一级建造师 公路实务03.docx
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一级建造师公路实务03
10冲刺桥梁、隧道工程
1B413000桥梁工程
1B413010桥梁的组成、分类及施工技术
1B413011掌握桥梁的组成
一、桥梁组成
桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”所组成。
1．五大部件包括：
桥跨结构、支座系统、桥墩、桥台、墩台基础。
2．五小部件包括：
桥面铺装（或称行车道铺装）、排水防水系统、栏杆（或防撞栏杆）、伸缩缝、灯光照明。
二、相关尺寸术语
1、净跨径.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L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。
2．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。
3．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，用l表示。
拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线称为拱轴线，计算跨径为拱轴线两端点之间的水平距离。
4．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，以∑L表示。
对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。
5．桥梁高度简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或为桥面与桥下线路路面之间的距离。
桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。
6．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，以H表示，它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。
7．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跨径的大小有关，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，对通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。
桥梁的建筑高度不得大于其容许建筑高度，否则就不能保证桥下的通航要求。
8．净矢高是从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下线最低点之连线的垂直距离；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f表示。
9．矢跨比是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高f与计算跨l_之比，也称拱矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。
10．涵洞是用来宣泄路堤下水流的构造物。
通常在建造涵洞处路堤不中断。
为了区别于桥梁，单孔跨径不到5m的结构物，均称为涵洞。
1B413012掌握桥梁的分类
一、桥梁的基本体系
按结构体系划分，有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索桥等四种基本体系。
（一）梁式体系
梁式体系是古老的结构体系。
梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。
梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。
（二）拱式体系
拱式体系的主要承重结构是拱肋（或拱箱），以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料（石、混凝土与钢筋混凝土）来修建。
拱分单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。
拱是有推力的结构，对地基要求较高，一般常建于地基良好的地区。
混凝土拱桥一般采用无铰拱体系。
