桥梁工程认知实习报告.docx

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桥梁工程认知实习报告

桥梁工程认识实习报告

土木建筑工程学院

摘要：

本文从桥梁工程简介、桥梁基本结构、桥梁施工方法及相关注意事项等方面介绍本人对桥梁工程的认知，主要以卢沟桥及其附近的两座桥、城铁西直门桥、慈献寺桥为代表介绍桥梁工程。

关键词：

桥梁工程梁式桥拱式桥刚架桥吊桥组合体系桥

前言

桥梁工程，指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。

桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。

古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。

自从有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。

石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。

桥梁不仅是一个国家或地区经济实力、科学技术、生产力发展等综合国力的体现，而且是一个国家或地区经济、历史、人文等社会发展的标志性建筑，可以说桥梁是社会历史发展的一座不朽的丰碑。

回顾过去，展望未来，我国广大桥梁工程技术与科学工作者将不断面临着设计和建造新颖、复杂桥梁的光荣而艰巨的任务。

通过本次实习，我们有所收获，这对于我们以后选择专业方向有着十分重要的作用。

实习目的

1、通过参观各类桥梁，加强对桥梁的认识，了解桥梁的总体设计、结构布置等特点。

2、通过实习，了解桥梁工程施工工艺，熟悉桥梁构造，了解各类桥梁的特性及应用。

3、通过实习,将所学理论知识与实践知识相结合，同时为以后的专业知识的学习打下基础。

实习时间：

2011年4月10日

实习地点：

卢沟桥城铁西直门慈献寺桥

实习内容

1、桥梁的基本组成部分

图1-1　跨河桥图示

图1-1表示一座桥梁的概貌。

从图中可见，桥梁一般由以下几部分组成：

桥跨结构（或称桥孔结构、上部结构）

它是在线路遇到障碍（如河流、山谷）而中断时，跨越这类障碍的主要承载结构。

桥墩、桥台（统称下部结构）

它是支承桥跨结构并将恒载和车辆活载传至地基的建筑物。

桥台设在桥梁两端，桥墩则在两桥台之间。

桥墩的作用是支承桥跨结构；而桥台除了起支承桥跨结构的作用外，还要与路堤衔接，并防止路堤滑塌。

为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常建一些防护和导流工程。

墩台基础

它是使桥上全部荷载传至地基的底部奠基的结构部分。

基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部位，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。

在桥跨结构与桥墩、桥台的支承处所设置的传力装置，称为支座，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。

在路堤与桥台衔接处，一般还在桥台两侧设置石砌的锥形护坡，以保证迎水部分路堤边坡的稳定。

2、桥梁的主要类型

梁式桥

梁式体系是古老的结构体系。

梁式桥结构是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构［图１－2（ｂ）］。

由于外力（恒载和活载）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、钢筋混凝土等）来建造。

为了节约钢材和木料（木

桥使用寿命不长，除战备需要或临时性桥梁外，一般不宜采用），目前在公路上应用最广的是预制装配式的钢筋混凝土和预应力混凝土

图１－2　梁式桥图示

简支梁桥。

这种梁桥的结构简单，施工方便，对地基承载力的要求也不高，其常用跨径在５０ｍ以下。

当跨度较大时，为了达到经济省料的目的，可根据地质条件等修建悬臂式或连续式的梁桥［图１－2（ｃ）］。

对于很大的跨径，以及对于承受很大荷载的特大桥梁可建造钢桥［图１-2（d）］。

拱式桥

拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。

这种结构在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力（图１－3）。

同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈（或拱肋）内的弯矩作用。

因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩和变形要小得多。

鉴于拱桥

的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力强的圬工材料（如砖石、混凝土）和钢筋混

1-3拱式桥图示

凝土等来建造。

拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建圬工拱桥往往是经济合理的。

但为了确保拱桥能安全使用，下部结构和地基必须能经受住很大水平推力的不利作用。

刚架桥

１－4　刚架桥图示

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架结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性（图１－4）。

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［图１－4（ｂ）］，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。

