第2部分 桥梁基本构造、作用及受力
桥梁结构及其各部位作用
桥梁基本组成
桥梁由：上部结构、下部结构、支座系统和附属设施四个基础部分组成。 上部结构：上部结构是指在线路遇到障碍而中断时，跨越这类障碍的主要 承载结构。 下部结构：包括桥墩、桥台、墩台基础。 支座系统：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。 附属设施：桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥坡。
桥梁基本组成
L>1000
L0>150
1000≧L≧100
150≧L0≧40
100>L>30
40>L0≧20
30≧L≧8
20>L0≧5
梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。由于外力作用方向与承重 结构的轴线接近垂直，所以与其他同样跨径的结构体系相比，梁内产生的弯矩最大。 通常采用抗弯能力强的材料建造。
桥梁的基本组成及各组成部分 的作用
王艳 2019年8月
桥梁的定义
桥梁是在道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他 线路（铁路或公路）等障碍物时，为了保持道路的连 续性而专门建造的人工构造物。
桥梁的主要类型
一、按受力特点分 1、梁式桥：竖向荷载作用下无水平反力。 2、拱式桥：主要承重结构是拱圈或拱肋。 3、刚架桥：主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的钢架 结构。 4、悬索桥：悬索为主要承重结构，自重轻、构造简单、受力明确。 5、组合体系桥：几种不同体系的结构组合而成。（连续刚构，梁、拱组 合）
支座系统：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。 作用：1、传递荷载。2、保证桥跨结构能产生一定的变形。
GYZ代表圆形板式橡胶 支座。 250mm指的是圆形板 式橡胶支座的直径 52mm指的是板式橡胶 支座的厚度
桥梁基本组成
《桥梁工程》讲义第二章第三节拱桥计算(1)
2、拱上构造尺寸计算 ①腹拱圈 根据矢跨比f′/ L′，查《拱桥》 （上）表 （III）-2得：Sinφ0、cosφ0； 计算水平投影：X′= d′ Sinφ0 计算竖向投影：Y′＝d′ cosφ0 若为梁式腹孔不进行此项计算。
②腹拱墩（若为梁式腹孔，则为腹孔墩） 计算各腹拱墩高度h（或腹孔墩高）
1） 五点弯矩为零的条件：
（1）拱顶弯矩为零条件：
M d 0,Qd 0 ，只有轴力H g
（2）拱脚弯矩为零：
Hg
M
f
j
（3）1/4点弯矩为零：H g
M1/ 4
y1/ 4
（4）M j M1/ 4
f
y1/ 4
主拱圈恒载的 M1/4,M j 可由《拱桥（上）》
第988页附录III表(III)-19查得。
4） 拱轴线的水平倾角
tg dy1 dy1 2 fk shk dx l1d l(m 1)
k ln(m m2 1)
拱轴线各点水平倾角只与f/l和m有关，该值可从 《拱桥》 （上）第577页表（III）-2查得。
5）拱轴系数的计算 （1）拟定上部结构尺寸
1、计算主拱圈几何尺寸 ①截面几何特性计算 截面高度：d 主拱圈横桥向取1米单位宽度计算： 横截面面积：A 截面惯性矩：I 截面抵抗矩：W 截面回转半径：rw
（1）不考虑弹性压缩的恒载内力--实腹式拱
认为实腹式拱轴线与压力线完全重合，拱圈
中只有轴力而无弯矩，按纯压拱计算：
恒载水平推力：Hg
m 1 4k 2
gdl f
2
kg
gd l 2 f
(0.128~ 0.18)
gdl2 f
拱脚竖向反力为半拱恒载重力：
l1
m2 1
356-第二节桥墩的构造
第二节 桥墩的构造桥墩按其构造可分为重力式、桩(柱)式、柔性排架桩式、钢筋混凝土薄壁和空心薄壁式及轻型桥墩等。
一、梁桥桥墩(一)重力式桥墩重力式桥墩由墩帽、墩身和基础组成。
1、墩帽墩帽是桥墩的顶端，它通过支座承托上部结构，并将相邻两孔桥上的恒载和活载传到墩身上。
由于它受到支座传来的很大的集中力作用，所以要求它有足够的厚度和强度。
墩帽的尺寸首先应满足桥梁上部结构的支座布置，其最小厚度一般不小于0.4m ，中小跨径梁桥也不应小于0.3m 。
它可按下式确定：顺桥向的墩帽宽度b （图5-2-2a ）21222c c a a f b ++'++≥ （5-1-1）式中：f—相邻两跨支座间的中心距；它由支座中心至主梁端部的距离（1e 、1e '）和两跨间伸缩缝宽度0e （中小桥为2~5cm ；大跨径桥可按温度变化及施工可能出现的误差等决定）确定。
即101e e e f '++=a 、a '—支座垫板顺桥向宽度；1c —出檐宽度，一般为5～10cm ；2c —支座边缘到墩身边缘的距离，其值按表5-1-1规定的数值采用（图5-1-2b ）支座到台、墩身边的最小距离(cm) 表5-1-1注：①采用钢筋混凝土悬臂式墩台帽时，上述最小距离为支座至墩台帽边缘的距离；②跨径100m 以上的桥梁，应按实际情况决定。
