橋梁工程

(BridgeEngineering)授課人：王智超土木工程與力學學院說明主講：王智超學時：64學時，共計4個學分。教學用書：邵旭東主編《橋梁工程》，人民交通出版社，2007。參考教材：1.姚玲森主編,《橋梁工程》（第二版）,人民交通出版社，2008。2.范立礎主編,《橋梁工程》,人民交通出版社，2001。作業：每位同學準備2個作業本，輪換使用。到時不交的，過期不予批閱。聯系方式：8293694（O）M）。前言◆橋梁工程課的地位——最主要的專業課◆主要內容——構造原理、計算理論、計算方法、施工概要◆有關橋梁工程的主要課程——混凝土橋、鋼橋、橋梁施工、橋梁電算、其它專題報告◆本課程的主要內容——橋梁工程總體概論、分類介紹各種橋型本課程擬講述的橋型簡支砼梁橋懸臂砼梁橋連續砼梁橋砼剛構橋圬工及砼拱橋混凝土斜拉橋懸索橋講述思路◆受力特點適用范圍◆施工概要◆構造原理主要做法、結構尺寸◆計算原理計算理論、計算方法第一篇橋梁工程總論第一章概論1-1

橋梁概述

1-2

橋梁的基本組成和分類1-3

橋梁建筑的成就、現狀--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------第一節橋梁概述1.橋梁的定義

橋梁是供鐵路、道路、渠道、管線、車輛、行人等跨越河流、山谷、湖泊、低地或其它交通線路等障礙時使用的建筑結構。從線路的角度講，也是線路在跨越上述障礙時的延伸或連接部分。2.橋梁工程的含義(1)指橋梁建筑的實體。(2)指建造橋梁所需的科學知識和技術。包括：橋梁的基礎理論和研究，橋梁的規劃、勘測設計、建造和養護維修等。1．土木工程的發展；2．交通運輸業的發展；3．建筑思想的進步；4．經濟的發展。推動橋梁發展的四大因素如下：3.橋梁的發展橋梁的發展是隨著生產力和科學技術的發展而發展的。橋梁的發展大致經歷了以下幾個階段。古代橋梁現代橋梁當代橋梁以17世紀工程結構開始有定量分析作為近代橋梁工程的開端，以第二次世界大戰后科學技術的突飛猛進作為現代橋梁工程的起點。橋梁發展的主要標志是跨度。

1．運輸工具(transportation)2．建筑材料(buildingmaterial)3．施工技術(Constructiontechnology)4．設計理論(designtheory)5．典型橋梁(typicalbridges)橋梁發展要素應包括以下五個方面：4.理論跨度預應力砼連續梁橋極限跨度在250～300米左右，經濟跨度100～240米；預應力砼連續剛構(包括斜腿剛構)極限跨度在250～300米左右，經濟跨度100～260米；鋼連續梁橋極限跨度在720米左右，經濟跨度100～400米；砼拱橋極限跨度在500米左右，經濟跨度100～300米；鋼拱橋極限跨度在1200米左右,經濟跨度100～500米；混凝土斜拉橋極限跨度在700米，經濟跨度200～500米；結合梁斜拉橋極限跨度在1000米，經濟跨度200～600米;鋼斜拉橋極限跨度在1300米，經濟跨度200～600米；鋼懸索橋極限跨度在3600米，經濟跨度600～200米。第二節橋梁的基本組成和分類一、橋梁的組成2.支座bearing1.橋跨結構3.橋墩pier4.橋臺abutment5.基礎foundation下部結構substructure上部結構superstructure6.附屬設施accessory圖1.2.1橋梁的基本組成橋跨結構橋梁中跨越橋孔的、支座以上的承重結構部分。按受力圖示不同梁式拱式剛架懸索斜拉組合體系梁式橋

