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1、第4讲 桥梁工程,桥梁的定义,供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的工程构筑物，简称桥。桥梁是交通运输中重要的组成部分，在国民经济与社会发展中占有极其重要的地位。,桥梁的组成,桥梁上部结构承担线路荷载，跨越障碍。由桥面系、主要承重结构和支座组成。桥梁下部结构是桥台、桥墩及桥梁基础的总称，用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。桥台和桥墩一般合称墩台。,桥梁工程的内容,桥渡设计：选择桥址，决定桥梁孔径，考虑通航和线路要求以确定桥面高程，考虑基底不受冲刷或冻胀以确定基础埋置深度，设计导流建筑物等。桥式方案设计：根据设计任务书编制各种可能采用的桥式方案，进行技术经济比较，
2、提出推荐方案，供建设单位决策。桥梁结构设计：为选定的桥式进行结构分析，决定桥梁上部结构和下部结构的尺寸，绘制设计图。,桥梁施工：按现场和施工单位的具体条件，选择施工方法，进行施工组织设计，按设计建造桥梁。桥梁鉴定：确定既有桥梁所能安全承受的活荷载和抗洪能力。桥梁试验：测定实桥或模型在荷载下的应变、位移及振动等行为，与计算或预期效果进行对比，为桥梁设计及其科学技术的发展积累资料。桥梁养护：延长桥梁寿命，保证使用安全。,桥梁分类,按主要承重结构体系分：梁式桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、斜张桥和组合体系桥。按桥梁上部结构的建筑材料分：木桥、石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和结合梁桥。按
3、用途分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。按跨越障碍分：跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。按桥面位置分：上承式桥、中承式桥、下承式桥和双层桥。,按桥梁长度分（中国标准）,按使用期限分：有临时性桥、永久性桥和半永久性桥。其他特殊桥梁：有活动桥、军用桥与漫水桥等。,上海南浦大桥,清镇花渔洞大桥,英国伦敦桥塔,木 桥,公元前2000多年前，巴比伦曾在幼发拉底河上建石墩木梁桥，其木梁可以在夜间拆除，以防敌人偷袭。在罗马，凯萨曾因行军需要，于公元前55年在莱茵河上修建一座长达300多米的木排架桥。在瑞士卢塞恩至今保存着两座中世纪式样的木桥：一是1333年前始建的教堂桥，一是1408年试建的托滕坦茨
4、桥，这两座桥都有桥屋，顶棚有绘画。在1756-1766年，瑞士建成跨度为52-73米的三座大木桥，两座是亦拱亦桁，另一座用木拱承重，位于韦廷根，跨度61米。,在亚洲，木拱桥出现更早，日本岩国市至今保存的5孔锦带木拱桥，跨度为27.5米，始建于1673年，其图样来自中国。18世纪末49世纪的三四十年间，美国盛行建有屋盖的大木桥，1815年在宾夕法尼亚州建成的跨越萨斯奎汉纳河的麦考尔渡口桥，跨度达到100米，堪称空前。,目前常用的有木梁桥、木撑架桥和木桁架桥。木梁桥。跨度一般不超过6-8米，木梁可用两面削平的原木或方木组成，可作成单梁、叠置梁或组合梁（以键传递上、下层梁木之间的剪力）。其墩台多以木
5、排架组成，故又称木排架桥。或木栈桥木撑架桥。由木梁桥演变而成，从墩台伸出斜撑支承木梁，以增大跨度或载重能力。木桁架桥。常用交叉腹杆式桁架，即豪氏桁架做主梁，其弦杆和斜杆用木制，竖向腹杆用圆钢。可用于跨度不大于40米的公路桥。,石 桥,用石料建造的桥梁。有石梁桥和石拱桥，历史都很悠久。中国历史上著名的石梁桥有洛阳桥和虎渡桥。石拱桥不仅在历史上有过辉煌成就，而且在现代铁路和公路桥上也发挥一定作用。石拱桥可分为实腹式拱桥和空腹式拱桥两类。,绍兴八字桥,北京卢沟桥,广西香桥,梁式桥,在竖向移动式荷载作用下无水平反力的结构体系，和建筑工程中的梁相似。,梁式桥一般采用以下的结构型式和截面。,1988年建成