一般情况下，对于小跨径桥梁，墩帽纵向宽度不得小于100cm ；中等跨径桥梁不宜小于100～200cm ； （2）横桥向墩帽最小宽度B （图5-2-2b ）：≥B 桥跨结构两外侧主梁中心距+支座底板横向宽度+21c +22c墩帽的厚度对于中、小跨径的桥梁不得小于30cm ，大跨径桥梁则不得小于40cm 。
拟定墩帽尺寸除满足上述构造要求外，还应符合墩身顶宽的要求，安装上部结构的要求以及抗震设防措施所需要的宽度。
图5-2-2 桥墩尺寸拟定墩帽一般要用C20以上的混凝土浇筑，加配构造钢筋，小跨径桥非严寒地区可不设构造钢筋。
桥梁的基本结构和功能
桥梁的基本结构和功能
桥梁的基本结构由桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、基础和附属设施组成。
桥跨结构是线路遇到障碍时，跨越这类障碍的主要承载结构；支座系统式支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上，应满足上部结构在荷载、温度或其他因素所预计的位移功能；桥墩是支承两侧桥跨上部结构并传递荷载与基础；桥台位于河道两岸，一端与路堤相接防止路堤滑塌，承受土压力，另一端支承桥跨上部结构；基础保证墩台安全并将荷载传至地基的结构部分；附属设施与桥梁的服务功能有关。
第二章,桥梁组成分类
第一节桥梁的基本组成部分桥梁一般由上部结构、下部结构、支座和附属部分等4部分组成。
通常人们习惯的称桥跨结构为桥梁的上部结构，称桥墩和桥台（包基础）为下部结构。
如图2-1所示.图2-1上部结构指桥梁位于支座以上的部分，通常称桥跨结构，桥跨结构是在线路中断时跨越障碍物的主要承重结构。
它的主要作用是承受其上桥面荷载和交通荷载。
下部结构通常包括桥墩、桥台和基础。
桥墩和桥台是支撑桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至基础的结构物。
通常设置在桥两端的称为桥台，它除支撑桥跨结构作用外，还起到衔接桥梁和路堤的作用，并抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和塌落。
桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常成为基础。
桥墩和桥台传来的全部荷载包括竖向荷载以及地震力、船舶撞击力等引起的水平荷载。
基础是桥梁结构的根基，是确保桥梁能安全使用的关键。
由于基础往往埋深与土层之中，并且需在水下施工，故也是桥梁建筑中施工比较困难的一部分。
支座是桥梁中在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置，它不仅要传递很大的荷载，并且要保证桥跨结构能产生一定的变位。
附属工程是在桥梁建筑工程中，除上述基本结构外，根据需要还常常修筑护岸、导流结构物和导航装置。
桥梁的附属设施有桥面铺装、排水防水系统、栏杆、伸缩缝、以及灯光照明等。
河流中的水位是变动的，在枯水季节的水位称为低水位，洪峰季节河流中的最高水位称为高水位。
桥梁结构中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位称为设计洪水位。
在通航河流，满足正常通航净空要求的最高水位称为设计通航水位。
下面介绍一些与桥梁布置和结构有关的主要尺寸和术语名称：标准跨径，对于梁式桥或板式桥是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中心线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径。
净跨径，对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（桥台）之间的净距，用l0表示。
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，在单孔桥中即为桥梁的净跨径，在多孔桥中是指多孔桥梁中各孔净跨径的总和，以∑l0表示。
第二章桥梁的基本组成和分类1
第二章桥梁的基本组成和分类第一节桥梁的基本组成（图和说明}上部结构是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构，是桥梁支座以上（无铰拱起拱线或钢架主梁底线以上}跨越桥孔的总称，当跨越幅度越大是，上部结构的构造也就越复杂，施工难度也相应增加。
下部结构包括桥墩（pier）、桥台（abutment）和基础（foundatian）。
桥墩和桥台是支承上部结构并将其传来的恒载和车辆等活载再传至基础的结构物。
通常设置在桥两端的称为桥台，设置在桥中间部分的称为桥墩。
桥台除了上述作用外，还与路堤相衔接，并抵御路堤土压力，防止路堤填土的塌落。
