木混合支架、万能杆件拼装支
架。 模板分类：木模板、钢模板
第三节 刚构桥
分类： 带剪力铰刚构、带挂梁刚构、连续刚构。 各类刚构桥的受力与构造特征 构造特征 受力特征
第二章 立面与横断面设计
混凝土悬臂梁立面布置 混凝土连续梁立面布置 混凝土刚构桥立面布置 横断面布置
第一节 混凝土悬臂梁立面布置
立面设计内容：
桥梁体系的选择 桥梁总长及分跨布置 桥面高程的确定 梁高的选择 桥梁下部结构和基础形式的选择
混凝土悬臂梁分类： 三跨双悬臂结构、三跨单悬臂带挂梁结构、多跨双
悬臂带挂梁结构
第二节 混凝土连续梁立面布置
一般采用不等跨设计，边中跨比0.5~0.8。 一、等高度连续梁 优点：构造、施工简便 缺点：支点抵抗副弯矩不利 等高度连续梁梁高与跨径之比：1/16~1/26 二、变高度连续梁 优点：受力好、省材料、增大桥下净空 截面变化曲线：二次抛物线、圆弧线、折线
二、就地浇注施工法 分层、分段浇注 三、养护和落架
第二节 平衡悬臂施工
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桥梁的基本体系
桥梁的基本体系
按结构体系及受力特点，桥梁可划分为梁、拱、索三种基本体系，以及由基本体系之间组合而形成的组合体系
1．梁式桥
梁式桥的特点是其桥跨的承载结构由梁组成。
在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力而无水平反力（推力）。
梁的内力以弯矩和剪力为主。
梁式桥可分为简支梁桥，连续梁桥和悬臂梁桥。
简支梁桥的跨越能力有限（一般在50m以下），当计算跨径小于25m时，通常采用混凝土材料，而计算跨径大于25m时，更多采用预应力混凝土材料。
2．拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。
其特点是结构在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平力（推力），由于水平推力的作用使拱中的弯矩和剪力大大地降低。
设计合理的拱主要承受拱轴压力，拱截面内弯矩和剪力均较小，因此可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。
拱式桥是推力结构，其墩台，基础必须承受强大的拱脚推力。
因此拱式桥对地基要求很高，适建于地质和地基条件良好的桥址。
拱式桥构造简单，承载能力大，造型美观，是桥梁工程中广泛采用的桥型之一。
3．悬索桥
悬索桥又称吊桥，其特点是桥梁的主要承重结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索，加劲梁和锚锭结构组成。
桥跨上的荷载由加劲梁承受，并通过吊索将其传至缆索。
主缆索是主要承重结构，但其仅受拉力。
缆索本身是几何
可变体，但可通过桥塔，锚锭结构及作用的荷载相组合，在空间形成有一定几何形状的平衡受力结构体系。
主缆索的拉力通过对桥塔的压力和锚锭结构的拉力传至基础和地基。
这种桥型充分发挥了高强钢缆的抗拉性能，使其结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无法比拟的特大跨度。
4．组合体系
组合体系桥是指承重结构采用两种基本结构体系，或一种基本体系与某些构件（塔，柱，索等）组合在一起的桥。
代表性的组合体系有以下几种。
（1）刚架桥
刚架桥是梁与立柱（墩柱、竖墙）刚性连接的结构体系。
刚架桥的特点是在竖向荷载作用下，柱脚处不仅产生竖向反力，同时产生水平反力，使其基础承受较大推力。
结构中梁和柱的截面均作用有弯矩，剪力和轴力。
由于梁和柱结点为刚结，梁端部承受负弯矩，使梁跨中弯矩减小，跨中截面尺寸也可相应减小；与一般墩台不同，刚架桥的支柱（墩台）不仅承受压力，还承受较大弯矩，通常采用较小的钢筋混凝土或预应力混凝土构件。
由于刚架桥的上述特点，在城市中当遇到线路立体交叉或需要跨越通航江河时，常采用这种桥型以降低线路标高，减少路堤土方量。
当桥面标高已确定时，能增加桥下净空。
T型刚构是目前修建较大跨径预应力混凝土桥梁的常用桥型之一，与其他刚架桥的受力特点不同，它属于无推力结构。
它是由单独立柱与主梁连接成整体，形成T形，各T形刚架之间以剪力铰或挂梁相连，在竖向荷载作用下，无水平力产生。
T形刚架桥的悬臂部分主要承受负弯矩，预应力筋通常布置在桥面，与悬臂施工方法实现高度协调一致。
T形刚架桥的悬臂一般为对称布置，使支柱仅在活载作用时才有弯矩作用。
（2）梁、拱组合体系
所示为一种梁和拱的组合体系，此时梁和拱都是主要承重结构两者相互配合共同受力。
由于吊杆将梁向上（与荷载作用方向相反）吊住，着就显著减小了梁
中弯矩；同时由于拱和梁连接在一起，拱的水平推力就传给梁承受，这样梁除了受弯矩以外尚且受拉。
这种组合体系桥能跨越较一般简支梁桥更大的跨度，而墩台没有推力，因此，对地基的要求就与一般简支梁桥一样。
拱置于梁的下方，通过立柱对梁起辅助支承作用的组合体系桥。
（3）斜拉桥
斜拉桥是典型的悬索结构和梁式结构组合的结构体系。
这一结构体系由主梁，缆索和塔架组成，充分利用了悬索结构和梁结构的特点，其组合相当合理。
在结构体系中，梁结构直接承受桥面外荷载引起的弯矩和剪力，桥塔两侧的斜拉索张紧后为梁结构提供弹性支承，同时承受由荷载引起的拉力，其拉力的竖向分量通过桥塔传至基础和地基；斜拉索中荷载引起拉力的水平分量，使桥结构承受轴向压力，相当于对梁结构施加预应力。
此外，通过调整斜拉索间距可改变弹性支承的间距，使梁内力分布更加均匀合理，因而减小了主梁的建筑高度，提高了跨越能力。
与悬索桥相比，斜拉桥的斜拉索直接作用于主梁结构，使结构体系的抗弯、抗扭的刚度大大增强，抗风稳定性也明显改善。
由于斜拉索的拉力的水平分量由梁结构承担，因而也不再需要巨大的锚锭结构。