1、橋梁與涵洞工程的組成與分類一、橋梁的組成分類橋梁的基本組成部分1.上部結構(橋跨結構)。一般包括橋面構造(行車道、人行道、欄桿等)、橋梁跨越部分的承載結構和橋梁支座。2.下部結構。是指橋梁結構中設置在地基上用以支承橋跨結構，將其荷載傳遞至地基的結構部分。一般包括橋墩、橋臺及墩臺基礎。橋墩。是多跨橋梁中處于相鄰橋跨之間并支承上部結構的構造物。橋臺。是位于橋梁兩端與路基相連并支承上部結構的構造物。墩臺基礎。是橋梁墩臺底部與地基相接觸的結構部分。橋梁的分類根據橋梁主跨結構所用材料，劃分為木橋、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋和鋼橋。根據橋梁所跨越的障礙物，劃分為跨河橋、跨

2、海峽橋、立交橋(包括跨線橋)、高架橋等。根據橋梁的用途，劃分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運水橋、農橋以及管道橋等。根據橋梁跨徑總長L和單孔跨徑L0不同，分為特大橋(L500m或L0l00m)大橋(L100m，L040m)；中橋(l00m>L>30或40m>L0>20m)；小橋(30mL8m或20m>L0>5m)根據橋面在橋跨結構中的位置，分為上承式、中承式和下承式橋。根據橋梁的結構形式，劃分為梁式、拱式、剛架、懸索和組合式橋。二、橋梁上部結構橋面構造1.橋面鋪裝及排水、防水系統橋面鋪裝。即行車道鋪裝，亦稱橋面保護層。橋面鋪裝的形式有:1)水泥混凝土

3、或瀝青混凝土鋪裝。裝配式鋼筋混凝土、預應力混凝土橋通常采用水泥混凝土或瀝青混凝土鋪裝，其厚度為6080mm，強度不低于行車道板混凝土的強度等級。2)防水混凝土鋪裝。在需要防水的橋梁上，當不設防水層時，可在橋面板上以厚80l00mm且帶有橫坡的防水混凝土作鋪裝層，其強度不低于行車道板混凝土強度等級，一般可不另設面層而直接承受車輪荷載。但為了延長橋面鋪裝層的使用年限，宜在上面鋪筑厚20mm的瀝青表面作磨耗層。橋面縱橫坡。橋面的縱坡，一般都做成雙向縱坡，在橋中心設置曲線，縱坡一般以不超過3為宜；橋面的橫坡，一般采用1.53。橋面排水和防水設施。1)橋面排水。在橋面上除設置縱橫坡排水外，常常需要設置一

4、定數量的泄水管。當橋面縱坡2而橋長小于50m時，橋上可不設泄水管，可在引道兩側設置流水槽；橋面縱坡大于2而橋長大于50m時，每隔1215m設置一個；橋面縱坡小于2時，一般順橋長方向每隔68m設置一個。2)防水層。橋面防水層設置在橋面鋪裝層下面，它將透過鋪裝層滲下來的雨水匯集到排水設施(泄水管)排出。橋面伸縮縫處應連續鋪設，不可切斷；橋面縱向應鋪過橋臺背；截面橫向兩側，則應伸過緣石底面從人行道與緣石砌縫里向上疊起l00mm。2.伸縮縫。為滿足橋面變形的要求，通常在兩梁端之間、梁端與橋臺之間或橋梁的鉸接位置上設置伸縮縫。伸縮縫的構造要求。要求伸縮縫在平行、垂直于橋梁軸線的兩個方向，均能自由伸縮，牢

5、固可靠，車輛行駛過時應平順、無突跳與噪聲；要能防止雨水和垃圾泥土滲入阻塞；安裝、檢查、養護、消除污物都要簡易方便。在設置伸縮縫處，欄桿與橋面鋪裝都要斷開。伸縮縫的類型。1)鍍鋅薄鋼板伸縮縫。中小跨徑的裝配式簡支梁橋，當梁的變形量在2040mm以內時常選用。2)鋼伸縮縫。構造比較復雜，只有在溫差較大的地區或跨徑較大的橋梁上才采用。鋼伸縮縫也宜于在斜橋上使用。3)橡膠伸縮縫。是以橡膠帶作為跨縫材料。這種伸縮縫的構造簡單，使用方便，效果好。在變形量較大的大跨度橋上，可以采用橡膠和鋼板組合的伸縮縫。3.人行道、欄桿、燈柱橋梁上的人行道寬度可選用0.75m、1m，大于1m按0.5m倍數遞增。安全帶。不設

