橋梁工程教學內容

總論第一節橋梁組成與基本類型第二節橋梁發展概況第三節橋梁設計概述第四節混凝土梁橋面構造第一節

橋梁的組成與基本類型一、橋梁的作用及其組成1橋梁定義:是供鐵路、公路、渠道、管線等跨越河、山谷或其他障礙具有承載能力的架空建筑物。跨谷橋：高架橋：跨線橋(立交橋)旱橋或棧橋2橋梁的主要組成部分：橋跨、橋墩、橋臺及橋頭錐體等也可簡單分為：上部結構、下部結構3橋渡:橋梁、橋頭引線、以及導流堤、丁壩、護岸等導治防護工程的總稱。4、常用術語：

低水位：指枯水季節的最低水位。高水位：指出現洪峰時的最高水位。設計水位：設計水位是指設計橋梁的洪水水位。凈跨徑：設計洪水位相鄰兩橋墩(或橋臺)之間的凈距。

橋梁孔徑：多孔橋梁中各孔凈跨徑之和。計算跨徑：對有支座的橋梁指橋跨結構相鄰兩個支座中心之間的距離，公路橋的跨徑為兩相鄰墩中心之間的距離。橋長：公路、鐵路規范不統一。對于梁橋，鐵路橋長系指橋臺擋碴前墻之間的長度，公路橋長系指兩橋臺側墻或八字墻尾端間的距離。建筑高度：橋上行車路面（或軌底）至橋跨結構最下緣之間的距離。橋高：低水位或山谷底到橋梁緣的距離。二、橋梁的基本類型