（三）刚架桥
刚架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。
刚架桥的桥下净空比拱桥大，在同样净空要求下可修建较小的跨径。
一般用于跨径不大的城市桥或公路高架桥和立交桥。
<四）悬索桥
是指以悬索为主要承重结构的桥。
其主要构造是：
缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。
悬索桥是大跨桥梁的主要形式，因其主要杆件受拉力，材料利用效率最高，其能比其他形式的桥梁更能经济合理地修建大跨度桥。
（五）组合体系
1．连续刚构
连续刚构都是由梁和刚架相结合的体系，它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。
2．梁、拱组合体系
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。
3．斜拉桥
二、桥梁的其他分类
分类方式
包括内容
按用途划分
公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁
按桥梁全长和跨径的不同
特殊大桥、大桥、中桥和小桥
按主要承重结构所用的材料划分
圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等
跨越障碍的性质
跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥
上部结构的行车道位置
上承式桥、下承式桥和中承式桥
lB413013掌握桥梁基础分类及适用条件
一、桥梁基础分类
桥梁基础分为：
刚性基础、桩基础、管柱、沉井、地下连续墙等，其中桩基础又包括沉入桩、灌注桩。
二、适用条件
1．刚性基础：
适用于各类土层，根据土质情况分别采用铁镐、十字镐、爆破等设备和方法开挖。
2．桩基础：
按施工方法可分为沉桩、钻孔桩、挖孔桩，其中沉桩又分为锤击沉桩法、振动沉桩法、射水沉桩法、静力压桩法。
（1）沉桩：
锤击沉桩法一般适用于松散、中密砂土、黏土
振动沉桩法一般适用于砂土，硬塑及软塑的黏土和中密及较松的碎石土；
射水沉桩法适用在密实砂土，碎石土的土层中
静力压桩法在标准贯人度N<20的软黏土中
钻孔埋置桩：
为钻孔后，将预制的钢筋混凝土圆形有底空心桩埋人，并在桩周压注水泥砂浆固结而成，适用于黏土、砂土、碎石土中埋置大量的大直径圆形桩。
（2）钻孔灌注桩适用于黏土、砂土、砾卵石、碎石、岩石等各类土层；
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。
（3）管柱可适用于各种土质的基底，尤其在深水、岩面不平、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。
（4）沉井适用于各种土质的基底，在深水、无覆盖层或覆盖层很厚的自然条件下，不宜修建其他类型基础时，均可采用。
（5）地下连续墙适于作为地下挡土墙、挡水围堰、承受竖向和侧向荷载的桥梁基础、平面尺寸大或形状复杂的地下构造物，及适用于除岩溶和地下承压水很高处的其他各类土层中施工。
1B413014掌握桥梁下部结构分类及适用条件
一、公路桥梁下部结构分类
公路桥梁下部结构可分为：
重力式桥墩、重力式桥台、轻型桥墩、轻型桥台。
二、适用条件
1．重力式墩、台：
这类墩、台的主要特点是靠自身重量来平衡外力而保持其稳定，因此，墩、台身比较厚实，用天然石材或片石混凝土砌筑。
它适用于地基良好的大、中型桥梁，或流冰、漂浮物较多的河流中。
主要缺点是圬工体积较大，因而其自重和阻水面积也较大。
梁桥和拱桥上常用的重力式桥台为U型桥台，它适用于填土高度在8～1Om以下或跨度稍大的桥梁。
缺点是桥台体积和自重较大，也增加了对地基的要求；此外，桥台的两个侧墙之间填土容易积水，结冰后冻胀，使侧墙产生裂缝。
所以宜用渗水性较好的土夯填，并做好台后排水措施。
2．轻形墩台
（1）梁桥轻形墩、台
●钢筋混凝土薄壁桥墩：
施工简便，外形美观，过水性良好，适用于低级土软弱的地区。
需耗费用于立模的木料和一定数量的钢筋。
●柱式桥墩：
外形美观，圬工体积少，而且重量较轻。
●钻孔桩柱式桥墩.适合于多种场合和各种地质条件。
通过增大桩径、桩长或用多排桩加建承台等措施，也能适用于更复杂的软弱地质条件以及较大的跨径和较高的桥墩。
●柔性排架桩墩：
优点是用料省、修建简便、施工速度快。
主要缺点是用钢量大，使用高度和承载能力受到一定限制。
