公路技术讲座.docx

公路技术讲座.docx

《公路技术讲座.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《公路技术讲座.docx（10页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

公路技术讲座

公路技术讲座

公路桥梁分类

桥梁的分类

1、按桥梁主要承重构件的受力情况可分为：

①梁桥主要承重构件是梁（板）。

在竖向荷载作用下，梁承受弯矩，墩台承受竖向压力。

②拱桥主要承重构件是拱圈。

在竖向荷载作用下，拱圈主要承受压力，但也承受弯矩。

墩台除承受竖向压力和弯矩外，还承受水平推力。

③刚架桥上部结构和墩台（支柱）彼此连成一个整体。

在竖向荷载作用下，柱脚产生竖向反力、水平反力和弯矩。

这种桥的受力情况介于梁和拱之间。

④吊桥以缆索作为承重构件。

在竖向荷载作用下，缆索只承受拉力，墩台除承受竖向反力外，还承受水平推力。

⑤组合体系桥它是由几个不同受力体系的结构所组成，互相联系，共同受力，如斜拉桥等。

2、按行车道的位置可分为上承式桥、中承式桥和下承式桥。

石拱桥

拱桥上部结构是由主拱圈和拱上建筑组成的。

拱圈是拱桥的主要承重结构。

石拱桥的主拱圈通常做成实体的矩形截面。

常用的拱轴线有等截面圆孤拱和等截面悬链线拱。

所用的石料有料石、块和片石等。

石拱桥的拱上建筑一般为实腹式，在跨径较大时为了减轻自重也可做成空腹式。

石拱桥的主要优点：

能充分做到就地取材，与钢桥和钢筋混凝土桥相比，可以节省大量的钢材和水泥；耐久性好，而且养护费用少；构造比较简单，施工工艺易为群众掌握；外型美观。

最大的缺点就是自重大，相应的水平推力也较大，这就增加了下部结构的工程数量，对地基条件的要求较高；其次就是与梁式桥相比，上承式拱桥的建筑高度较高。

我国石拱桥有着悠久的历史，早在东汉中期就开始修建石拱桥，驰名中外的赵州桥，就是我国古代石拱桥的杰出代表，至今在盛产石料的地区仍修建了不少的石拱桥。

1972年建成的四川涪陵丰都县九溪沟大桥，（见图1）跨径达116m。

世界上跨度最大的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥，跨度为155m。

图1四川涪陵丰都县九溪沟大桥（1972年）

双曲拱桥

双曲拱桥是我国江苏无锡建桥职工，1964年自己创造设计的一种桥型结构，它的主拱圈是由沿桥跨方向的拱肋、铺设在拱肋之间的拱波和浇筑在拱波上的拱板组成。

为了加强受力的整体性，在拱肋之间设置有横系梁。

根据桥梁宽度的不同，双曲拱桥主拱圈横截面可以做成单波、双波、多波、悬半波和高低波。

图2为双曲拱桥的上部构造。

图2双曲拱桥上部构造

1拱肋；2预制拱波；3横隔板；4防水层；5填料；6路面；7人行道块件；8侧墙；9腹拱；10盖梁；11立柱；12桥墩。

双曲拱桥最大的特点是：

施工时化整为零，受力时集零为整。

这就使得双曲拱桥具有轻型化、装配化、省工省料、施工工艺易被群众掌握而得到迅速推广。

据统计，在双曲拱桥闻世后的十年内就建成了4000多座，总长约为30万延米。

在短时间内修建数量之多，是其它桥型无法相比的。

目前我国跨径在百米以上的双曲拱桥有16座之多，河南的前河大桥是双曲拱桥的代表作，跨径达150m。

箱形拱桥

为了提高拱桥在无支架吊装中的稳定性，四川省建桥职工于1970年建成了箱形拱桥。

这种箱形拱的特点是：

截面控空率高，截面中性轴居中，力学性能好；块件刚度大，稳定性好，可以单片成拱，便于无支架吊装；拱箱吊装完成后整个拱圈截面大部形成，剩余的现浇混凝土工作量较小；预制块件间系大面积接触，拱圈整体性好。

但制作模板的工作量大；块件的浇筑比较困难。

箱形拱桥的跨径在50m以上时才显得经济。

四川宜宾马鸣溪大桥，跨径为150m；四川渡口市6号桥（图3）跨径为146m。

四川渡口市7号桥，跨径为170m；1989年采用无支架施工修建的四川涪陵乌江大桥，跨径达200m；河南洛阳至三门峡高速公路上许沟大桥，采用有支架施工，跨径达220m。