1按受力情況分：

梁橋、拱橋、剛架橋、懸索橋、組合體系橋。

（1）梁橋梁橋在豎向荷載作用下，只產生豎向反力簡支梁連續梁（連續剛構）

簡支梁圖式連續梁圖式

（2）拱橋

拱橋在豎向荷載作用下有豎向反力和拱腳推力，

無鉸拱還有支承彎距

剛架拱（蘇州金雞橋）橫隔板濕接頭收縮裂縫剛架橋的顯著著特點是橋跨跨和墩臺剛性性連接成整體體，在豎向荷荷載作用下和和拱一樣，有有豎向反力和和水平反力，，無鉸剛架還還有支承彎距距（3）剛架橋（4）懸索橋懸索橋以纜索索跨過索塔頂頂錨固在河岸岸上作橋的承承重結構，在在纜索上懸掛掛吊桿，吊著著橋面系供行行車行人，纜纜索受拉；（5）組合體系橋橋組合體系橋是是由不同體系系組合而成的的橋梁。梁拱組合梁梁索索組合(斜拉橋)此外還有活動橋和浮橋橋2按材料劃分：木橋、石橋、、鋼橋、混凝凝土橋、鋼筋混凝土橋橋、預應力混混凝土橋、玻玻璃鋼橋等3按用途劃分：：鐵路橋、公路路橋、城市橋橋、公園橋、、水閘橋、管道道橋等4按橋長分類：：特大橋橋橋全長大大于500米大橋橋橋全長大大于100米中橋橋橋全長大大于20米小橋橋橋全長小小于20米第二節橋梁梁發展概況一、我國橋梁梁發展概況1、中國古代三三大名橋：河北趙縣趙州州橋（拱）605年隋李李春空腹腹圓弧石拱凈跨37.02m，矢高7.23m，寬9m福建泉州萬安安橋（洛陽橋橋）1053-59年800多米，47孔，石梁、牡牡蠣膠固基礎礎廣東潮州湘子子橋（廣濟橋橋）始建1169年517.95Mm，19孔，石梁、木木梁石拱多種種形式，18條浮船組成的的97.3m的開合式浮橋橋為世界之最最。2、鋼橋我國鋼橋發展展的四個里程程碑1957年武漢長江公公鐵兩用橋1969年南京長江江公鐵兩用橋橋1993年九江長江公公鐵兩用橋2000年蕪湖長江公公鐵兩用橋目前武武漢漢天興洲大橋橋武漢長江大橋橋正橋全長1156m，三聯3×128m鉚接連續鋼桁桁梁。進口碳鋼，鉚鉚接，手工操操作，引進了了前蘇聯的機機器樣板鉆孔孔，使鋼梁制制造做到了工工廠化、標準準化。1969年勝利建成了了舉世矚目的的南京長江大大橋，這是我國自行行設計、制造造、施工,使用國產高強強鋼材的現代代大型橋梁，，正橋除北岸第第一孔為128m簡支鋼桁梁外外，其余為9孔3聯，每聯為3xl60m的連續鋼桁粱粱。上層是公路橋橋面，下層為為雙線鐵路，，包括引橋在在內，鐵路部分全長長6772m，公路部分為為4589m橋址處水深流流急，河床地地質極為復雜雜，橋墩基礎礎的施工非常常困難。南京長江大橋橋的建成顯示示出我國的建建橋事業已達達到了世界先先進水平，也是我國橋梁梁史又一個重重要標志。南京大橋于1958年底開始籌備備施工,1960年1月正橋主體工工程正式開工。正橋鋼梁全長長1806m，主跨216m的連續剛性桁桁梁柔性拱。。該橋創新點為為：鋼材為我我國自己研制制15MnVN60級橋梁用鋼，，可焊性好、、韌性好、屈屈服點高，施施工懸拼、吊吊桿制振等都都有創造。九江長江大橋橋蕪湖長江公鐵鐵兩用大橋主跨為312m的鋼桁梁斜拉拉橋，鋼材為為14錳釩鈮，為性性研制的高性性能鋼。3、混凝土橋預應力混凝土土梁橋在本世世紀50年代中國即已已開始研制，，1956年初首先在隴隴海線新沂河河鐵路橋上建建成了跨度23.9m的簡支梁。。跨度20m的京周公路路橋也于同同期建成。。這種橋型型的最大跨跨度為浙江江省瑞安飛飛云江橋（（跨度為62m，1988年）；1989年建成的開開封黃河大大橋總長4475.09m，其中有77孔50m簡支梁采用用連續長度度達450m，并按部分分預應力混混凝土結構構設計。