桥梁的类型与结构

桥梁的结构体系
目前，人们所见到的桥梁种类 繁多。它们都在长期的生产活动中， 通过反复实践和不断的总结而逐步创 造发展起来的。
我们知道，结构工程上的受力 构件，总离不开拉、压、剪、弯、扭
等基本受力方式。
桥梁工程技术
Bridge Construction Technique Edited for ：乌兰察布市公路工程局 Edited by ：武志勇
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”。
对于很大跨径的特大桥梁，可建造 钢桥或预应力箱梁桥。
2.刚架桥与吊桥
刚架桥
吊桥
刚架桥
刚构桥
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 ，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。
组合体系桥梁一般都可以用钢筋混凝 土来建造，对于大跨径的桥梁以采用预应 力混凝土或钢材修建为宜。
桥梁的其他分类
一、按用途分： 公路桥 铁路桥 公路铁路两用桥 农桥 人行桥 运水桥（渡槽）及其他专用桥
二、按桥长和跨径分： 特大桥 大桥 中侨
小桥
桥梁分类 特大桥 大桥 中桥
多孔跨径总长 L(m)
L>1000
3.3 按桥梁用途分类
公路桥、 铁路桥、 公路铁路两用桥 农桥、 人行桥、 运水桥(渡槽)、 其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)
哈尔滨松花 江公路桥
3.4 按材料划分
木桥、 钢桥、 圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、 钢筋混凝土桥、 预应力钢筋混凝土桥
木桥
圬工桥
3.5 按结构体系分
梁式桥——主梁受弯 拱桥——主拱受压 刚架桥 ——构件受弯压 缆索承重桥（吊桥、斜拉桥）——缆索受拉 组合体系桥
拱桥的跨越能力很大，外形也 比较美观，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
梁式桥
梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下 无水平推力的结构。
预应力混凝土的发展，使得T形 刚构桥得到了很大的推广。特别是 由于采用了悬臂安装或浇筑的分段 施工方法，不但加速了修建大跨度 桥梁的施工速度，而且也克服了要 在江河或深谷中搭设支架的困难。
桂林木龙湖
吊桥
江阴市长江
吊桥
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。
相对于其他体系的桥梁而言，吊 桥的自重小，结构刚度差，在车辆动 载和风载作用下有较大的变形和振动 。可以说：整个吊桥的发展历史是和 变形与振动斗争的历史，亦即是争取 刚度的历史。目前吊桥一般梁组合桥
拱梁组合桥
拱梁吊组合桥
组合体系桥
根据结构的受力特点，由几个不 同体系的结构组合而成的桥梁称为组 合体系桥。如图是一种梁拱组合体系 。
安康汉江大桥：钢斜腿 刚架铁路桥，脚铰跨度 176m，1982年建成。
3.5.4 缆索承重桥
利用高强钢丝制成的缆索做主要承重构件，以其跨越大距度的能 力而著称荷载通过吊杆使缆索产生拉力，并传递到岸上巨大的锚碇上； 分吊桥和斜拉桥两种。
有水平反力，跨越能力大，对动荷载要求较高；
湛江海湾 大桥，是 一座双塔 斜拉桥
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。
吊桥的另一个特点是：成卷的钢缆 容易运输，结构的组成构件较轻，便 于无支架悬吊拼装。
我国在西南山岭地区和在遭受山洪 泥石流冲击等威胁的山区河流上，当 修建其他桥梁有困难时，往往采用吊 桥。在战时，也常常用轻便的制式器 材架设临时性吊桥，以抢通较宽的交 通障碍。
单孔跨径Lk(m) Lk>150
100≤L≤1000 40≤Lk≤150
30<L<100
20≤Lk<40
小桥
8≤L≤30
4、几种桥梁实例展示
• 有梁、拱、塔、索等几 种构件组合而成，有承 重构件、传力构件之分；
• 悬单 拱索孔组桥系合实例杆、拱桁桥架、拱连桥续、梁 斜 拉桥、部分斜拉桥；
英国亨伯桥：悬索桥，主跨1410.8米，1981建成。 建成时世界第一，现列世界第4 。
拱桥实例
九溪沟桥：主跨116米，圬工拱桥。所在地：四川、丰都、九溪沟。 建成时间：1972年。
承受荷载的计算与分析，是桥梁结构安全性的保证。 五大部件：
1）桥跨结构：(或称桥孔结构、上部结构)。路线遇到障碍（如江河、山谷或其他路线 等）的结构物。
2）支座系统：支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，它应保证上部结构预计的在荷 载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。
3）桥墩：是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。