6、人行道的橋上，兩邊應設寬度不小于0.25m，高為0.250.35m的護輪安全帶。安全帶可以做成預制件或與橋面鋪裝層一起現澆。人行道。一般高出行車道0.250.35m；人行道在橋面斷縫處必須做伸縮縫。欄桿、燈柱。照明用燈一般高出車道5m左右。承載結構。橋梁的承重結構因其結構形式而異。1.梁式橋。是指其結構在垂直荷載作用下，其支座僅產生垂直反力，而無水平推力的橋梁。特點是其橋跨的承載結構由梁組成。可分為簡支梁式橋、連續梁式橋、懸臂梁式橋。簡支梁式橋。是靜定結構，其各跨獨立受力。廣泛采用的簡支梁橋有三種:1)簡支板橋。主要用于小跨度橋梁。按其施工方式的不同分為整體式簡支板橋和裝配式簡支板橋；裝配式板

7、橋是目前采用最廣泛的板橋形式之一。按其橫截面形式主要分為實心板和空心板。根據我國交通部頒布的裝配式板橋標準圖，通常每塊預制板寬為1.0m，實心板的跨徑范圍為1.58.0m，板厚為160320mm，主要采用鋼筋混凝土材料；鋼筋混凝土空心板的跨徑范圍為613m，板厚為0.40.8m；而預應力混凝土空心板的跨徑范圍為816m，板厚0.40.7m。2)肋梁式簡支梁橋(簡稱簡支梁橋)。主要用于中等跨度的橋梁。中小跨徑在812m時，采用鋼筋混凝土簡支梁橋；跨徑在2050m時，多采用預應力混凝土簡支梁橋。在我國使用最多的簡支梁橋的橫截面形式是由多片T形梁組成。3)箱形簡支梁橋。主要用于預應力混凝土梁橋。尤其

8、適用于橋面較寬的預應力混凝土橋梁結構和跨度較大的斜交橋和彎橋。連續梁式橋和懸臂梁式橋。連續梁橋相當于多跨簡支梁橋在中間支座處相連接貫通，形成整體的、連續的、多跨的梁結構。連續梁橋是大跨度橋梁廣泛采用的結構體系之一，一般采用預應力混凝土結構。懸臂梁橋相當于簡支梁橋的梁體越過其支點向一端或兩端延長所形成的梁式橋結構。其結構特點是懸臂跨與掛孔跨交替布置，通常為奇數跨布置。T形剛架橋是由橋跨梁體與橋墩(臺)剛接形成的的具有懸臂受力特點的無支座T形梁式橋結構。通常全橋由兩個或多個T形剛架通過鉸或掛梁相連所組成。其構造特點為:1)連續梁橋、懸臂梁橋和T形剛架橋的分孔。橋梁的分孔取決于橋位處的地形、地質、水

9、文條件、通航的要求以及技術條件。對于連續梁橋、懸臂梁橋的T形剛架橋，在分孔時還必須考慮橋梁相鄰跨徑的合理比例。多孔連續梁橋，通常可按25孔為一聯分聯布置，通常三跨連續梁應用最為廣泛，其邊跨與中間跨跨徑的比值常為0.60.8；多跨連續梁橋，常取比值為0.650.9，其跨度從中孔向兩側逐孔減少。2)橫截面形式及主要尺寸。大跨度的連續梁橋、懸臂梁橋和T形剛架橋多采用變截面形式，其橋跨不同部位的梁高是變化的，梁高沿橋縱向的變化曲線可以是拋物線、正弦曲線、三次曲線、圓弧線以及折線。主梁截面通常采用箱形。3)預應力筋的布置要點。預應力筋的布置通常根據正負彎矩沿梁縱向分布的變化來確定。預應力筋宜布置成波浪形

10、曲線但波浪形曲線曲率不宜過大，對于大跨度連續梁橋和懸臂梁橋可利用其變高截面特點較平緩地布置預應力筋曲線。2.拱式橋。特點是其橋跨的承載結構以拱圈或拱肋為主。設計合理的拱主要承受拱軸壓力，拱截面內彎矩和剪力均較小，因此可充分利用石料或混凝土等抗壓能力強而抗拉能力差的圬工材料。拱式橋是鋼筋混凝土橋和圬工橋最合理的結構形式之一。它是推力結構，其墩臺基礎必須承受強大的拱腳推力。拱式橋對地基要求很高，適建于地質和地基條件良好的橋址。拱橋按其結構體系分為:簡單體系拱橋。橋上的全部荷載由主拱單獨承受，它們是橋跨結構的主要承重構件。拱的水平推力直接由墩臺或基礎承受。1)主拱構造。根據受力特點，主拱的構造應滿足