6、的飞云江桥，位于浙江瑞安。全长1718m（1851m562m1435m），最大跨度62m，主梁高2.85m，桥面宽13m，混凝土强度等级C60。我国目前最大跨度预应力混凝土简支梁桥。,1989年建成的黄河公路大桥，位于河南开封。全长4475.09m，共108孔，其中77孔采用跨径50m的预应力简支T形梁，其余31孔为跨径20m的钢筋混凝土T形梁。我国目前最长的简支梁桥。,六库怒江桥，位于云南六库。采用3跨变截面箱形梁，分跨为8515485m，支点处梁高8.5m，为跨度的1/18，跨中梁高2.8m，为跨度的1/55。桥的造型既强劲有力又纤细美观。我国目前最大跨度预应力混凝土连续梁桥。,澳大利亚珀
7、思（Perth）斯旺（Swan）桥。连续的上部主梁由薄壁刚架墩支承，突出了上部结构的强大，箱梁高度规律性的变化形成一种起伏前进的视觉效果。桥梁总体给人静中有动的美感。,瑞士苏黎士杰尼瓦的勃郎峰桥。变截面连续梁桥，梁底边缘的圆形弯曲，远望象一个坦拱，具有拱桥动态柔和的美感。,拱 桥,主要承重结构是拱圈，它在桥面竖向移动荷载作用下桥墩或桥台要承受水平推力，同时，这种推力将显著抵消在拱圈中引起的弯矩，使拱圈承受的主要是压力。,拱桥有3种承载方式：中承式拱桥，车辆在拱的中部行驶；下承式拱桥，车辆在拱的下部行驶；上承式拱桥，车辆在拱的上部行驶；,赵州桥，位于河北赵县。隋朝大业初年（公元605年左右），由
8、李春所建。石拱桥，净跨径37.02m，宽9.0m，矢高7.23m。在拱圈两肩上各设2个跨度不等的腹拱，既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪，增加美观。比欧洲同类桥梁早1200年。,乌巢大桥，1990年建成，位于河南凤凰县。全长214m、主跨120m的双肋石拱桥。主拱圈由2条分离式矩形石肋和8条钢筋混凝土横系梁组成，拱肋等高变宽，结构轻盈，造型美观。世界最大跨径的石拱桥。,万县长江大桥，1997年建成，位于重庆万县。主桥采用钢筋混凝土箱形拱肋，净跨420m，单孔跨江，无深水基础，在同类桥梁中跨度具世界第一。,美国新乔治河大峡谷桥，1976年建成，位于美国弗吉尼亚州。世界上最大跨径的钢桁架拱桥，
9、该桥跨径518m，桥宽22m，桥面在河上高度为268m。结构轻巧优雅，完全没有拱桥沉重笨拙的感觉，风荷载小，是拱桥向大跨发展的方向。,南斯拉夫的克尔克桥，1980年建成。跨径为244m和390m的钢筋混凝土箱形拱桥，桥高跨大，造型优美。,主跨550米的“世界第一拱”上海卢浦大桥,钱江四桥位于钱塘江大桥下游4.3公里处，桥体全长1376米，宽26.4米，总投资7.6亿元。大桥上层设双向6条机动车快速行车道，下层设地铁、公交车专用道及行人、非机动车通道。主要创新在于：采用组合跨径的双层桥面钢管混凝土系杆拱拱桥，新颖、独特的双层钢拱桥国内外独一无二。十一拱连跨，两个大拱，九个小拱，主跨（大拱）190
10、米，副跨（小拱）85米,林同炎先生设计的最后一座桥南宁大桥。为非对称肋拱桥路线全长1240m，其中主桥长300m，引桥长375m，宽35m，引道长565m,刚架桥,是梁和柱（或竖墙）整体结合的桥梁结构。在桥面竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处有水平推力，受力状态介于梁式桥和拱桥之间。,刚架桥,刚架桥一般可分为3种类型：T形刚架桥、连续刚架桥、斜腿刚架桥。,虎门珠江辅航道桥，1997年建成，位于广东虎门。跨径570m（150m+270m+150m），主跨270m，桥宽33m，分上下行两座单桥，为目前世界上最大跨径的连续刚架桥。,重庆长江大桥，1980年建成，位于重庆市。正桥全长1120m，