拱橋

剛架橋

懸索橋斜拉橋組合體系橋梁二、附屬結構1.橋面鋪裝（行車道鋪裝）2.排水防水系統3.欄桿4.伸縮縫5.燈光照明三、常用名詞1.跨度

也稱跨徑，是指橋梁兩相鄰墩支座間的距離，表示橋梁的跨越能力，對多跨橋，最大跨度稱為主跨，是表征橋梁技術水平的重要指標。

2.計算跨徑

橋跨結構兩個支點間的距離稱為計算跨徑。對于梁式橋是指橋跨兩端相鄰支座中心之間的距離。對于拱式橋是指拱軸線兩端點之間的距離，通常用l表示。3.凈跨徑

對于梁式橋凈跨徑是指設計洪水位線上相鄰兩個橋墩(或橋臺)之間的水平凈距，而拱式橋是指每孔拱跨拱腳截面內邊緣之間的距離，通常用l0表示。4.總跨徑

各孔凈跨徑之和稱為總跨徑∑l0

。橋梁的凈跨徑和總跨徑是反映橋梁宣泄洪水的能力和通航標準的指標。5.標準跨徑

Lk

對公路梁式橋，標準跨徑是指兩相鄰橋墩中線間的距離，或橋墩中線與橋臺臺背前緣間的距離；對拱式橋，是指其凈跨徑。鐵路橋常以計算跨徑作為標準跨徑。在橋梁工程中，中小跨度的橋梁占的比例非常大。這部分橋梁如果采用標準設計，其工程設計和施工質量將大大提高，其經濟效益也是非常可觀的，因而我國《公路工程技術標準》中規定，標準設計或新建橋涵跨徑在50m以下時，均應采用標準化跨徑。公路橋涵的標準化跨徑從0.75m至50m，共計21種跨徑。當單孔跨徑＜5m或多孔跨徑的全長＜8m時，通常采用涵洞結構。涵洞結構是用來宣泄路堤下水流的構造物，簡稱涵洞。在涵洞處路堤一般是不中斷的。6.橋長橋長是衡量橋梁大小的最簡單的技術指標：一般把橋梁兩端橋臺的翼墻（側墻、八字墻或U形墻）尾端點之間的距離稱為橋梁全長，簡稱橋長L。無橋臺時，橋梁全長為橋跨結構的行車道板全長距離。橋梁規范中根據橋梁跨徑總長L和單孔跨徑Lk劃分橋梁的規模大小。7.橋下凈空橋下凈空高度是指設計洪水位或設計通航水位至橋跨結構下邊緣之間的距離。該距離應滿足安全排洪及通航的要求。8.橋梁建筑高度橋梁建筑高度是指橋上行車路面(或軌頂)與橋跨結構下邊緣之間的高差。9.橋梁容許建筑高度公路橋面或鐵路軌底標高減去設計洪水位標高，再減去通航或排洪所要求的梁底凈空高度。通常橋梁建筑高度應小于其容許建筑高度。橋梁高度是指低水位至橋面的高差。對于跨線橋是指橋下道路路面至橋面的高差。橋高的不同對橋梁施工的要求也不同，其施工的方法和難度會有很大差異。

10.橋梁高度分類方式橋涵類型1.按工程規模分特大橋、大橋、中橋、小橋等2.按用途分鐵路橋、公路橋、公鐵兩用橋、人行及自行車橋、農橋等3.按建筑材料鋼橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋、結合橋、圬工橋、木橋等4.按結構體系分梁橋、拱橋、懸索橋、組合體系等5.按橋跨結構與橋面的相對位置上承式、下承式、中承式6.按橋梁的平面形狀分直橋，斜橋、彎橋7.按預計使用時間分永久性橋，臨時性橋四、橋梁的分類橋涵分類公路橋涵鐵路橋涵多孔跨徑總長L（m）單孔跨徑Lk（m)橋長L1(m)特大橋L＞1000Lk＞150L1＞500大橋100≤L≤100040≤Lk≤150100＜L1≤500中橋30＜L＜10020≤Lk＜4020＜L1＜≤100小橋8≤L≤305≤Lk＜20L1≤20涵洞L＜8Lk＜5L1＜6m且頂上有填土者表1-2橋梁涵洞按跨徑分類國際特大橋梁分類標準第三節橋梁建筑的成就、現狀一.我國橋梁建筑1、中國古代三大名橋河北趙縣趙州橋（安濟橋）