因此它只适合于在低浅宽滩河流、通航要求低和流速不大的水网地区河流上修建小跨径桥梁时采用。
●设有支撑梁的轻型桥台：
适用于单跨桥梁，桥孔跨径6～l0m，台高不超过6m。
●
●
●埋置式桥台：
分为后倾式、肋形埋置式、双柱式、框架式等类型。
其中桩柱式桥台对于各种土壤地基都适宜。
其适用范围是：
桥孔跨径8—20m，填土高度3—5m。
当填土高度大于5m时宜采用框架式埋置式桥台。
a——后倾式b——肋形埋置式c——双柱式d——框架式
●钢筋混凝土薄壁桥台：
适用于软弱地基的条件，但其构造和施工比较复杂，并且钢筋用量也较多。
●加筋土桥台：
在台后路基填土不被冲刷的中、小跨径桥梁，台高3—5m时，可采用加筋土桥台。
（2）拱桥轻形墩、台
带三角杆件的单向推力墩：
只在桥不太高的旱地上采用。
悬臂式单向推力墩：
适用于两铰双曲拱桥。
拱桥轻型桥台：
这种桥台适用于13m以内的小跨径拱桥和桥台水平位移量很小的情况。
其工作原理是，当桥台受到拱的推力后，便发生绕基低形心轴而向路堤方向的转动，此时台后的土便产生抗力来平衡拱的推力，从而使桥台的尺寸较小。
●八字形桥台适合于桥下需要通车或过水的情况；
●U字形桥台适合于较小跨径的桥梁；
●背撑式桥台适用于较大跨径的高桥和宽桥；
●靠背式框架桥台适合于在非岩石地基上修建拱桥桥台。
八字形桥台U形桥台
（3）拱桥的其他形式桥台
●组合式桥台：
适用于各种地质条件；
●空腹式桥台：
一般是在软土地基、河床无冲刷或冲刷轻微、水位变化小的河道上采用；
●齿槛式桥台：
适用于软土地基和路堤较低的中小跨径拱桥。
1B413015掌握桥梁上部结构施工技术
一、逐段悬臂平衡施工
平衡悬臂施工可分为：
悬臂浇筑法与悬臂拼装法施工
二、逐孔施工
有两种方式：
一种是预制拼装法。
另一种方式是现浇法
三、顶推法施工
按顶推装置和顶推工作可分为单点顶推和多点顶推法
四、转体施工
按转动方向分为竖向转体施工法、平面转体施工法和平竖结合转体法。
五、缆索吊装施工
1B413020常用支架、模板的设计和计算方法
1B413021掌握常用支架的设计与计算方法
支架、拱架的制作安装技术如表1B413021所示。
确定预拱度应考虑的因素
（1）支架和拱架承受施工荷载引起的弹性变形
（2）超静定结构由于混凝土收缩、徐变及温度变化而引起的挠度
（3）承受推力的墩台，由于墩台水平位移所引起的拱圈挠度
（4）由结构重力引起梁或拱圈的弹性挠度，以及1／2汽车荷载（不计冲击力）引起的梁或拱圈的弹性挠度
（5）受载后由于杆件接头的挤压和卸落设备压缩而产生的非弹性变形
（6）支架基础在受载后的沉陷
1B413022掌握常用模板的设计与计算方法
项目
要求内容
设计原则
·宜优先使用胶合板和钢模板
·对模板、支架及拱架结构分别验算其强度，刚度及稳定性
·模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面美观，线条流畅，可设倒角
·结构简单，制作、装拆方便
计算荷载组合
模板构件名称
荷载组合
计算强度用
验算刚度用
梁、板和拱的底模以及支承板、拱及支架等
1+2+3+4+7
1+2+7
缘石、人行道、栏杆、柱、梁、板、拱等的侧模板
4+5
5
基础、墩台等厚大建筑物的侧模板
5+6
5
lB413030桥梁工程结构的构造特点和受力特点
1B41303l掌握桥梁工程基础的构造特点和受力特点
一、桥梁工程基础的构造特点
1．刚性基础：
整体性好，但埋置深度小。
2．桩基础：
实心或空心断面，埋置深度大，桩群的布置可采用对称形、梅花形或环形。
（1）就地灌注钢筋混凝土桩的构造
钻（挖）孔桩是采用就地灌注的钢筋混凝土桩，桩身常为实心断面，钻孔桩设计直径一般为0．8～1．5m，挖孔桩的直径或最小边宽度不宜小于1.2m。
（2）承台的平面尺寸和形状应根据上部结构（墩台身）底部尺寸和形状以及基桩的平面布置而定，一般采用矩形和圆端形。
承台厚度不宜小于1．5m。
（3）桩的中距
●摩擦桩
锤击沉桩，在桩尖处的中距不得小于桩径（或边长）的3倍，对于软土地基宜适当增大，振动沉人砂土内的桩，在桩尖处的中距不得小于桩径（或边长）的4倍。
桩在承台底面处的中距均不得小于桩径（或边长）的1．5倍。
钻孔桩中距不得小于成孔直径的2．5倍。
管柱中距可达管柱外径的2．5—3．0倍。
●柱桩
二、基础的受力特点
刚性基础
（1）基底应力计算
（2）基底合力偏心距及基础稳定性验算
（3）地基强度验算
（4）地基的沉降及稳定性验算
地基的沉降验算包括沉降量，相邻基础沉降差，基础由于地基不均匀沉降而发生的倾斜等。
地基（基础）的沉降主要由竖直荷载作用下土层的压缩变形引起。
