桥梁分类及特点Word下载.docx
《桥梁分类及特点Word下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥梁分类及特点Word下载.docx（38页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
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。
同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈内的弯矩作用，使拱桥的承重结构以受压为主，通常就用抗压能力强的圬工材料（砖、石、砼）和钢筋砼等来建造。
刚架桥:
其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。
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，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。
优点，跨内弯矩较小，建筑高度就可以做的较小。
缺点，施工比较困难，如用普通钢筋砼修建，梁柱刚结处较易裂缝
d、吊桥
结构自重较轻，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
优点和缺点同样鲜明：
结构自重轻，刚度差，在车辆动荷载和风荷载的作用下，桥有较大的变形和振动。
可以说，整个吊桥的发展历史，就是和变形与振动斗争的历史，亦即是争取刚度的历史
e、组合体系桥
由几个不同体系的结构组合而成
最常见的为梁、拱组合
斜拉桥也是组合体系桥的一种
2、其他分类方式：
按用途来分。
。
公路桥、铁路桥、公铁两用桥、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）
按桥梁全长和跨径的不同来分。
特大桥、大桥、中桥、小桥
按主要承重结构所用的材料来分。
圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等
按跨越障碍的性质。
跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥
按上部结构的行车道位置。
上承式桥（桥面结构布置在主要承重结构之上者）、下承式桥、中承式桥
二桥梁设计概述
一、桥梁设计的总原则
按照适用、经济、和适当照顾美观的原则进行总体规划和设计
二、桥梁设计的基本要求
1、使用上的要求
桥上的行车道和人行道宽度应保证车辆和人群的安全畅通，并应满足将来交通量增长的需要。
桥下应满足泄洪、安全通航或通车等要求
2、经济上的要求
设计的经济性一般应占首位。
在设计中必须进行详细的技术经济比较，使桥梁的总造价和材料等的消耗为最少，还应综合考虑发展远景及将来的养护和维修等费用
3、结构尺寸和构造上的要求（舒适与安全性）
整个桥梁结构及其各部分构件，在制造、运输、安装、使用过程中应具有足够的强度、刚度、稳定性、耐久性
强度：
应使全部构件及其连接构造的材料抗力或承载能力具有足够的安全储备
刚度：
应是桥梁在荷载作用下的变形不超过规定的容许值，过度的变形会使结构的连接松弛，而且挠度过大会导致高速行车困难，引起桥梁剧烈的震动，使行人不适，严重者会危及桥梁结构的安全
稳定性：
是要使桥梁结构在各种外力作用下，具有能保持原来的形状和位置的能力
耐久性：
4、施工上的要求（先进性）
应体现现代桥梁建设的新技术。
应便于制造和安装，应尽量采用先进工艺技术和施工机械、设备，以利于减少劳动强度，加快施工进度，保证工程质量和施工安全
5、美观上的要求
有些人认为造桥一定要经济，有些人觉得一定要美观，而有的人认为耐久和实用最重要。
究竟我们在设计和建造一座桥梁的时候，要怎样考虑？
钱冬生教授给了我们一个比较好的答案：
桥是路的一个组成部分。
桥的功能，要靠路来实现。
不论公路桥或铁路桥，都是这样。
所以，桥的建设，要服从于路。
路对桥的要求，首先是安全耐久（桥断了，路也就断了，所以，桥的设计必须安全第一）；
第二是适用（让车子在桥上畅通，桥上的伸缩缝要较少，桥面宽度要足够，桥面在修补时应能在其暂不修补的那部分桥面维持通车）；
第三是经济（要在科学发展观的指导下，讲究材料和施工费的节约，要使总造价在合理范围之内）；