因此，对于同样的跨径，在相同的荷载作用下，刚架桥的跨中正弯矩要比一般梁桥的小。

根据这一特点，刚架桥跨中的建筑高度就可以做得较小。

在城市中当遇到线路立体交叉或需要跨越通航江河时，采用这种桥型能尽量降低线路标高以改善纵坡并能减少路堤土方量。

当桥面标高已确定时，能增加桥下净空。

刚架桥的缺点是施工比较困难。

吊桥

图１－5　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（图１－5）。

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。

现代的吊桥上，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，因此结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无与伦比的特大跨度，其经济跨径在５００ｍ以上。

吊桥的另一特点是：

成卷的钢缆易于运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。

现代吊桥通常由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成，如图１－5所示。

桥塔承受缆索通过索鞍传来的垂直荷载和水平荷载以及加劲梁支承在塔身上的反力，并将各种荷载传递到下部的塔墩和基础。

桥塔同时还受到风力与地震的作用。

桥塔的高度主要由垂跨比确定。

已建成的大跨度吊桥中大多数桥塔采用钢结构，随着预应力混凝土和爬模技术的发展，造价经济的混凝土桥塔已有发展的趋势。

锚碇是主缆的锚固体。

锚碇将主缆中的拉力传递给地基基础。

通常采用的有重力式锚碇和隧洞式锚碇。

重力式锚碇依靠巨大的自重来抵抗主缆的垂直分力，水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力或嵌固阻力来抵抗。

隧洞式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩。

主缆（又称缆索）是吊桥的主要承重构件，除承受自身恒载外，主缆本身又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁（包括桥面）的恒载。

除此之外，主缆还承担一部分横向风载，并将它直接传递到桥塔顶部。

主缆有钢丝绳钢缆和平行线钢缆等，由于平行线钢缆弹性模量高，空隙率低，抗锈性能好，因此大跨度吊桥的主缆都采用这种形式。

现代吊桥的主缆多采用直径５ｍｍ的高强度镀锌钢丝制成。

设计中一般将主缆设计成二次抛物线的形状。

吊索是将活载和加劲梁的恒载传递到主缆的构件。

吊索的布置形式有垂直式和倾斜式等，其上端与索夹相连，下端与加劲梁连接。

吊索宜用有绳芯的钢丝绳制作，其组成可以是一根、二根或四根一组，也可采用平行钢丝。

加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形。

加劲梁在横向风力等作用下也要承担部分荷载。

长大吊桥的加劲梁均为钢结构，一般采用桁架形式或箱梁形式。

目前看来预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径５００ｍ以下的吊桥。

鞍座是支承主缆的重要构件，通过它可以使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水

平力的方式均匀地传到塔顶或锚碇的支架处。

鞍座可以分为塔顶鞍座，设置在桥塔顶部，将主缆荷载传到塔上；锚固鞍座（亦称扩展鞍座），设置在锚碇的支架处，主要目的是改变主缆索的方向，把主缆的钢丝绳股在水平及竖直方向分散开来，并把它们引入各自的锚固位置。

组合体系桥

图１－6　Ｔ形刚构和连续—刚构

根据结构的受力特点，由几个不同受力体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。

Ｔ形刚构和连续—刚构（图１－6）都是由梁和刚架相结合的体系。

它们是预应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展起来的一种新体系。

结构的上部梁在墩上向两边采用平衡悬臂施工，首先形成一个Ｔ字形的悬臂结构：

相邻的两个Ｔ形悬臂在跨中可用剪力铰或跨径较小的挂梁连成一体，即称为带铰或带挂梁的Ｔ形刚构［图１－6（ａ）、（ｂ）］。

如结构在跨中采用预应力筋和现浇混凝土区图段连成整体，即为连续—刚构［图１－6（ｃ）］。

由于采用悬臂施工法，施工机具简便，施工快速，又因结构在悬臂施工时的受力状态与使用状态下的受力状态基本一致，所以省料、省工、省时，这使Ｔ构和连续刚构结构的应用范围得到了迅猛发展。