預應力混凝凝土T型剛構橋以其最適宜宜采用平衡衡懸臂拼裝裝或澆筑法法施工。懸懸臂拼裝T型剛構橋以以河南五陵陵衛河橋（（1964年）為首創創；懸臂澆澆筑T型剛構橋則則以廣西柳柳州柳江大大橋（1967年）為先導導。重慶長長江大橋（（1980年）這種體體系目前的的最大者，，主跨達174m.發展了跨度度更大、運運營條件更更好的多聯聯預應力混混凝土連續續梁橋和連續-剛構橋。剛構中的佼佼佼者：廣東省廣州州洛溪大橋橋（1988年）跨度達達到180m;湖北省黃石石長江大橋橋，跨度已已增至245m。虎門大橋橋副航道270m.連續梁的典典型代表：：鐵路預應力力混凝土連連續梁橋中中的杭州錢錢塘江二橋橋（1991年），跨度度聯長（主主跨80m，聯長18孔），且在在罕有的施施工涌潮高高度1.96m和潮壓強度度32kPa下建成。V型墩或Y型墩預應力力混凝土連連續梁橋或或懸臂梁橋橋，可以優化化造型，削削減支點彎彎矩，降低低橋梁建筑筑高度。臺臺灣忠孝橋橋（1981年）、桂林林雉山漓江江橋（1987年）都是其其中的佼佼佼者。杭州錢塘江江二橋位于于浙江省杭杭州市，為為公路、鐵鐵路并行分分離的公路路鐵路兩用用橋。鐵路橋雙線線，橋寬11.4m，全長2861.4m；公路橋按高高速公路標標準設計，，橋寬20m，4車道，全長長1792.8m。公路、鐵路路正橋均為為18孔一聯預應應力混凝土土箱型連續續梁，分跨跨為45+65+14x80+65+45(m)，連續長度度達1340m，為目前國國內之冠。。4、拱橋丹河新橋石石拱橋—主跨146m（世界之最最）盧浦大橋是上海市黃黃浦江魯班班路越江工工程的一座座特大跨徑徑城市橋梁梁，是目前前世界上第第一大跨拱拱橋，該橋橋已成為上上海市的標標志性建筑筑之一。主主橋為三跨跨連續鋼箱箱梁拱橋，，主橋跨徑徑為100m+550m+100m=750m，采用全鋼鋼結構的拱拱、梁組合合體系中承承式系桿拱拱橋。5、國內著名名的斜拉橋橋、懸索橋橋斜拉橋：南浦大橋、、楊浦大橋橋、南京長長江二橋、、紅水河斜斜拉橋等；；懸索橋：虎門大橋、、青馬大橋橋、西陵長長江大橋、、江陰長江江大橋6、橋梁基礎礎工程管柱基礎沉井—混凝土沉井井、鋼沉井井、沉井加加管柱鉆孔樁挖挖孔樁雙壁鋼圍堰堰鉆孔樁7、橋梁設計計與科研1940年11月7日上午11：0剛開通幾個個月的塔科科瑪大橋（（懸索橋））由于風致致振動而倒塌！！！！1中跨扭轉2扭轉的嚴重重程度：右側人行道道比左側高高8.5m3該開始破壞壞時，有一塊混凝凝土橋面掉掉入水中4第一輪破壞壞后的樣子子5中跨破壞后后，邊跨的的松弛、下下垂現象6橋剛倒塌后后的照片二、國外外橋梁概況況（一）18世紀以前的的橋梁。世世界各國人人民都用天天然材料，，如石材、、木材、磚磚等造橋。。（二）19世紀的橋梁梁。自從1760年的英國工工業革命造造就了現代代科學技術術，煉出鋼鋼材，就造造就了19世紀鐵路和和鋼橋的時時代。1、1850年，英國第第一座主跨跨141m的鋼箱梁橋橋梁Britannia橋問世。2、1857年，德國工工程師Gerber建造了第一一座L=131m的鋼桁架梁梁橋。3、1883年，美國第第一座L=486m的公路鋼懸懸索橋建成成。代表了了當時索橋橋的最高成成就。4、1890年，蘇格蘭蘭位于福恩恩灣的第一一座L=520m的鐵路鋼懸懸臂桁架橋橋建成問世世。代表了了當時鋼橋橋的最高成成就。它標標志著橋梁梁的跨度從從1801年的183m（英泰晤士士河鐵拱橋橋），到本本世紀末的的鋼橋已突突破500m的跨度。#特別強調：：這一時期期，橋梁事事故的發生生，使橋梁梁穩定理論論得一建立立并取得重重要成果。。