第四是美观（从和谐中寻求美观，不是做秀，一般地并不需要以桥为标志性工程）。
这是从一个有职业道德的桥梁工程师的身份来讲这一番话的。
因为，工程师一般是在对造价和工期都有限制的情况下，要求他造成桥梁并保证桥梁质量
桥梁设计的内容
桥位选择
确定桥梁长度和桥面标高
选择桥式：
选择经济合理的桥梁结构形式，确定墩位，拟定结构主要尺寸，拟定桥跨及基础的施工方案，对结构进行初步的计算分析
对桥垮、墩台、基础进行结构设计：
确定桥梁各部分的细部尺寸，确定施工方案，保证满足桥梁在强度、刚度、稳定性及耐久性等各方面的要求
桥梁的规划设计
（一）、野外调查和勘测工作
14-15页
（二）、桥梁纵、横断面设计和平面布置
桥梁的纵断面设计
桥梁孔径确定（桥梁总跨径的确定）
考虑河流冲刷的影响。
具体情况具体分析
桥梁分孔
对于一座较长的桥梁，应当分成几孔，各孔的跨径应当多大，这不仅影响到使用效果、施工难易等，并且在很大程度上关系到桥梁的总造价。
最经济的分孔方式是使上、下部结构的总造价趋于最低
几种不同的分孔情况。
对于通航河流。
在平原地区的宽阔河流上修建多孔桥。
在山区的深谷上、在水深流急的江河上。
为避开不利的地质段。
c、桥梁标高的确定
对于中小桥梁，桥梁标高一般有线路选线时规定。
对大桥、特大桥或通航河流，往往由通航等要求确定
2、桥梁的横断面设计
对于铁路桥梁，单线或双线及线间距由线路总体设计确定。
对于大跨度桥梁，横截面要满足横向刚度要求L/20，否则要进行横向刚度计算分析。
对于公路桥，由于桥面较宽，一般不存在横向刚度问题。
公路桥梁的宽度，取决于车道数及人行道宽度
3、平面布置
桥梁的线形及桥头的行车道要保持平顺，使车辆能平稳的通过。
中、小桥梁的线形，按线路要求布置
大桥、特大桥的大跨度梁，一般在直线上。
当线路受到两岸地形限制时，引桥部分或跨度不大的桥梁，允许建在曲线上
桥梁净空
桥梁净空包括桥面净空和桥下净空
桥面净空16—17页
桥下净空19页表3
桥下净空包括立交桥下净空与跨河桥下净空
立交桥下净空应满足上述桥面净空要求
跨河桥下净空指通航、排筏、流水、漂流物等所需的净跨和净高
设计荷载
通常将桥梁设计荷载归纳为三类：
永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
A、永久荷载亦称恒载，它是指在设计试用期内，其作用位置、大小和方向不随时间变化，或者其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。
种类：
b、可变荷载是指在设计使用期内，其作用位置、大小和方向随时间变化，或者其变化与平均值相比不可忽略的荷载。
分为：
基本可变荷载（活载）和其他可变荷载
一、基本可变荷载包括列车活载（铁路）、汽车或平板挂车或履带车、人群荷载（公路），有列车活载或汽车活载引起的动力效应（冲击力、离心力）及土侧压力，铁路桥梁还有列车横向摇摆力
1、列车活载
列车由机车和车辆组成
中华人民共和国铁路标准活载图式---简称为中-----活载
分为普通活载和特殊活载，是桥梁设计的主要依据。
普通活载表征列车活载，前面五个集中荷载及其后30米长92kn/m分布荷载表示“双机联挂”，后面的80kn/m分布荷载代表车辆荷载
特种活载反映某些轴重较大的车辆对小跨度桥梁的不利影响
计算时应分别对两种活载进行加载，取其中较大值
汽车、平板挂车和履带车荷载
把大量、经常出现的汽车荷载排列成车队形式，作为设计荷载；
把偶然、个别出现的平板挂车或履带车作为验算荷载
汽车车队分为汽车---10级、汽车—15级、汽车---20级、汽车---超20级
图中，荷载级别的数字表示一辆主车的重量，以kn计，除了数量不限的主车之外，每一车队中均规定有一辆重车
在设计四车道桥涵时，考虑到四行车队单向并行通过的机率较小，计算荷载可折减30%，但折减后不得小于用两行车队计算的结果
验算荷载分别为挂车—80、100、120以及履带—50
用验算荷载进行演算时，对于履带车，顺桥纵向可考虑多辆行驶，但两车间净距不得小于50米；
对于平板挂车，全桥均以通过一辆计算
2003年修订后的公路荷载标准：
汽车荷载模式：
有《标准》（97）的车队荷载改为车道荷载和车辆荷载。
桥梁结构整体计算采用车道荷载，桥梁局部加载以及涵洞、桥台、挡土墙的计算采用车辆荷载。
汽车荷载分级：
由《标准》（97）的“汽一超20级、汽-20、汽-15级”改为公路-1级、公路--II级。