国外修建的箱形拱桥有南斯拉夫的KRK铁托大桥，主跨达390m。

1998年建成四川万县长江大桥采用钢箱形拱，跨径达420m，居世界第一位。

图3渡口市6号桥（1972年）

钢管混凝土拱桥

钢管混凝土作为钢——混凝土组合材料的一种，一方面借助内填混凝土提高钢管壁受压时的稳定性，提高钢管的抗腐蚀性和耐久性，另一方面借助管壁对混凝土的套箍作用，提高了混凝土的抗压强度和延性将钢材和混凝土有机地组合起来，在施工方面，钢管混凝土可利用空心钢管作为劲性骨架甚至模板，施工吊装重量轻，进度快，施工用钢量省。

钢管混凝土拱桥的结构形式有板拱、肋拱、桁拱、箱拱、桁架拱、刚架拱。

截面形式有单圆形、哑铃形、多肢桁式、横哑铃形桁式和箱肋形等。

施工方法有支架法、一般吊装法、缆索吊装和转体施工方法等。

我国已建成的钢管混凝土拱桥有广东南海三山西大桥，主跨200m；广西邕宁邕江大桥，主跨312m；国外修建的单圆钢管拱桥有法国凯泽莱尔桥，主跨220m；日本的松岛桥，为126m上承式管拱，管径1.8m。

图4为湖北宜昌莲沱特钢管混凝土拱桥，主跨跨径114m。

图4湖北宜昌莲沱特大桥

连续梁桥

连续梁桥是大跨度桥梁建筑中常用的桥梁形式之一，其承重结构（板、T型梁或箱梁），不间断地跨越几个桥孔而形成-超静定结构（如图5、沙洋汉江公路大桥），连续孔数通常为三孔或五孔，当桥梁跨径较多时，需要把桥长分建成几组（或称几联）连续梁。

连续梁由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著降低了跨中的正弯矩，从而减小跨中截面的建筑高度，节省钢筋和混凝土用量，当跨径增大时，节省就愈益显著，连续梁通常适用于桥基十分良好的场合建造。

图5沙洋汉江公路大桥

由于预应力混凝土连续梁桥跨越能力大，施工方法灵活（可用预制装配法、悬臂施工法、遂孔施工法和顶推法进行施工），在国内外发展极为迅速。

1983年，我国采用柔性墩多点顶推的架桥先进技术修建了包火黄河公路大桥（3×65m一联共3联）和柳州第二公路大桥（9×60m）,1990年建成的云南怒江公路大桥跨度达154m。