例如：1875年俄羅斯克克達夫敞開開式橋的上上弦側向失失穩；1907年加拿大Quebec鋼桁架橋在在懸臂拼裝裝施工時因因壓桿失穩穩導致橋梁梁倒塌等。。（三）20世紀的國外外橋梁1、1905年建成了第第一座RC橋梁；2、1920年后，美歐歐開始大量量興建高速速公路和城城市交通基基礎設施，，修建了許許多中小跨跨徑的RC公路和城市市橋梁。3、1931年美國建成成的華盛頓頓大橋，為為懸索橋，，L=1006m，首次突破破千m；1937年美國建成成的金門大大橋，L=1280m。※這一時期的的RC結構設計理理論、鋼桁桁梁空間分分析理論、、懸索橋的的撓度理論論，橋梁的的穩定和振振動理論都都相繼建立立，使橋梁梁設計有了了理論指導導。4、懸索橋風風毀事故。。1940年美國塔科科瑪海橋，，L=853m，被19m/s的風速吹毀毀。由此開開創了大跨跨索橋風振振理論的研研究和風洞洞試驗；5、1931年美國Bayonne鋼拱橋建成成，L=503.6m；1932年，澳大利利亞悉尼鋼鋼拱橋建成成，L=503m，代表著拱拱橋的最高高成就。6、1950年后，德國開始建建造PC梁橋，首創掛籃懸懸澆新工藝藝，建成了了L=114.2m的Worms橋梁；7、1956年，德國人Dinhinger建造了第一一座現代斜斜拉橋，在瑞典建建成了L=182.6m的Stromsund橋梁；8、1956年，德國人Leonhardt設計了豎琴琴形斜拉橋橋，L=260m，首創了倒倒退分析法法的施工控控制技術。。9、1960年瑞典Tjom橋，為L=288m的鋼管拱橋橋。10、1962年，意大利利人設計的的委內瑞拉拉馬拉開波波橋，L=235m的第一座混混凝土斜拉拉橋；11、1966年，英國Severn橋，首創流流線型鋼箱箱梁和混凝凝土第一座座英式現代代懸索橋，，L=988m；12、1973年，日本第第一座現代代懸索橋，，L=712m的關關門大橋；；13、1995年，L=856m的混合橋面面斜拉橋，，法國諾曼曼底大橋；；14、1998年，著名的的懸索橋L=1991m，日本明石石海峽大橋橋，為全世世界最大跨跨懸索橋。。美國金門大大橋－主跨跨1280m(最著名的懸懸索橋)三、橋梁工工程發展方方向混凝土材料料向高強輕輕質發展，，預應力筋向向高強度、、耐腐蝕、、強粘結和和便于拼接方向發發展。設計理論為為以數理統統計和可靠靠度理論為為基礎的極限狀態態設計方法法。1萬州長江公路大橋420上承式鋼骨RC箱拱中國19972KRK大橋390RC空腹無鉸拱克羅地亞19793廣州丫髻沙珠江大橋360中承式鋼管砼系桿拱中國19974貴州江界河大橋330RC桁式組合供中國19955廣西邕寧邕大橋312中承式鋼管RC雙肋拱中國19986Gladesville橋304.8RC空腹無鉸拱澳大利亞19617Amizade橋290RC空腹無鉸拱巴西19618Bloukrans橋272RC空腹無鉸拱南非19839Arrbide橋270RC空腹無鉸拱葡萄牙196310廣西三岸邕江橋270中承式鋼管RC雙肋拱中國1998世界大跨度度拱橋排名名1多多羅大橋890主鋼邊砼混合梁，雙塔雙索面日本19992諾曼底大橋856主鋼邊砼混合梁，雙塔雙索面法國19953南京長江第二大橋628鋼箱，雙塔雙索面中國2001.34武漢白沙洲長江大橋618主鋼邊砼混合梁，雙塔雙索面中國20005福州市青州閩江大橋605鋼砼結合梁，雙塔雙索面中國20006上海楊浦大橋602鋼砼結合梁，雙塔雙索面中國19937上海徐浦大橋590鋼砼結合梁，雙塔雙索面中國19978名港中央大橋590鋼箱日本19989森卡