高速公路、一级公路汽车荷载标准采用公路-1级；
二、三、四级公路汽车荷载标准采用公路--II级，同时在条文中规定重型车辆少的四级公路的桥梁设计可取公路-II级车道荷载效应的0.8倍,车辆荷载效应可采用0.7倍。
人群荷载：
《标准》（97）人群荷载一般规定为3KN/m，城市郊区行人密集地区为3.5KN/m。
本次修订调整为按桥梁跨径分别取值，即桥梁计算跨径L≤50m时，取值2.5KN/m;
跨径在二者之间的，用直线内插求得。
车辆荷载的影响力
车辆荷载的影响力包括汽车荷载的冲击力、离心力、车辆荷载引起的土侧压力------以上属于基本可变荷载，还包括汽车制动力-----属于其它可变荷载
（1）、冲击力
定义：
车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面的不平整、车轮不圆以及发动机抖动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应通常称为冲击作用
增大系数即冲击系数铁路桥规用1+u表示，公路桥规用u表示
（2）、离心力
车辆在曲线上行驶会产生离心力。
公路桥上离心力较小，当曲率半径等于或小于250米时，才会考虑离心力作用
h=cp
c=v2/127r
对于铁路荷载c不应大于0.15
着力点铁路荷载作用于轨顶2米，公路荷载在桥面以上1。
2米
（3）、土侧压力
可按换算的等代均布土层厚度来计算
二、其他可变荷载
包括活载制动力或牵引力、风力、温度力、流水压力、冰压力和支座摩阻力
对于铁路桥梁，人行道荷载归为其他可变荷载
（1）、制动力
制动力是汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力
（2）风力
基本风压值与风速的关系
全国基本风压分布图
横向风荷标准强度计算公式：
30页
（3）、温度力
《桥规》规定，结构温度变形受外界约束影响引起的温度力按结构平均温度计算。
即以架梁或结构合拢时的平均温度为准，按建桥所在地区及结构材料从《规范》查表确定最高控制温度和最低控制温度，根据控制温度与架梁或结构合拢时的平均温度的差值，计算温度变化引起的约束力和结构内力
（4）、铁路桥上人行道荷载
（5）、施工荷载
c、偶然荷载
是指在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。
包括地震力和船只或漂流物的撞击力
荷载组合
第二章梁式桥
一、梁式桥的主要类型及其适用情况
钢筋砼与预应力砼的梁式桥具有各种不同的构造类型。
对其演变加以分析可以看出，除了力学上考虑充分发挥材料特性而不断改进桥梁的截面形式外，构件的施工方法以及起重安装设备的能力，也是影响构造形式发生变化的重要因素
上部结构的构造类型及适用情况
1、按承重结构的截面形式划分
（1）、板桥
承重结构是矩形的钢筋砼或预应力钢筋砼板
主要特点是构造简单，施工方便，而且建筑高度较小。
从力学性能上分析，位于受拉区的砼材料不但不能发挥作用，反而增加了自重，但跨度稍大时，就显得笨重而不经济，因此只适用于下跨径桥梁
矮肋式板桥
最广泛使用的是装配式板桥
装配—整体组合式板桥
（2）、肋板式梁桥
在横截面内形成明显的肋型结构的梁桥成为肋板式梁桥，或简称肋梁桥如图
在此种桥上，梁肋或者叫腹板与顶部的钢筋砼板结合在一起作为承重结构。
由于肋与肋之间处于受拉区的砼得到很大程度的挖空，就显著减轻了结构自重。
特别对于仅承受正弯矩作用的简支梁来说，既充分利用了扩展的砼桥面般的抗压能力，又有效的发挥了集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，从而使结构构造与受力性能达到理想的配合。
与板桥相比，对于梁肋较高的肋梁桥来说，由于砼抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大，因而肋梁桥也具有更大的抵抗荷载弯矩的能力，适用于中等跨度的桥梁13—15米
（3）、箱型梁桥
横截面呈一个或几个封闭箱型的梁桥简称为箱型梁桥如图
这种结构除了梁肋和上部翼板外，在底部尚有扩展的底板，因此它提供了能承受正、负弯矩的足够的砼受压区。
另一特点，在一定的截面面积下，能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度也较大，在偏心的活载作用下各梁肋的受力比较均匀。