世界最大跨度的预应力混凝土连续梁桥是德国的摩萨尔桥，主孔跨度为192m；世界上最长的连续梁桥为德国的跨峡谷弯道桥，全长约1km左右。

刚构桥

T型刚构式桥梁是指桥墩与桥梁上部结构固结，用悬臂法施工的预应力钢筋混凝土桥梁。

60年代至80年代，多采用在桥梁跨中设铰或设挂梁的T型刚构桥。

90年代多采用连续刚构组合梁桥。

其形式如图6重庆长江大桥。

图6重庆长江大桥

预应力钢筋混凝土T型刚构桥与其立桥型相比，在一定条件下具有用料省、施工简便，养护费用低，行车平稳，等优点。

并且宜于采用悬臂法施工。

这就为在海湾、深谷、大江、大河上建造大跨度桥梁提供了一种较理想的桥梁结构。

我国自1964年以来，相继建造了近20座大跨度预应力混凝土T型刚构型。

其中重庆长江大桥（带吊梁）主跨达174m，四川石棉大桥（带铰），主跨84m，广东虎门大桥（连续）跨度达270m。

在这一桥型上，我国已达到世界先进水平。

钢筋混凝土桁架拱桥

钢筋混凝土桁架拱桥是一种具有水平推力的拱形桁架结构，其型式有斜杆式、竖杆式、圆孔拱片式，（见图7）。

图7斜腹杆桁架拱（剑河大桥）尺寸单位：

ｃｍ

钢筋混凝土桁架拱桥外型轻巧美观。

在结构上兼有桁架和拱的特点。

各部件截面尺寸较小，重力较轻，不但节省材料，而且减少对墩台的垂直压力和水平推力。

作为主要承重构件的桁架拱片，可以分段整片预制，因此，结构整体性好，装配化程度高，施工程序少。

钢筋混凝土刚架拱桥

刚架拱桥的外形与桁架拱桥相似，但构造比桁架拱桥简单，整个桥跨只有两根斜杆，外观也比较整洁。

它由拱圈、斜杆和弦杆组成（见图8）。

刚架拱桥与桁架拱桥一样，外部是一个具有水平的拱形结构，内部为超静定结构。

计算方法同桁架拱桥，但受力图式比桁架拱桥明确。

适用于修建跨径50m左右的拱桥。

图8刚架拱桥

刚架拱桥外形轻巧美观。

构件截面尺寸小，重力轻，具有桁架拱桥分块预制构件的优点，而且预制构件的形状简单。

由于这种桥型施工方便、预制构件数量少、造价低、节约钢材、施工工期快和对地基承载力要求低，所以在目前的拱桥建筑中已逐步得到采用。

斜拉桥

预应力混凝土斜拉桥，由于跨越能力大、结构经济合理、外型轻巧美观，便于无支架施工等优点，修建数量不断增加，结构型式不断推陈出新。

斜拉桥的型式如图9（南浦大桥）和图10（重庆长江二桥）。

图9上海南浦大桥

预应力混凝土斜拉桥主要由加劲主梁、塔架和斜拉钢索三部分组成，利用由塔架伸出的高强钢索作为加劲主梁的弹性支承以代替中间支墩，降低主梁内的弯矩，减少主梁截面尺寸，减轻重力，并增大跨越能力。

主梁的建筑高度比其它桥型要小的多，仅为跨径的1/40-1/100，甚至更小。

图10重庆长江二桥

预应力混凝土斜拉桥的加劲主梁有连续梁、悬臂梁和悬臂刚构等形式，其中多数采用连续梁形式。

主梁截面大多数用抗扭刚度较大的箱形截面。

斜拉桥的塔架形式很多。

在横桥方向，常用的有单柱型、双柱型、门型、斜腿门型、A型、倒V型和倒Y型等。

斜拉钢索按构造分为刚性索和柔性索两大类。

刚性索是在斜拉钢索外包预应力混凝土构件，这种索截面大，施工困难；柔性索是在斜拉钢索外包一层较薄的防腐材料，这种结构安装比较方便。

斜拉钢索的横向布置大致可分成三种形式：

单面索、双面索、双斜索。

斜拉钢索的纵向布置大致可分成四种型式：

辐射式、竖琴式、扇形、星形。

斜拉钢索的间距，近年来多采用分散的密索体系（一般为10～25m），其主要的优点在于减少梁的重力弯矩，降低梁高，简化锚固装置，便于施工。

结构的抗震、抗风能力也较强。

目前国内外已建成的以复合结构为加劲梁的斜拉桥最大跨度为865m（法国）。

我国上海杨浦大桥跨度达602m，居世界第二，钢斜拉桥最大跨度为510m（日本），预应力混凝土斜拉桥最大跨度为440m（西班牙）。

我国安徽铜陵长江大桥跨度为430m。

吊桥

吊桥（悬索桥），是一种古老的桥型。

吊桥通常由桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成。

如图11（日本明石海峡大桥）和图12（江阴长江公路大桥）。

桥塔是支承主缆的重要构件。

吊桥的活载和恒载以及加劲梁支承在塔身上的反力，都将通过桥塔传递到下部的塔墩和基础。

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。

主缆是吊桥的主要承重构件，主缆除承受自身恒载外，又通过索夹和吊索承受活载和加劲梁的恒载。

加劲梁的主要功能是提供桥面系防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形。

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均匀地传递到塔顶或锚碇的支架外。

图11日本明石海峡大桥

吊桥被公认为特大跨径桥梁的主要形式，一般认为其经济跨径为500m以上，最大跨径可达4000m以上。

我国修建的江苏江阴长江大桥主跨径1385m，居世界第三位。

国外早在1937年建成的旧金山金门大桥主跨径为1280m，此桥曾保持世界最大跨径的记录达27年之久；1991年日本建成的明石海峡大桥，主跨径1990m，居当今世界第一位。

图12江阴长江公路大桥总体布置

钢桥

钢桥指一座桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成，至于下部结构、索塔等则可由其它材料制成。

用于桥梁的钢材主要是钢板、型钢和高强度钢索。

钢板和型钢过去常用A3号低碳钢，近代多数采用低合金钢16Mn或16Mng。

某些部件则要用铸钢和优质碳素钢（例如45号钢等）。

由于一般钢材要防止锈蚀，需要经常除锈、油漆，这是一件费钱费时的工作，因此发展了一些不需要油漆的耐候钢材品种，例如美国的A242及A588号钢，日本的JISG3114等等。

这些耐候钢表面会形成氧化铁薄膜以抗锈蚀，但在水流经过时会冲掉一些氧化铁，如果有可能锈蚀，则要采取措施防止。

钢桥由于采用高强度的材料而且易于加工，因此构件重量轻，运输、架设方便，是大跨径桥梁的理想材料，目前已修建的钢桥的最大跨径达到1780m。

在要求工期短、施工干扰小的桥梁中，钢桥也是很好的选择。

钢桥的主要优点是：

完全实现工业化的制造和拼装；上、下部结构可以同时施工，加快了施工进度；由于钢材具有匀质性、构件轻的特点，用悬臂施工特别方便；可以较方便的跨越很大跨度，节省施工时间与费用。

钢桥的主要缺点是在大气作用下受侵蚀，易生锈，要经常油漆，养护费用较混凝土桥大。