现代的桥梁结构也一样，不过其内 容更丰富，形式更多样，材料更坚固， 技术更进步。
桥梁各种体系的特点，决定其受力 特点、建桥材料、适用跨度、施工条件 等。
桥梁的基本体系 梁式、拱式、悬吊式
试述梁式、拱式、悬吊式的特点 及主要区别？
思考题3
见下面详述
桥梁的类型
1.拱桥与梁桥
梁桥
拱桥
拱桥
拱式桥
拱式桥
◎关于水位： 低水位-枯水季节最底；高水位-洪峰季 节最高；设计洪水位-桥梁规定的设计 计算水位；
3、桥梁分类
按跨径大小分类 按桥面的位置划分
按桥梁用途来划分 按按材料来划分
按按结构体系划分
3.1按桥跨径大小分类
3.2 按桥面位置分类
上承式 ——视野好、建筑高度大 下承式——建筑高度小、视野差 中承式——兼有两者的特点
预应力钢筋混凝土刚构桥
T形刚构是目前修建较大跨径钢 筋混凝土桥曾采用的桥型。它是结合 了刚架桥和多孔静定悬臂梁桥的特点 发展起来的新颖结构。
对于普通钢筋混凝土T形刚构桥 采用预制装配方法施工时，往往将跨 径较大的梁分成三段安装，从而显著
减少了安装重量。
刚架桥的主要缺点是：
悬臂根部的负弯矩很大，用普通 钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大， 而且控制混凝土裂缝的开展成为关键 ，因此，跨径就不能做得太大，通常 只有40~50m。
4）桥台。设在桥的两端；一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨上部 结构的端部。为保护桥台和路堤填土， 桥台两侧常做一些防护工程。
5）墩台基础：是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。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。
◎前两个部件是桥跨上部结构，后三个部件是桥跨下部结构。
斜拉桥也是一种主梁与斜梁相结 合的组合体系，如下图。
悬挂在塔柱上的被张紧的的斜缆 将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承 的连续梁一样工作。
这样既发挥了高强度材料的作用，又 显著减少了主梁的截面积，使结构自重减 少而能跨越很大的跨径。
组合体系的种类很多，但究其实质不 外乎利用梁、拱、吊三者的不同组合，上 吊下撑以形成新的结构。
1.2 所谓“五小部件”（功能性）—— 是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造。
五小部件：
1）桥面铺装(或称行车道铺装)： 铺装的平整、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。特别是在钢箱梁上铺
设沥青路面时，其技术要求甚严。
2）排水防水系统：应能迅速排除桥面积水，并使渗水的可能性降至最小限度。城市桥 梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。
上图中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（与荷载作用的挠度方向相 反）吊住，这样就显著减少了梁中的 弯矩；同时由于拱与梁连接在一起， 拱的水平推力就传给梁来承受，这样 梁除了受弯受剪以外尚受拉。
拱梁组合体系能跨越较一般简支 梁更大的跨度。而对桥墩没有推力作 用，因此对地基要求就像一般简支梁 桥一样。下图是拱梁组合的另一种形 式，把拱置于梁的下方，通过立柱对 梁起辅助支承作用。
3.5.2 拱式桥
用拱作为桥身主要承重 结构的桥。拱桥主要承受压 力，故可用砖，石，混凝土 等抗压性能良好的材料建造。 大跨度拱桥则可用钢筋混凝 土或钢材建造，可承受发生 的力矩。
赵州桥，建于隋代， 距今有1400年历史
3.5.3 刚架桥
也称刚构桥，上部结构和下 部结构连成整体的框架结构。 根据基础连结条件不同，分为 有铰与无铰两种。这种结构是 超静定体系，在垂直荷载作用 下，框架底部除了产生竖向反 力外，还产生力矩和水平反力。 常见的刚架桥有门式刚架桥和 斜腿刚架桥等。
3）栏杆：（或防撞栏杆）。它既是保证安全的构造措施，又是有利于观赏的最佳装饰 件。
4）伸缩缝：桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间所设的缝隙，以保证结 构在各种因素作用下的变位。为使行车顺适、不颠簸，桥面上要设置伸缩缝构造。
5）灯光照明：现代城市中，大跨桥梁通常是一个城市的标志性建筑，大多装置了灯光 照明系统，构成了城市夜景的重要组成部分。
2、 各个结构的功能
◎桥跨结构（承受作用）—上部结构 跨越障碍，承受活载；
◎下部结构（传递作用）—桥墩、桥台； 支承上部结构，传递上部结构荷载；承 上启下； 桥台两端，配以路堤、锥形护坡、挡土 墙等； 大型、重要桥梁设防撞岛；
◎基础（传递作用）—基础在最底下，通常 埋于土下，将上面的荷载传到大地；是保证 结构安全的关键。