因此箱型截面能适用于较大跨境的悬臂梁桥和连续梁桥，也可用来修建全截面参与工作的预应力砼简支梁桥。
但不用于普通钢筋砼简支梁桥
2、按承重结构的静力体系划分
（1）、简支梁桥
（2）、连续梁桥
（3）、悬臂梁桥
简支梁的特点：
这是建桥实践中使用最广泛、构造最简单的梁式桥。
简支梁属静定结构，且相邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。
鉴于多孔简支梁桥各跨的构造和尺寸划一，从而就能简化施工管理工作，并降低施工费用。
连续梁桥的特点：
•承重结构不间断的连续跨越几个桥孔而形成一超静定结构。
连续梁由于荷载作用下支点截面产生负弯矩，从而显著减小了跨中的正弯矩，这样不但可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径增大时，这种节省就愈加显著。
连续梁通常适用于桥基十分良好的场合，否则，任一墩台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内会产生附加内力。
•悬臂梁桥的特点：
•这种梁桥的主体是长度超出跨径的悬臂结构。
在力学性能上，悬臂根部产生的负弯矩减小了跨中正弯矩，所以悬臂梁也与连续梁相仿，可以节省材料用量。
悬臂梁桥属于静定结构，墩台的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。
•
•梁式桥的桥面构造
梁式桥桥面包括道床（或桥面铺装）、排水防水系统、人行道、栏杆、伸缩缝，公路桥还有防撞墙
1、铁路桥面
书20页如图：
道床构造图
道床：
指枕木及周围的道碴层。
道床两侧设挡碴墙。
梁顶面与挡碴墙构成道碴槽。
道床的作用：
减弱列车对桥梁的冲击作用；
缓和列车的振动；
防止枕木位移；
将车轮集中荷载分布到梁顶面；
调整轨底的标高。
挡碴墙的作用是挡住道碴。
为了不使挡碴墙参与梁的共同受力，沿其纵向每隔3-4米，横向设断缝，缝内填充防水材料。
铁路桥梁缝处理比较简单：
在梁缝上设置铁盖板或钢筋混凝土盖板，板下隔一定间距焊有短钢筋，以防止盖板位移
2、公路桥面
（1）、桥面铺装
桥面铺装也称行车道铺装，其功用：
保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗；
防治主梁遭受雨水的侵蚀；
并能使车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用
桥面横坡的设置
三种方式
b、桥面铺装的类型
普通水泥砼或沥青砼铺装
在非严寒地区的小跨径桥上，通常桥面不作专门的防水层，而直接在桥面上铺5—8cm的普通。
，铺装层的砼一般与桥面板的砼标号相同或略高一级
防水砼铺装
对位于非冰冻地区的桥梁需作适当的防水时，可在桥面板上铺筑8—10cm厚的防水砼作为铺装层
具有贴式防水层的水泥砼或沥青砼铺装
防水程度要求高，或在桥面板位于结构受拉区而可能出现裂纹的桥梁上，采用柔性的贴式防水层
（2）、桥面排水设施：
金属泄水管、钢筋混凝土泄水管、横向排水管道
（3）、桥面伸缩缝
为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩与徐变等影响下按静力图式自由的变形，就需要使桥面在两梁段之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向的伸缩缝
伸缩缝应具有的作用：
保证梁能自由变形使车辆在设缝处能平顺的通过防止雨水、垃圾泥土等渗入阻塞减少噪音
对于中小跨径的桥梁，当变形量在2—4cm以内时，常采用U形锌铁皮式伸缩缝
对于变形量较大4—6cm以上的情况，可采用跨搭钢板式伸缩缝
橡胶伸缩缝
三节型橡胶带用氯丁橡胶制作的具有2个圆孔的伸缩缝嵌条
用螺栓夹具固定倒U型橡胶嵌条的伸缩缝构造
变形更大，可采用橡胶和钢板组合的伸缩缝构造
钢筋砼简支梁
钢筋砼简支梁桥因具有构造简单、适用范围广、不受基础条件限制，便于使用在曲线地段，易于建造和标准化，故在我国广泛采用
整孔式和分片式
一般适用于跨度为20m及以下的铁路和公路桥梁
一、装配式简支梁桥的构造类型
所谓构造类型就是涉及装配式主梁的横截面型式、沿纵截面上的横隔梁布置、块件的划分方式以及块件的连结集整等几个方面的问题
装配式简支梁桥的截面型式
三种及各自的优缺点