路森特橋530砼箱挪威199110518主鋼邊砼混合梁，雙塔雙索面中國1999汕頭大橋世界大跨徑徑斜拉橋排排名順序世界大跨徑徑懸索橋排名序號橋名主跨(米）結構形式所在國家建成年限1明石海峽大橋1990簡支鋼桁日本199822大帶橋1624連續鋼箱丹麥19983亨柏橋1410鋼箱英國19814江陰長江公路大橋香1385簡支鋼箱中國19995港青馬大橋1377連續鋼箱中國19976費雷澤諾橋1298.5簡支鋼桁美國19647金門橋1280簡支鋼桁美國19378海依靠斯特橋1210鋼箱瑞典19989梅克金海峽橋1158簡支鋼橋美國195710南備贊瀨戶橋1100連續鋼橋日本1988懸索橋1998，AkashiKaikyoJapan，6570[12830]日本明石石海峽大橋橋主跨1991米1998，StorebaeltDenmark，5328丹麥大大貝爾特大大橋主主跨1624米1981，HumberEngland，4626[7281]英國亨亨比爾大大橋主主跨1410米1999，JiangyinYangtzeChina，4544中國江江陰長江大大橋主主跨1385米1997，TsingMaChina，4518中國香香港青馬大大橋主主跨1377米1964，Verrazano-NarrowsNewYork,NY,USA，4260[6690]1937，GoldenGateSanFrancisco,CA,USA，4200[6450]1997，HogaKustenSweden，39701957，MackinacStraitsSts.ofMackinac,MI,USA，3800[26372]1988，MinamiBisan-SetoJapan，36091988，BosphorusIITurkey，35761973，BosphorusITurkey，35241931，GeorgeWashingtonHudsonR.,NY-NJ,USA，35001999，KurushimaIIIJapan，33791999，KurushimaIIJapan，33461966，TagusRiverPortugal，33231964，ForthRoadScotland，3300第三節節橋橋梁梁設計計概述述一、橋橋梁設設計原原則1適用性性2舒適與與安全全性3經濟性性4先進性性5美觀二、橋橋梁設設計內內容1選擇橋橋位：：進行多多個橋橋位的的對比比分析析，并并結合合線路路；2確定橋橋梁長長度和和橋面面標高高；3選擇橋橋式：：進行多多個橋橋型方方案的的比選選；4對橋跨跨、墩墩臺、、基礎礎等進進行結結構設設計：：擬定細細部尺尺寸，，進行計計算，，結合合施工工方案案，并并進行行各項項檢驗驗。使所設設計的的橋梁梁滿足足強度度、剛剛度、、穩定定性、、耐久性性等要要求。。三、橋橋梁的的設計計規劃劃1、規劃劃設計計階段段（含含預可可行性性研究究、工工程可可行性性研究究）城市及及公路路橋梁梁根據據交通通流量量及其其增長長率、、所需需要的的車道道數、、車道道寬、、人行行道等等，再再綜合合考慮慮社會會效益益、投投資的的經濟濟效益益等進進行可可行性性研究究。————做投資資估算算；對干線線鐵路路、公公路而而言，，是線線路決決定橋橋梁，，還是是橋梁梁決定定線路路？一般原原則：：中小小橋服服從線線路走走向，，可修修彎、、坡、、斜橋橋；而而大橋橋和特特大橋橋，先先選橋橋位，，跨河河橋與與河流流正交交，線線路服服從橋橋梁。。2、初步步設計計—做工程程概算算；3、施工工圖設設計—做工程程預算算。