梁、拱组合体系（图１－7），这类体系中有系杆拱、桁架拱、多跨拱梁结构等。

它们利用梁的受弯与拱的承压特点组成联合结构。

在预应力混凝土结构中，因梁体内可储备巨大的压力来承受拱的水平推力，使这类结构既具有拱的特点，而又非推力结构，对地基要求不高。

这种结构施工比较复杂，一般用于城市跨河桥上。

图1-8斜拉桥概貌

图１－7梁拱组合体系

斜拉桥（图１－8），它是由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系。

主要承重的主梁，由于斜拉索将主梁吊住，使主梁变成多点弹性支承连梁工件，由此减少主梁截面增加桥跨跨径。

斜拉桥构想起源于１９世纪，限于材料水平，建成不久即被淘汰。

２０世纪中叶，出现了高强钢丝、正交异性钢板梁和电子计算机，斜拉桥这种形式又蓬勃发展起来。

其刚度大，造价低，很快在世界上推广，且跨度愈来愈大，已建成的日本Ｔａｔａｒａ桥跨径达８９０ｍ。

从经济上看，可以做吊桥也可做斜拉桥时，斜拉桥总是经济的。

因斜拉桥与吊桥比，它是一种自锚体系，不需昂贵的地锚基础；防腐技术要求比吊桥低，从而降低索防腐费用；刚度比吊桥好，抗风能力也比吊桥好；可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航；钢束用量比吊桥少。

3、桥梁的其他分类简述

除了上述按受力特点分成不同的结构体系外，人们还习惯地按桥梁的用途、大小规模和建桥材料等其他方面来进行分类。

1、按用途来划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁（如通过管路、电缆等）。

2、按桥梁全长和跨径的不同，分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。

《公路工程技术标准》规定的大、中、小桥划分标准如表１－１。

表１－１

桥梁分类

多孔桥全长Ｌ（ｍ）

单孔跨径ｌ（ｍ）

桥梁分类

多孔桥全长Ｌ（ｍ）

单孔跨径ｌ（ｍ）

特大桥

Ｌ≥５００

ｌ≥１００

小　桥

８≤Ｌ≤３０

５≤ｌ≤２０

大　桥

１００≤Ｌ＜５００

４０≤ｌ＜１００

涵　洞

Ｌ＜８

ｌ＜５

中　桥

３０＜Ｌ＜１００

２０＜ｌ＜４０

3、按主要承重结构所用材料划分，有圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。

4、按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。

5、按上部结构的行车道位置分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。

桥面布置在主要承重结构之上者称为上承式桥。

桥面布置在承重结构之下的称为下承式桥。

桥面布置在桥跨结构高度中间的称为中承式桥。

4、实点分析

卢沟桥

介绍：

卢沟桥（LugouBridge）亦作芦沟桥，在北京市西南约15千米处丰台区永定河上。

因横跨卢沟河（即永定河）而得名，是北京市现存最古老的石造联拱桥。

卢沟桥全长266.5米，宽7.5米，最宽处可达9.3米。

有桥墩十座，共11个桥孔，整个桥身都是石体结构，关键部位均有银锭铁榫连接，为华北最长的古代石桥。

结构：

卢沟桥采用下承式拱形结构，全桥有11个涵洞，并有10个墩台，此桥的受力路线明确，桥面所受荷载传递到拱肋，再有拱肋传递到墩台，最后由墩台传递至基础。

两侧墩台：

右侧桥墩

左侧桥墩

通过观察，我们不难发现卢沟桥两侧的墩台布置是不相同的，有照片观察方向看，右侧的墩台与桥身垂直，且墩台的强度较小，规模不大，而左侧墩台在尺寸上要大于右侧墩台，且墩台与桥身不垂直，棱角一侧正对河面。

这种布置的原因是水流方向由左至右，水流对左侧桥墩的冲刷较严重，故左侧桥墩须有较大的强度，此外，墩台棱角一侧正对河面可以起到分流作用，从而减少水流对桥身的冲刷作用。