在保证抗剪等条件下尽可能减少梁肋的厚度，以期减轻构件自重，为使受拉主筋或预应力筋在梁肋底集中的布置，或者为了满足预加应力的受压需要，就形成呈马蹄形的梁肋底部
块件的划分方式
一座装配式梁桥按何种方式划分成预制拼装单元，这是直接影响到结构受力、构件的预制、运输和安装以及拼装接头的施工等许多因素的问题，而且这些因素往往又彼此影响、相互矛盾
通常在装配式梁桥设计中块件划分应遵循的原则：
1、根据建桥现场实际可能的预制、运输和起重条件，确定拼装单元的最大尺寸和重量
2、块件的划分应满足受力要求，拼装接头应尽量设置在内力较小处
3、拼装接头的数量要少，接头形式要牢固可靠，施工要方便
4、构件要便于预制和安装
5、构件的形状和尺寸应力求标准化，增强互换性，构件的种类应尽量减少
划分方式：
1、纵向竖缝划分
2、纵向水平缝划分
3、纵、横向竖缝划分----串联梁
二、钢筋砼简支梁标准设计及构造
（一）、铁路钢筋砼简支梁标准设计及构造
标准图分为普通高度梁与低高度梁，一般情况下采用普通梁
低高度梁虽梁高减少，却增加了砼用量及梁重。
原因：
减小了梁高，势必要增加钢筋用量，为了降低钢筋重心，以利于钢筋和砼材料性能的充分发挥，故加大了T形梁的下翼缘宽度，做成工字形截面；
另外，由于梁高减少，抗剪能力也降低，需要增加腹板厚度，导致。
梁的总体设计
道碴槽板厚按规定最小为120mm,为使道碴槽板与主梁共同工作，在道碴槽板与梁肋相交处设置梗肋
挡碴墙设有5条断缝，其目的是使墙不参与主梁的工作，因挡碴墙高于梁顶许多，如不将它断开，则在竖向荷载作用下挡碴墙顶面承受很大的压力，会导致该处混凝土压碎破坏
设置横隔板，作用：
使两片梁连成整体保持横向稳定性，使两片梁在列车荷载下能很好的分担荷载共同工作和防止梁受扭转变形
（二）、公路钢筋砼简支梁桥标准设计及构造
国内外所建造的装配式钢筋砼简支梁桥，以T形梁桥最为普遍，此外也有空心板式。
公路桥面较宽，装配式梁由多片梁组合而成
一般构造布置、主要截面尺寸、配筋特点和主梁的连结构造四个方面讲述
1、构造布置
主梁布置-----解决梁间距问题
横隔梁布置-----解决梁整体刚度问题
2、截面尺寸
梁高与跨径之比（高跨比）1/11----1/16，对于跨径10、13、16、20的标准设计所采用的梁高分别为0。
9、1.0、1.1、1.3
梁肋宽度为15—18cm
横隔梁可做成主梁高度的3/4，梁肋下部呈马蹄形加宽时，横隔梁延伸至马蹄的加宽处
横隔梁的肋宽，通常采用12—16cm
主梁的翼板尺寸，通常做成变厚度的翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/12翼板厚度有两种处理方法分别为8、6cm
3、主梁钢筋构造
可分为纵向主钢筋、架立钢筋、斜钢筋、箍筋、和分布钢筋
各自的作用及布置情况
混凝土保护层厚度及焊缝的要求
4、装配式主梁的连结构造
借助横隔梁的接头使所有主梁联结成整体
焊接钢板接头螺栓接头扣环接头----强度可靠，整体性好
如图：
简支梁的联结方式
三、钢筋混凝土简支梁的计算
1、铁路桥面板（道碴槽板）的计算
道碴槽板支承在主梁梁肋上面，每片梁上的内外侧道碴槽板，是按固结在梁肋上的悬臂梁计算
道碴槽板承受的列车荷载按特种活载计，特种活载轴重经钢轨、枕木、道碴分布到道碴槽顶板上，特种活载轴重250KN自枕木底面向下按45度扩散，顺梁方向由于钢轨作用分布长度取1.2米，如果桥上采用木枕，枕木长2.5米，轨道下道碴厚度为0.32米（分布长度为2.5+2*0.32=3.14米），则列车活载强度为：
书49页公式
2、公路桥面板（行车道板）的计算
行车道板的类型
钢筋混凝土梁的行车道板是支乘在主梁和横梁上的，它的受力情况与支承条件和板的平面尺寸有关。
对于四边支承的矩形板，当其长边与短边之比大于或等于2时，为单向板，荷载的绝大部分沿短跨方向传递，因此只在短跨方向配置受力筋，而在长跨方向只要配置一些分布钢筋即可。
小于2的为双向板，设计时，需要按两个方向的内力分别配置受力钢筋，因此用钢量比较大，构造也比较复杂，目前已很少使用，此处不介绍。
对于大于2的装配式T型梁桥，也有两种情况：
悬臂板和铰接悬臂板
车轮荷载在板上的分布
书50页
桥面板的有效工作宽度
桥面板的有效工作宽度与板的支承条件、荷载性质以及荷载位置有关系
公路《桥规》对单向板、悬臂板的有效工作宽度作了规定：
书50—51页
几种类型行车道板内力的计算方法：
升级会员 