11、下列要求:拱石受壓面應選擇較大的平整面，并使拱石的大頭向上，小頭向下，受壓面的砌縫應與拱軸線相垂直；當拱厚較大時，宜采用24層砌筑，并應縱橫錯縫。2)拱上建筑構造。分為實腹式和空腹式兩種。實腹式拱上建筑由拱腔填料、側墻、護拱和橋面系等部分組成，一般適用于小跨徑拱橋。空腹式拱上建筑最大的特點在于具有腹孔和腹孔墩。腹孔有拱式腹孔、梁(板)式腹孔兩種形式。腹孔跨徑不宜過大，腹孔的構造應統一。3)細部構造。為了防止不規則裂縫的出現，需在相對變形較大的位置設置伸縮縫，在相對變形較小的位置設置變形縫。橋面系均應在相應位置設置伸縮縫或變形縫，以適應主拱的變形。實腹式拱橋的伸縮縫通常設在兩拱腳的上方，并需在橫

12、橋方向貫通全寬及側墻的全高。組合體系拱橋。一般由拱和梁、桁架或剛架等兩種以上的基本結構體系組合而成，拱橋的傳力結構與主拱共同承受荷載。根據構造方式及受力特點，可分為桁架拱橋、剛架拱橋、桁式組合拱橋和拱式組合體系橋等四大類。1)桁架拱橋又稱拱形桁架橋，是由拱和桁架兩種結構體系組合而成。2)剛架拱橋也是一種有推力的拱橋。其主結構由拱肋構成主拱，拱上建筑取斜腿剛構的形式，并聯結成整體，故名剛架拱橋。桁架拱橋和剛架拱橋均屬于整體型上承式拱橋。3)桁式組合拱橋是由兩端的懸臂桁架梁和中段的桁架拱組成的拱梁組合體系，也是一種有推力結構。主孔桁架一般采用斜桿式。4)拱式組合體系橋是將拱肋和系桿組合起來，共同承

13、受荷載，可充分發揮各構件的材料強度。拱式組合體系橋可做成有推力和無推力兩種形式，也可以做成上承式、中承式或下承式三種形式。一般無推力中、下承式的拱式組合體系橋使用較多，無推力的拱式組合體系橋常稱為系桿拱橋.3.剛架橋是由梁式橋跨結構與墩臺(支柱、板墻)整體相連而形成的結構體系，其梁柱結點為剛結。按照其靜力結構體系可分為單跨或多跨的剛架橋；也可分為鉸支承剛架橋和固端支承剛架橋。剛架橋的支柱做成直柱式稱門形剛架橋，做成斜柱式稱斜腿剛架。剛架橋的主梁截面形式與梁式橋相同。主梁在縱向的變化可采用等截面、變寬截面和變高截面等。剛架橋的支柱有薄壁式和柱式。柱式又分單柱式和多柱式。4.懸索橋又稱吊橋，是最簡

14、單的一種索結構。其特點是橋梁的主要承載結構由橋塔和懸掛在塔上的高強度柔性纜索及吊索、加勁梁和錨碇結構組成。現代懸索橋一般由橋塔、主纜索、錨碇、吊索、加勁梁及索鞍等主要部分組成。橋塔。橋塔是懸索橋最重要的構件。大跨度懸索橋的橋塔主要采用鋼結構和鋼筋混凝土結構。其結構形式可分為桁架式、剛架式和混合式三種。錨碇。是主纜索的錨固構造。主纜索中的拉力通過錨碇傳至基礎。主纜索。是懸索橋的主要承重構件，可采用鋼絲繩鋼纜或平行絲束鋼纜，大跨度吊橋的主纜索多采用后者。吊索。也稱吊桿，是將加勁梁等恒載和橋面活載傳遞到主纜索的主要構件。吊索可布置成垂直形式的直吊索或傾斜形式的斜吊索，其上端通過索夾與主纜索相連，下端