11、桥宽21.0m，最大跨度174m，悬臂梁端高3.2m，根部高11.0m，挂梁跨度35m，桥墩为高70m的矩形空心高墩。是目前我国最大跨径的预应力混凝土T形刚架桥。,广西桂林漓江桥，为预应力混凝土V形墩刚架桥。主跨和分孔为67.5+95+67.5m，主孔悬臂长27.5m，挂梁长40m，斜腿倾角45度，长12m。,芬兰图尔库的米勒桥。其跨径71.20m，跨中梁高仅为0.86m，斜腿处梁高也只有2.70m，高跨比达到1/831/25。如此纤薄的主梁由跨越岸边人行通道的短孔来固结和平衡。,沅陵沅水桥位于湖南沅陵县，全长767.3m，桥宽16m，主孔跨径140m，采用851408542m的四跨不对称预应
12、力混凝土连续刚架，最高桥墩达52.4m。,斜拉桥,由主梁、塔柱和斜索三种基本构件组成。用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的恒载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱基础传给地基。斜拉桥的索型有辐射型、竖琴型和扇形三种。,上海南浦大桥位于上海市南码头，跨越黄浦江连接浦西与浦东，1991年建成。全长8346m，主桥跨径为171423171m，为双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，扇形拉索，主塔高150m，H折线形塔身。,上海杨浦大桥也是叠合梁斜拉桥，跨径602m，双塔双索面，主塔高208m，采用钻石型塔形（倒Y形），以提高抗风能力。,西班牙塞维利亚市建设的单侧索斜拉桥，以1993年世界展览会的会标
13、造型设计,该桥的奇特造型及特殊的标志意义给人以优美的印象。但违背了斜拉桥结构受力的基本平衡原理，平衡拉索依靠塔身后倾产生的偏心自重及塔下巨大基础。整座桥的造价极为昂贵。,重庆石门大桥，1988年建成，位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江。全长716m，主桥跨径为200230m，桥面宽25.5m，墩高50m。塔柱在桥面以上高113m，采用单索面独塔竖琴式布置。,南京长江三桥为斜拉桥，其主跨为648m,主桥全长1288m，采用半漂浮结构体系，纵向设弹性约束，限制活载及风载作用下的钢箱梁纵向漂移。钢塔柱为“人”字形塔，高215m，塔柱外侧圆曲线部分半径720m，设四道横梁，其中下塔及下横梁为钢筋混凝土结构，
14、其它部分为钢结构。,227m的查尔斯干线桥是世界最宽的斜拉桥,2002年建成,桥宽56.10.,总长8206米，其中主桥采用100+100+300+1088+300+100+100=2088米的七跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥，为世界第一大跨径斜拉桥；专用航道桥采用140+268+140=548米的钢连续梁桥，为同类桥梁工程世界第二；南北引桥采用30、50、75米预应力混凝土连续梁桥。,苏通长江大桥,悬索桥,由两个主塔将作为主要承重构件的主缆索架起，再通过固定在主缆索上的吊杆将作为桥面承重构件的主梁悬吊住。作用在桥面上的荷载可通过主梁和吊杆加载于主塔，传给地基。,明石海峡大桥，日本神户市与淡路岛之间
15、跨越明石海峡的一座特大跨径的悬索桥。大桥主桥全长3910m，主跨1990m。1988年开工，1998年5月竣工通车，是20世纪世界最大跨径桥梁。,虎门大桥位于广州东南约42km的珠江出海口附近，1997年建成。全长3618m，主跨径888m，桥面宽31m。索塔为门式框架结构，塔高147.55m。,美国纽约的布鲁克林大桥，1883年建成，采用花岗岩方块石砌筑的塔柱。,英国1981年建成的恒伯尔桥，跨径达1410m，创当时的世界记录。塔高152m，梁高仅为3m，为跨径的1/470。,丹麦在大带海峡修建的大带东桥，1997年建成。三跨悬索桥，主跨长1624m，混凝土桥塔高254m，创塔高世界记录，塔