605年隋李春空腹圓弧石拱，凈跨37.02m，矢高7.23m，寬9m，是我國古代石拱橋的杰出代表。福建泉州萬安橋（洛陽橋）

1053-59年800多米，47孔，石梁、牡蠣膠固基礎,是近代筏形基礎的開端。廣東潮州湘子橋（廣濟橋）

始建1169年517.95m，19孔，石梁、木梁石拱多種形式，18條浮船組成的97.3m的開合式浮橋為世界之最。古代拱橋—趙州橋又稱安濟橋，位于河北省趙縣境內，建于隋開皇年間（公元595－605年），由隋匠李春建造，距今已有近1400年歷史。趙州橋全長64.4米，拱頂寬9米，拱腳寬9.6米，跨徑37.02米，拱矢7.23米。不僅有高度的科學性，而且具有我國獨特的民族藝術風格，是我國古代建筑的偉大作品。古代梁橋—萬安橋泉州萬安橋，俗稱洛陽橋，建于洛陽江入海口。橋始建于宋皇佑五年,完成于宋嘉裕四年。橋總長約834米，石墩、石梁共有４７孔，每孔約11～17米，橋寬3.7米。每孔花崗巖石梁有7根，每根梁高約0.5m，寬0.6m，長約12m。萬安橋開現代筏形基礎之先河，創世界絕無僅有之造橋方法，成就驚人。

古代梁橋—湘子橋湘子橋全長500余米，東岸橋墩13座，西岸橋墩11座，位于潮州古城東門樓外，曾被著名橋梁專家茅以升譽為“世界上最早的啟閉式橋梁”。湘子橋建于宋，初為浮橋，由八十六只巨船連結而成，始名“康濟”。后歷代太守修建，筑建橋墩，改名“丁公橋”、“濟川橋”。至明代，遂筑成“十八梭船廿四洲”，更名為“廣濟橋”，俗稱湘子橋。主跨(MainSpan)：11.38米

橋梁類型(TypeoftheBridge)：古代橋梁、拱橋、圬工拱橋

所在地(Location)：北京、頤和園、昆明湖、景區

建成時間(completedyear)：公元1795年位于北京頤和園昆明湖長堤上，建于清乾隆年間(公元１７３６－１７９５年）。該橋單孔凈跨１１．３８米，矢高約７．５米，全部用玉石琢成，橋面是雙反向曲線，組成波形線橋型，配有精制白石欄板，顯得格外富麗堂皇。蛋尖形橋拱，特別高聳，好似玉帶。此橋舊名“穹橋”俗稱駝峰橋，均以形象命名。玉帶橋的造型具有我國長江三角洲地區石拱橋的風格，以纖秀挺拔，輕巧為其之特色。玉帶橋橋梁概論主跨(MainSpan)：3米

橋梁類型(TypeoftheBridge)：古代橋梁、拱橋、圬工拱橋

所在地(Location)：河南、鶴壁、陽河

全長(Length)：20米

建成時間(completedyear)：公元617年位于河南省鶴壁市，座落于湯河支流上。據殘碑記載，此橋當在隋大業間(公元６０５－６１７年）建造，跨徑３米，臺高０．６米，臺基用磚石鋪墊，拱券是砂巖縱列漿砌，封拱青灰色料石為３５×２０厘米，中砌鎮水獸頭。橋長２０米，寬４米。１９６３年因興辦水利設施，在此橋基礎上，修一座跨徑為２．２米的半圓形石拱橋。橋上橋橋梁概況2.中國現代橋梁建筑情況橋型最大跨徑橋名梁橋270虎門輔航道橋拱橋550上海盧浦大橋斜拉橋1088蘇通大橋懸索橋1650舟山西侯門大橋虎門輔航道橋上海盧浦大橋蘇通大橋潤揚長江大橋二.世界橋梁建筑世界十大懸索橋排序橋名主跨(m)加勁梁橋址年份1明石海峽大橋(Akashi-Kaikyo)1991簡支桁架日本本州四國聯絡線(神戶-鳴門)19982舟山西侯門大橋1650鋼箱梁中國20093大貝爾特東橋(GreatBeltEast)1624連續箱梁丹麥19984潤揚長江公路大橋南汊橋1490簡支箱梁中國20055恒比爾(Humber)1410簡支箱梁英國19816江陰長江公路大橋1385簡支箱梁中國19997青馬大橋(TsingMa)1377簡支桁架香港特區,中國19988費拉贊諾橋(Verrazana-Narrows)1298簡支桁架紐約,美國19649金門大橋(GoldenGate)1280簡支桁架舊金山,美國193710武漢陽邏長江公路大橋1280鋼箱梁中國2007日本明石海峽大橋舟山西侯門大橋丹麥大貝爾特橋世界十大斜拉橋排序橋名主跨(m)結構型式橋址建成年份1蘇通長江大橋1088混合梁中國20082昂船洲大橋1018混合梁香港特區，中國20093多多羅橋(Tatara)890主跨鋼箱日本本州四國聯絡線19994諾曼第橋(Normandie)856主跨鋼箱法國19955南京長江三橋648鋼箱梁中國20056南京長江二橋南汊橋628鋼箱梁中國20017武漢白沙洲大橋618鋼箱梁中國20008青州閩江大橋605鋼與砼結合梁中國20009上海楊浦大橋602鋼與砼結合梁中國199310中央名港大橋(Meiko-Chuo)590鋼箱梁日本199610上海徐浦大橋590結合梁中國1997日本多多羅大橋法國諾曼底大橋南京長江三橋南京長江二橋世界十大鋼/鋼管混凝土拱橋排序橋名主跨(m)結構形式橋址年份1盧浦大橋550鋼箱中國20032新河峽橋518.2鋼桁架美國19773貝永橋504鋼桁架美國19314悉尼港灣橋503鋼桁架澳大利亞19325重慶巫山長江大橋492鋼管混凝土中國20056廣州新光大橋428鋼箱桁架中國20067弗里芝特橋383鋼拱美國19738益陽茅草街大368鋼管混凝土中國20069曼港橋366鋼拱加拿大196410廣州丫髻沙珠江大橋360鋼管混凝土中國20001977美國518.2mNewRiver橋1932澳大利亞503m悉尼港灣大橋世界十大混凝土拱橋排序橋名主跨(m)橋址年份1萬縣長江大橋420萬縣,中國19972克爾克1號橋(KRK-1)390克爾克島(KRKlsland),南斯拉夫19803江界河大橋330黃河,中國19954邕江大橋312廣西,中國19975格萊茲維爾橋(Gladesville)305悉尼(Sydney),澳大利亞19646艾米贊德橋(Ponteda