15、與加勁梁連接。吊索與主纜索連結有兩種方式:鞍掛式和銷接式。吊索與加勁梁聯結也有兩種方式:錨固式和銷接固定式。加勁梁。是承受風載和其他橫向水平力的主要構件。大跨度懸索橋的加勁梁均為鋼結構，通常采用桁架梁和箱形梁。索鞍。是支承主纜的重要構件。索鞍可分為塔頂索鞍和錨固索鞍。5.組合式橋 是由幾個不同的基本類型結構所組成的橋。斜拉橋是典型的懸索結構和梁式結構組合的，由主梁、拉索及索塔組成的組合結構體系。這里僅就混凝土斜拉橋介紹其構造特點。拉索。拉索是斜拉橋的主要承重構件，拉索的造價約占全橋的2530。目前采用較多的有平行鋼絲束，鋼絞線束和封閉式鋼索。主梁。常用的主梁結構形式有連續梁、懸臂梁、懸臂和連續

16、剛構等。索塔。主要承受軸力，有些索塔也承受較大的彎矩。橋梁支座橋梁支座是橋跨結構的支承部分，它將橋跨結構的支承反力傳遞給墩臺，并保證橋跨結構在荷載作用下滿足變形要求。支座按其允許變形的可能性分為固定支座、單向活動支座。三、橋梁下部結構橋墩1.實體橋墩是指橋墩是由一個實體結構組成的，可分為實體重力式橋墩和實體薄壁橋墩(墻式橋墩)。實體橋墩是由墩帽、墩身和基礎組成的。2.空心橋墩有兩種形式，一種基本為上述的實體重力型結構，鏤空中心部分。另一種即采取薄壁鋼筋混凝土的空格形墩身。空心橋墩墩身立面形狀可分為直坡式、臺坡式、斜坡式。空心墩按壁厚分為厚壁與薄壁兩種。空心橋墩在構造尺寸上應符合下列規定:墩身壁

17、厚，對于鋼筋混凝土不宜小于30cm，對于素混凝土不宜小于50cm。墩身內應設橫隔板或縱、橫隔板，通常的做法是:對40cm以上的高墩，不論壁厚如何，均按6l0m的間距設置橫隔板。墩身周圍應設置適當的通風孔與泄水孔，孔的直徑不宜小于20cm；3.柱式橋墩一般由基礎之上的承臺、柱式墩身和蓋梁組成。柱式橋墩的墩身沿橋橫向常由14根立柱組成。4.柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一，它是在多跨橋的兩端設置剛性較大的橋臺，中墩均為柔性墩。典型的柔性墩為柔性排架樁墩，多用在墩臺高度57m，跨徑一般不宜超過13m的中、小型橋梁上。柔性排架樁墩分單排架和雙排架墩。單排架墩一般適用于高度不超過4.05.0m。樁墩高度大于

18、5.0m時，為避免行車時可能發生的縱向晃動，宜設置雙排架墩；5.框架墩用壓撓和撓曲構件，組成平面框架代替墩身，支承上部結構，必要時可做成雙層或更多層的框架支承上部結構。這類較空心墩更進一步的輕型結構，是以鋼筋混凝土或預應力混凝土建成受力體系。橋臺.按照橋臺的形式，可分為以下幾種:1.重力式橋臺主要靠自重來平衡臺后的土壓力，橋臺本身多數由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地澆筑的方法施工。常用的類型有U形橋臺、埋置式橋臺、八字式和一字式橋臺。埋置式橋臺將臺身埋置于臺前溜坡內，不需要另設冀墻，僅由臺帽兩端耳墻與路堤銜接。臺帽與背墻。橋臺頂帽由臺帽和背墻兩部分組成。臺身。實體式橋臺臺身前

19、后設置斜坡呈梯形截面。臺身頂的長度與寬度應配合臺帽。翼墻及耳墻。了解即可。2.輕型橋臺一般由鋼筋混凝土材料建造，其特點是用這種結構的抗彎能力來減少圬工體積而使橋臺輕型化。常用的有薄壁輕型橋臺和支撐梁輕型橋臺。3.框架式橋臺是一種在橫橋向呈框架式結構的樁基礎輕型橋臺，它所承受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺身較高、跨徑較大的梁橋。其構造形式有柱式、肋墻式、 半重力式和雙排架式、板凳式等。雙(多)柱式一般用于填土高度小于5m的場合；填土高度大于5m時，可采用墻式。4.組合式橋臺。為使橋臺輕型化，橋臺本身主要承受橋跨結構傳來的豎向力和水平力，而臺后的土壓力由其他結構來承受，形成組合式的橋臺。墩