1B413032掌握桥梁工程下部结构的构造特点和受力特点
梁桥重力式桥墩由墩帽、墩身、基础等组成.拱桥重力式桥墩分为普通墩与制动墩。
与梁桥重力式桥墩相比较，具有拱座等构造设施。
（二）重力式桥台（U型桥台）
由台帽、背墙、台身（前墙、侧墙）、基础、锥坡等几部分组成。
（三）梁桥轻型桥台
1．钢筋混凝土薄壁桥墩。
2．柱式桥墩：
3．柔性排架桩墩
4．设有支撑梁的轻型桥台：
5．埋置式桥台
6．钢筋混凝土薄壁桥台
（四）拱桥轻型墩台
1．带三角杆件的单向推力墩：
2．悬臂式单向推力墩:
3．拱桥轻型桥台
（1）八字形桥台：
（2）U字形桥台：
（3）背撑式桥台：
（4）靠背式框架桥台：
二、下部结构的受力特点
（一）桥墩受力特点
荷载及其组合应根据可能出现的各种荷载情况进行最不利的荷载组合。
1．梁桥重力式桥墩
第一种组合按在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的情况进行组合。
它是用来验算墩身强度和基底最大应力。
第二种组合按桥墩各截面在顺桥方向上可能产生的最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。
它是用来验算墩身强度、基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。
第三种组合按桥墩各截面在横桥方向上可能产生最大偏心和最大弯矩的情况进行组合。
它是用来验算在横桥方向上的墩身强度，基底应力、偏心以及桥墩的稳定性。
2．拱桥重力式桥墩
第一种组合顺桥方向的荷载及其组合，
第二种组合横桥方向的荷载及其组合
（二）重力式桥台的受力特点
计算重力式桥台所考虑的荷载与重力式桥墩计算中基本一样，不同的是，对于桥台尚要考虑车辆荷载引起的土侧压力，而不需计及纵、横向风力、流水压力、冰压力、船只或漂浮物的撞击力等。
其次，桥台的强度、偏心距和稳定性的验算也与桥墩基本相同，但只作顺桥方向的验算。
1B413033掌握桥梁工程上部结构的构造特点和受力特点
（略）
1B413040桥梁工程作用及施工测量控制技术
1B413041熟悉桥梁工程作用的计算方法及作用效应组合
一、桥梁施工作用的计算方法
公路桥涵设计采用的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类，作用分类表1B413041—1
编号
作用分类
作用名称
1
永久作用
结构重力（包括结构附加重力）
2
预加力
3
土的重力
4
土侧压力
5
混凝土收缩及徐变作用
6
水的浮力
7
基础变位作用
8
可变作用
汽车荷载
9
汽车冲击力
10
汽车离心力
11
汽车引起的土侧压力
12
人群荷载
13
汽车制动力
14
风荷载
15
流水压力
16
冰压力
17
温度（均匀温度和梯度温度）作用
18
支座摩阻力
19
偶然作用
地震作用
20
船舶或漂流物的撞击作用
2l
汽车撞击作用
1、公路桥涵设计时，对不同作用应采用不同的代表值
（1）永久作用应采用标准值作为代表值。
（2）可变作用应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇值或准永久值作为其代表值。
（3）偶然作用取其标准值作为代表值。
2．作用的代表值按下列规定取用
（2）可变作用的标准值应符合下列规定：
汽车荷载分为公路一I级和公路一Ⅱ级；汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。
车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。
桥梁结构的整体计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡土墙土压力等的计算采用车辆荷载。
车辆荷载与车道荷载的作用不重叠。
二、作用组合效应
1．公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计：
2，公路桥涵结构按承载能力极限状态设计时，应采用以下两种作用效应组合：
（1）本组合
（2）然组合
3．公路桥涵结构按正常使用极限状态设计时，应根据不同的设计要求，采用以下两种效应组合：
（1）作用短期效应组合。
（2）永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。
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