16、柱截面呈锥形变化。,美国旧金山金门大桥，1935年建成。主跨长1280m，边孔344m，塔高228m，桥面宽25.2m，在相当长的时间内居世界第一。,桥全长2160m，主跨1377m（列世界第5位），主梁截面为流线型闭合钢箱，双层桥面。桥塔为混凝土框架式结构，平均海平面以上塔高205m，采用预制钢筋混凝土沉箱基础。桥下通航高度62m。大缆采用平行钢丝索，直径约1.1m；每索291束，每束有127根直径为5.38mm的高强钢丝组成。,香港青马大桥连接香港新机场与市区的特大跨公铁两用悬索桥，1997年建成。按英国桥梁规范BS5400设计。,高架桥,城市高架线路桥的设计要求，除和一般桥梁相同外，尚须
17、注意选择最小的建筑高度，以减少桥长和引道的长度。其轮廓，尤其是墩台要设计得轻巧并和周围环境相协调。墩台位置和基础型式须配合城币地下管线的布置，尽可能地减少拆迁工作量。桥上的安全设施应认真对待，桥面铺装层须设计得在任何季节都应和车轮具有较好的摩阻力，车行道两侧要设置可靠的防护装置，以防车辆越界撞击造成事故。桥上照明须不妨碍邻近居民，噪声和污染程度应降至最小。桥上排水须引至城市下水道中，不能任其自然溅落汇集。,联邦德国费马恩海峡桥,台湾关渡桥,兰州新城黄河桥,石拱桥建造过程,首先，修建支撑桥梁的桥墩,其次，在两个桥墩之间修建木制拱架,在拱架上铺放石头,石拱桥建造过程,桥拱建成后，就将拱架移走,最后
18、，在桥拱上铺设路面,拱桥建造过程,首先，兴建峡谷两边的桥台和它上面的桥墩,其次，将模具悬挂在桥墩上，用现场制作的方法兴建桥拱,拱桥建造过程,桥拱的中间部分在地面预制，然后用滑轮将它吊起安放在预定位置,混凝土路面板、边梁和更多的桥墩兴建后，便完成整座桥的兴建,悬臂桥建造过程,首先，兴建桥的地基、桥墩和桥台,其次，从桥墩的两侧同时兴建悬臂梁,用钢条将已建造的部分连在一起,悬臂桥建造过程,当悬臂梁的一侧延伸到桥台后，就开始在第二个桥墩上兴建新的悬臂,最后，将楔安放在中间，以完成整座桥的兴建,横梁桥建造过程,建桥开始前，专家必须考察建桥地点的地质情况。他们用钻机钻洞，抽取地质样本化验,在岩床上建造不透
19、水的围堰，以便将水隔开，建造桥桩基础,在工厂里建造巨大的钢筋混凝土预制梁，然后运到现场,横梁桥建造过程,在两边的河床上建造用于支撑混凝土预制梁的巨大而坚固的桥台,用河岸上的巨大的起重机将边上混凝土预制梁放入位置。慢慢地，桥梁形成了,在深埋在岩床中的桥梁基础上面建造混凝土桥墩,横梁桥建造过程,一旦边梁放入位置，就在他们上面加上桥面，桥面是就地用混凝土制造的,当桥面铺上后，就用起重机将驳船上的中心梁放入位置,桥面铺完了，安全护栏、路灯、信号和其他设施也安装上了，桥梁最终可以使用了,斜拉桥建造过程,在已经沉在岩床上的沉箱中建造基础，在基础上建造桥墩,在工厂里预制桥面的混凝土部分，从空气动力学角度来说
20、，它们可以阻止桥梁晃动,桥面的第一部分在桥墩上建造，它们将为桥塔提供一个基础,斜拉桥建造过程,在桥墩上一部分、一部分地建造桥塔，它们把桥的重量扩散大地上,用起重机将驳船运来的桥面分别置放在塔的两边,桥面的每个部分都连到塔上的一根钢索上,斜拉桥建造过程,这样一片片地把桥面加到各个塔上，直到道路接近完成,桥面上要用专用的铺路机铺上沥青以应付繁重交通,当桥梁结构完工后，安装路灯和其他设施。,吊桥建造过程,首先，兴建吊桥的地基、桥墩和锚状物，这些为吊桥提供了一个稳固的基础,其次，在桥墩上兴建桥塔，他们是由钢板或混凝土制作的，用以支撑巨大的缆索,悬索桥建造过程,安装两根粗缆索，他们穿过桥塔，并和深埋在河岸上的锚固物相连,铺设路面板工作可以从桥塔开始，向两侧外移，也可以在桥头或桥中向桥塔移动,路面板铺设后，就开始铺设车道,