桥墩和桥台底部的电机部分，称为基础，基础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力、船舶撞击墩身等引起的水平荷载，由于基础往往深埋于水下地基中，在桥梁施工中是难度较大的一个部分，也是确保桥梁安全的关键之一。
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，并且要保证上部结构按设计要求产生一定的变位。
桥梁的附属设施，包括桥面系（bridge decking）、伸缩缝（expansion joint）、桥梁与路堤衔接处的桥头搭板（transition slab at bridge head）和锥形护坡（conical slope）等。
第二节桥梁的分类1、按用途分类，有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥、管线桥等公路桥铁路桥公铁两用桥农桥人行桥水运桥管线桥2、按桥梁全长和跨径分类有特殊大桥、大桥、中桥、小桥、和涵洞。
特大桥L>1000m大桥100<L<1000中桥30<L<100小桥8<L<303、按照主要承重结构所用的材料划分类，有圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、刚—混凝土桥和木桥等。
木材易腐，且资源有限，一般不用与永久性桥梁。
圬工桥钢筋混凝土桥预应力混凝土梁桥钢桥钢—混凝土桥木桥4、按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨海桥、跨线桥、立交桥、和高架桥等。
桥梁工程的结构组成及作用分析
桥梁的结构组成及作用分析2013年10月20日王平洪一、桥梁结构组成1.1桥梁结构由下部结构和上部结构组成。
1.2桥梁下部结构包括基础、桥墩和桥台.1.3桥梁上部结构是跨越桥孔的结构，包括桥梁的桥面系、桥道结构、承重结构（主梁、桁架和拱圈）、连接系、支座等。
二、桥梁基础的形式及适用条件2.1桥梁基础形式桥梁基础的形式主要包括：扩大基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙。
2.2受力作用特点及适用条件2.2.1扩大基础山地基反力承担全部上部荷载，将上部荷载通过基础分散至基础底面，使之满足地基承载力和变形的要求。
适用于地基承载力较好的各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、挖掘机、爆破等设备与方法开挖2.2.2桩基础将作用于桩顶以上的结构物传来的荷载传到较深的地基持力层中去。
当荷载较大或桩数量较多时需在桩顶设承台将所有基桩联接成一个整体共同承担上部结构的荷载。
桩基础包括：沉桩、钻孔灌注桩、挖孔灌注桩。
2.2.2.1 沉桩1）锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏性土。
2）振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏性土和中密及较松的碎石土。
3）射水沉桩法适用在密实砂土，碎石土的土层中。
4）适用于在黏性土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆桩。
2.2.2.2钻孔灌注桩适用于黏性土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层。
2.2.2.3挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层。
如空气污染物超标，必须采取通风措施2.2.3管柱它是一种深基础，埋入土层一定深度，柱底尽可能落在坚实土层或锚固于岩层中，作用在承台的全部荷载，通过管柱传递到深层的密实土或岩层上。
适用于岩层、紧密黏土等各类紧密土质的基底，并能穿过洛洞、孤石支承在紧密的土层或新鲜岩层上，不适用于有严重地质缺陷的地区，如断层挤压破碎带或严重的松散区域2.2.4沉井沉井是桥梁墩台常用的一种深基础型式，有较大的承载面积，可以穿过不同深度覆盖层，将基底放置在承载力较大的土层或岩面上，能承受较大的上部荷载。
同济大学桥梁工程复习提纲（自己整理有答案）
同济大学桥梁工程复习提纲（自己整理有答案）同济大学桥梁工程复习提纲第一篇总论（15%左右）1、桥梁的基本组成及其各部分的作用桥跨结构：是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构。
桥墩和桥台：时支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。
基础：桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分。