橋梁規規劃設設計的的主要要工作作（一））野外外勘測測及調調查研研究工工作1調研橋橋梁的的任務務2選擇橋橋位3橋位的的詳細細勘測測和調調查4調查與與建橋橋相關關的情情況如如當地地的材材料、、水質、、公路路運輸輸等（二））橋橋梁橫橫斷面面設計計鐵路：：單線、、雙線線、線線間距距；大大跨橋橋滿足足橫向向剛度要要求，，B/L〉〉1/20公路：：車道數數、車車道寬寬度、、分隔隔設施施、防防撞欄欄桿等等（三））平面面布置置對大橋橋、特特大橋橋的大大跨度度梁一一般在在直線線上；；當受地地形限限制布布置在在曲線線上時時，曲曲線的的各項項指標標應符合合設計計規范范的要要求。。四、橋橋梁凈凈空橋梁凈凈空包包括橋橋面面凈空空和橋橋下凈凈空。。橋面凈凈空是保證證車輛輛、行行人安安全通通過橋橋梁所所需要要的橋梁凈凈空界界限，，在凈凈空界界限范范圍內內不得得有橋橋跨結結構的的構件件或其他他建筑筑物侵侵入。。鐵路：：“標準準軌距距鐵路路限界界國國標GB146-59””；雙線鐵鐵路線線間距距（線線路中中心間間距離離）≥≥4m，高速鐵鐵路≥≥5m曲線上上受外外軌超超高等等的影影響橋橋上凈凈空限限界應應加寬寬。2、公路：按《公路橋橋規JTJ021-85》，高速速、汽汽車專專用、、一、、二級級公路路凈高高為5米；三三、四四級公公路凈凈高為為4.5米。橋下凈凈空包括立立交橋橋下凈凈空和和跨河河橋下下凈空空。指為通通航、、流冰冰、流流木等等所需需的凈凈跨和和凈高高。1跨河橋橋下凈凈空：：通航、、排筏筏、流流水、、漂流流物等等所需需的的凈跨跨和凈凈高。。(1)對于梁梁式橋橋：梁梁底應應高出出設計計水位位（包包括壅壅水和和浪高高）50cm；高出最最高流流冰水水位75cm；支座座底面面應高高出設設計水水位25cm，高出最最高流流冰水水位50cm。(2)對于拱拱式橋橋：從從拱頂頂底面面到設設計水水位應應有大大于100cm的凈空空高度度。第四節節混凝凝土梁梁橋面面構造造混凝土土梁橋橋面包包括：：道床床（或或橋面面鋪裝裝）、、防排水水系統統、人人行道道、欄欄桿、、伸縮縮逢、、防撞撞欄等等。一、鐵路橋橋面（一））道床床枕枕木及及周圍圍的道道碴層層道床作作用:減弱對對橋的的沖擊擊；緩緩和列列車的的振動動；防止枕枕木移移位；；將車車輪荷荷載分分布到到梁頂頂；調調整軌軌面標標高擋碴墻墻：不參與與主梁梁的受受力；；隔3-4m設斷縫縫（包括括其縱縱向鋼鋼筋））。道道碴槽槽寬不不小于于3.9m，枕木高高于擋擋碴墻墻頂面面道碴槽槽寬單線鐵鐵路橋橋道碴碴槽寬寬不得得小于于3.9m，枕木木應高高出擋擋碴墻墻頂面面。枕枕木底底下厚厚度一一般不不得小小于25cm，以適適應機機械化化養護護操作作。（二））防排排水系系統包括：：橫橫向向排水水坡、、防水水層及及泄水水管橫向排排水坡坡：1.5%三角形形墊層層或或橋橋面板板做成成傾斜斜面防水層層：彈韌韌性強強、與與圬工工粘結結牢固固熱瀝青青防水水層和和冷作作防水水層，，多采采用后后者。。保護層層：防水水層之之上鋪鋪設保保護層層，為為3cm水泥砂砂漿。。秦沈箱箱梁橋橋面防防水防水層層為TQF-I型，基基層涂涂一層層≮1.5mm厚的聚氨脂防水涂涂料，其上鋪設氯氯化聚乙烯防水卷卷材。保護層是在在防水卷材上原位位現澆400號玻纖或鋼纖混凝凝土，防水層保護護層總厚度為40mm。（三）梁縫處理橫向伸縮縫、縱向向構造縫設鐵蓋板、或鋼筋筋混凝土蓋板（四）人行道與欄欄桿人行道：養護人員員工作及翻修道床時堆放放道碴枕木鋼軌等。預制支架與預埋U形螺栓連接，預制步板鋪鋪設在支架上。二、公路橋面（一）鋪裝層鋪裝層作用:防止行車道板磨耗耗；保護主梁免受受雨水侵蝕；