Amizade)290巴拉那河(ParanaRiver)巴西-巴拉圭19647布洛克蘭斯橋(Bolukrans)272布洛克蘭斯(Bloukrans),南非19838阿拉比達橋(Arrabida)270奧波托(Oporto),葡萄牙19639山多橋(Sando)264克拉姆福斯(Kramfors),瑞典194310拉蘭斯橋(LaRance)261法國1990萬縣長江大橋克爾克1號橋世界十大預應力混凝土梁橋排序橋名主跨(m)橋址年份1斯托爾馬橋(Stolma)301挪威19982拉脫圣德橋(Raftsundet)298洛福坦(Lofoten),挪威19983虎門輔航道橋270珠江,中國19974瓦羅德2號橋(Varodd-2)260克里斯蒂安桑德(Kristiamsand),挪威1994門道橋(Gateway)260布里斯班(Brisbane),澳大利亞19866黃花園大橋250重慶黃花園，中國1999奧波托橋(Oporto)250道羅河(Douo

Eiver),葡萄牙1991諾日姆伯蘭海峽橋(Northum

BerlandStraitcrossing)250(43孔）新布魯斯維克(NewBrunswick),加拿大1998斯克夏橋(Skye)250斯克夏島(Skyelaland),英國199510黃石長江大橋245湖北,中國199611科羅巴卜圖瓦普橋(Koror-Babelthuap)241太平洋托管區(PacificTrust),美國197712濱名大橋(Hamana)240靜岡縣(Shizuoka),日本1976江津長江大橋240中國1997高家花園嘉陵江大橋240重慶，中國1997挪威斯托爾馬橋挪威拉脫圣德橋

三.橋梁工程展望（1）橋跨結構繼續向大跨度發展（2）我國預應力混凝土橋跨結構逐步成為發展主體（3）結構形式和構造呈多樣化發展（4）橋梁設計理論更趨完善和合理（5）橋梁CAD技術應用更趨廣泛（6）建橋材料向高強、輕質、多功能方向發展橋梁設計理論更趨完善和合理

自20世紀70年代以來，國際上開始逐步采用以可靠性理論為基礎、以分項安全系數表達的概率極限狀態設計法，如英國規范BS5400、美國規范AREA（鐵路）和AASHTO（公路）、加拿大規范CAN/CSA-S6-88等。與過去采用的容許應力設計和破壞強度設計等方法相比，極限狀態設計理論更趨完善和合理。我國公路橋梁已從1985年開始采用極限狀態法進行結構設計，新的鐵路橋梁設計規范規也即將頒布實施。

橋梁CAD技術應用更趨廣泛由于計算機工業