2、常用术语：计算跨径、标准跨径、净跨径、总跨径、桥梁全长、桥梁高度、建筑高度、容许建筑高度、桥下净空、净矢高、计算矢高、矢跨比（重点）计算跨径：对于具有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻及两个支座中心之间的距离，用表示；对于拱式桥，是两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。
标准跨径：对于梁桥，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；对于拱桥，一般是指净跨径。
净跨径：对于梁式桥是设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，用表示，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。
桥梁全长：简称桥长，使桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离。
桥梁高度：桥面与低水位之间的高差，或位桥面与桥下线路路面之间的距离。
建筑高度：桥上行车路面高程至桥跨结构最下元之间的距离。
净矢高：是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离，以表示。
计算矢高：是从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离，以表示。
矢跨比：是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比，也称矢拱度。
3、桥梁分类方式及各类桥梁的名称（重点）按受力特点分，有梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥和组合体系桥。
按用途分：有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁（如通过管道、电缆等）。
按跨越障碍分，有跨河桥、跨谷桥、跨线桥（又称立交桥）、高架桥、栈桥等。
按采用材料分，有木桥、钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、圬土桥（包括砖桥、石桥、混凝土桥）等。
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桥墩（台）
主梁
桥墩（台）
1、各种桥型的受力特性
简支梁桥
拱桥
连续梁桥 连续刚构桥
斜拉桥
Cable-stayed bridge
受拉 压弯扭 斜拉索：拉 主塔： 压 主梁： 弯，扭
装配 空心板桥
装配 T梁桥
装配 空心板桥
整体箱梁
拱桥
2、桥梁基本构造 （1）装配式梁桥
桩基病害
综合及问题
Θ 翘起 △
1 传力路径 2 梁体刚度和梁端变形
导致的问题 3 梁体受力裂缝 4 水平力原因及其可能
病害。
Θ 翘起 △
上述荷载作用下，桥梁结构需要将所有载荷传递到地基上，以 确保安全，那我们该如何做到呢？ （1）结构分解成构件：梁、横隔板、支座、盖梁、墩柱、基 桩、栏杆、桥面板、伸缩缝等； （2）各个构件在各状况下满足两种状态：
① 承载能力极限状态：结构承载力不小于外力效应 ② 正常使用极限状态：正常使用下的变形、裂缝满足
R "
(v)
I2 ω'2
I3
I4
P =1kN
R '2
R '3
R '4
M =1× ekN m ω"2
R "4
0
R "2
I5
R '5 R "5
R11 R12 R13 R 14 R15
图 3.16
（A） 获得主梁和横隔板在荷载 作用下控制截面的内力； （B）内力作用下结构反应；
（C）梁内配置钢筋，满足两种 状态要求。
② 支座受力
（A） 竖向承载力； （B）抗剪承载力； （C）剪切变形。
③ 盖梁受力
④ 墩柱受力
偏心压力作用： ① 压力N+弯矩M ② 偏心压力N ③压力N+水平力H
⑤ 承台受力
⑥ 基桩受力
基桩通过摩擦和桩底支撑两种方 式传力给地基
基桩自身受到竖向力、 弯矩和水平力作用。
河床冲刷
露筋、缩 径、断桩
装配式T型 简支梁桥 内部结构
连接构造
翼板 (行车道板) 中横隔板
梁肋
路面层 混凝土保护层 防水层 三角垫层
端横隔板
人行道板 人行道挑梁
连接构造 (示意图)
（2）拱桥
l0 - 净跨径 l - 计算跨径 f0 - 净矢高 f - 计算矢高 f / l - 矢跨比
3、作用及传力 桥梁如何工作即其传力体系
结构分解成构件及构件受力 ① 主梁和横隔板受力
(a)
x
P
c
c'
ω1
ω2
ω3
ω4 ω5
1B / 2 2
3 ω
4B / 2 5
l/2 y
(b)
P=1kN e
(i)
d
l/2
d'
EIn ∞
1
2 a2
3 a4
4
5
a1
a5
P =1kN
(ii)
M =1× ekN m
I1 ω'1
(iii) R '1
ω"1 (iv)