20、臺基礎1.擴大基礎。是橋涵墩臺常用的基礎形式。它屬于直接基礎，是將基礎底板設在直接承載地基上，來自上部結構的荷載通過基礎底板直接傳遞給承載地基。2.樁與管柱基礎。當地基淺層地質較差，持力土層埋藏較深，需要采用深基礎才能滿足結構物對地基強度、變形和穩定性要求時，可用樁基礎。3.沉井基礎。橋梁工程常用沉井作為墩臺的梁基礎。沉井形式各異，但在構造上均主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、封底、填心和蓋板等組成。四、涵洞涵洞是由洞身及洞口建筑組成的排水構造物。涵洞和橋的區別，按公路工程技術標準規定，單孔跨徑小于5m，多孔跨徑總長小于8m的統稱為涵洞；而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數多少，都叫作涵洞。涵

21、洞的分類1.按構造形式不同分類。 涵洞可分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵。圓管涵。直徑一般為0.51.5m。受力情況和適應基礎的性能較好，兩端僅需設置端墻，不需設置墩臺，故圬工數量少，造價低，但低路堤使用受到限制。蓋板涵。在結構形式方面有利于在低路堤上使用，當填土較小時可做成明涵。拱涵。一般超載潛力較大，砌筑技術容易掌握，便于群眾修建，普遍采用。箱涵。適用于軟土地基，但因施工困難且造價較高，一般較少采用。2.按洞頂填土情況不同分類。 涵洞可分為明涵和暗涵。明涵。洞頂無填土，適用于低路堤及淺溝渠處。暗涵。洞頂有填土，且最小填土厚度應大于50cm，用于高路堤及深溝渠處。3.按建筑材料不同分類. 涵洞

22、可分為磚涵、石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵等。4.按水力性能不同分類。可分為無壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。無壓力式涵洞。水流在涵洞全部長度上保持自由水面。半壓力式涵洞。涵洞進口被水淹沒，洞內水全部或一部分為自由面。壓力式涵洞。涵洞進出口被水淹沒，涵洞全長范圍內以全部斷面泄水。涵洞的組成涵洞由洞身、洞口、基礎三部分和附屬工程組成。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎；建筑在基礎之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身；設在洞身兩端，用以集散水流，保護洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護坡等。為防止不均勻沉陷，將涵洞全長分為若干段，每段之間以及洞身與

23、端墻之間設置沉降縫，使各段可以獨自沉落而互不影響。涵洞的構造1.洞身。是涵洞的主要部分，它的截面形式有圓形、拱形、矩形(箱形)三大類。為充分發揮洞身截面的泄水能力，有時在涵洞進口處采用提高節。圓形管涵不采用提高節。圓管涵。圓管涵以鋼筋混凝土及混凝土管涵最為常見。鋼筋混凝土圓管涵靜力工作性能良好,混凝土的用量小，制造簡單，移動時也很方便。一般可分為剛性管涵和四鉸式管涵。1)剛性管涵。剛性管涵在橫截面上構成一個剛性環，圓環厚度隨直徑大小和填土高度而變。2)四鉸式管涵。采用四鉸式管涵的目的是為了降低圓管的應力，以節約材料。鉸分別布置在最大彎矩處，即涵洞的兩側及涵洞的頂部和底部。由于四鉸式管較剛性管應

24、力減小很多，所以它不僅可以縮小截面尺寸，減少配筋數量，而且可以采用純混凝土來建造。拱涵。洞身由拱圈、側墻(墻臺)和基礎組成。拱圈形狀普遍采用圓弧拱。矩形涵洞。蓋板涵是常用的矩形涵洞，由基礎側墻(涵臺)和蓋板組成。蓋板涵的過水能力較圓管涵大，與同孔徑的拱涵相接近，施工期限較拱涵短，但鋼材用量比拱涵多，對地基承載力的要求較拱涵低。因此，在要求通過較大的排洪量，地質條件較差，路堤高度較小的設涵處，常采用蓋板涵，且常采用明涵。2.洞口建筑。涵洞洞口建筑在洞身兩端，連接洞身與路基邊坡。涵洞與路線正交的洞口建筑。涵洞與路線正交時，常用的洞口建筑形式有端墻式、八字式、井口式。1)端墻式。端墻式洞口建筑為垂直涵洞軸線的矮墻，用以擋住路堤邊坡填土。構造簡單