另外，考虑到北方天气在冬天较寒冷，河面易结冰，而在初春时冰面融化会随水流一起流动，会对桥身有一定冲击，此时，桥梁的棱角就具有破冰作用，从而减小冰对桥体的破坏。

铁路桁架桥

介绍：

此桥位于卢沟桥东侧，整个桥梁采用钢桁架结构，属于铁路桥梁，此桥跨度约为300米左右。

结构：

此桥采用钢桁架结构，桥面所受荷载通过桁架传递至横梁，随后又衡量传递至纵梁，最后通过纵梁传递至桥墩和基础。

本桥采用简支梁为主梁，两端采用固定铰或活动铰衔接，桁架节点处采用焊接。

纵梁与横梁的衔接

组合石桥

介绍：

此桥位于卢沟桥以西，跨度与以上的铁路桥大致相等，本桥属于组合桥，采用了拱桥与梁式桥的基本结构，对其进行组合就形成此桥。

结构：

此桥左半桥采用下承式拱形结构，右半桥采用梁式结构，两侧的受力方式有着明显的差异，由此，我们可以推断此桥原先为桥面较窄的梁桥或拱桥，后来为了加强该桥的通行能力，在原有桥面基础上扩建另一部分桥梁，但后建的桥采用另一种结构形式，最终形成了一座新桥。

城铁西直门桥

介绍：

连续梁

此桥位于西直门，属于城铁专用桥梁，跨度较长，处于城市中心，对当地居民的影响较大。

主梁形式：

主梁采用简支梁形式，部分地点采用连续梁形式，简支梁的主要优势在于施工快速，后期维护简便，缺点在于梁内的弯矩较大，而连续梁与简支梁恰恰相反，施工较慢，后期难以维护，但受力比较合理。

隔声措施：

全声屏障

由于桥梁位于市中心，桥梁途经多处居民区，必须设置隔声措施，本桥在城铁出口处设置了全声屏障，防止城铁运行时的噪声传播。

此外，在途经居民区时设有半声屏障以减小噪声。

另外，此桥的桥面采用混凝土浇灌而成，这也是为了减小噪声。

减震措施：

为了达到抗震要求承受城铁运行时产生的震动，本桥在桥梁支座处设置了抗震螺栓，这使本桥的抗震性能大大提高。

主梁排气孔：

为了防止主梁内气体热胀冷缩破坏主梁，梁的侧面打了两个排气孔用以排出气体。

排气孔

慈献寺桥

介绍：

慈献寺桥位于高粱桥街，北京交大校门前，采用两跨连续梁结构，该桥跨度较小，属于城市公路桥梁，具有抗震设计及相应的减震措施。

实习总结

通过这次桥梁实习，使我对桥梁的结构与施工有了一次比较全面的感性认识。

在老师耐心地讲解和仔细查找各方面资料下，自己更加深入地了解了桥梁的结构，进一步理解接受课堂上的知识，使理论在实际的生产中得到了运用。

从现代桥梁的发展趋势可以看出，近年来的桥梁结构逐步向轻巧、纤细方面发展，但桥梁的载重、跨长却不断增长。

为了适应社会生产力发展所提出的愈来愈高的要求，需要建造大量的承受更大荷载，跨越海湾、大江等跨径和总长更大的桥梁，这就推动了桥梁结构向高强、轻型、大跨度的方向发展。

理论上，研究更符合实际状态的力学分析方法与新的设计理论。

充分发挥结构潜在的承载力，充分利用建筑材料的强度，力求工程结构的安全度更为科学和可靠；在大跨度桥梁的设计中，愈来愈重视空气动力学、振动、稳定、疲劳、非线性等研究成果的应用。

广泛应用计算机辅助设计，在吸收、引进国外软件的基础上，开发专门或综合性的从原始数据输入、结构分析、设计、能进行人机交互、自动绘图、甚至智能化的成套设计、计算、绘图软件；并且要研究特大、大跨度桥梁施工控制、运营监控成套系统测试设备与软件。

施工上，力求高度机械化、工厂化、自动化。

拼装施工将会得到更广泛的应用，要在建筑材料工业水平和施工工艺上多作研究。

广泛采用高强度混凝土、低松弛钢绞线以及其他新型材料。

在工程管理和监控养护方面，则力争高度科学化、自动化、信息化。

实习，一种简单而又普遍的接触社会的方式，让我对于自己未来的人生有了新的思考与感悟，也算是一种简单的人生升华。

作为一个土木工程专业的大学生，在了解专业的发展前景后，我们应学好相应的专业知识，为将来的工作打下坚实的基础。