第一章 绪论 1 概述

2020-03-01 146浏览

  • 1.第一章 绪论 主要内容 1. 概述 2. 桥梁的设计原则与程序 3. 桥梁设计荷载 4. 桥面构造 10:55 1
  • 2.第一章 绪论 第一节 概述 l 桥梁的定义、作用及组成 l 桥涵的分类 l 桥梁的发展概况 l 高速铁路桥梁的特点 10:55 2
  • 3.第一章 1.桥梁的定义及组成 10:55 绪论 3
  • 4.第一章 绪论 4 桥梁的作用： 供铁路、道路、管线、行人等跨越河流、海湾湖泊、 山谷或其它交通线路等障碍时使用的建筑结构称为桥。 桥梁的组成： 上部结构 附属结构 支座 10:55 下部结构
  • 5.第一章 全 桥 结 构 10:55 绪论 5
  • 6.第一章 相关常用专业术语 绪论 水位、跨径、桥高 Ø 水位 Ø 低水位：水位变动的河流，在枯水季节的最低水位。 Ø 高水位：在洪峰季节中的最高水位。 Ø 设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所 得的水位。 Ø 设计通航水位：在通航河流，满足正常通航净空要求的 最高水位。 10:55 6
  • 7.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) Ø 孔径/跨径 Ø 净孔径： 对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（台） 之间的净距；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低 点之间的水平距离。 Ø 总孔径： 各孔净孔径的总和，它反映桥下宣泄洪水的能力。 10:55 7
  • 8.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) Ø 计算跨径：对于设有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两 个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是指桥跨两相邻 拱脚截面重心之间的水平距离。桥梁结构的力学计算是 以计算跨径为基准的。 Ø 标准跨径：对于梁式桥，公路是指两相邻桥墩中线之间 的距离，或桥墩中线与桥台背前缘之间的距离；铁路梁 式桥是指梁两端支座中线之间的距离；对于拱桥、箱涵、 圆管涵则是指净跨径。 10:55 8
  • 9.第一章 绪论 Ø 桥高 Ø 桥梁高度： 简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或是 桥面与桥下线路路面之间的距离。 Ø 桥下净空： 指设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离(H)。 10:55 9
  • 10.第一章 绪论 Ø 建筑高度： 是指桥上行车路面（或轨底）标高至桥跨结构最 下缘之间的距离(h)。 Ø 容许建筑高度： 是指公路或铁路定线中所确定的桥面或轨底标高 与通航净空顶部标高之差。 10:55 10
  • 11.第一章 绪论 Ø 正桥与引桥 Ø 正桥： 对于规模较大的桥梁，通常把跨越主要障碍物的 桥跨称为正桥。由于通航等原因，正桥需要一定的高度 和跨径，一般需要采用跨越能力较大的结构体系。 Ø 引桥： 把较高的正桥和较低的路堤以合理的坡度连接起 来的这一部分桥梁叫做引桥。 10:55 11
  • 12.第一章 绪论 2.桥涵的分类 Ø 按上部结构的行车道位置、跨越障碍物的性质、 承重结构所用的材料、用途分类 Ø 按桥梁规模分类 Ø 按结构体系分类 10:55 12
  • 13.第一章 绪论 Ø 按上部结构的行车道位置分类 上承式、下承式、中承式。 Ø 按跨越障碍物的性质分类 跨海桥、跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。 10:55 13
  • 14.第一章 绪论 Ø 按承重结构所用的材料分类 木桥、铸铁桥、钢桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土 桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥和钢-混凝土组 合桥等。 Ø 按用途分类 公路桥、铁路桥、公铁两用桥、浮桥、活动桥、农桥、 人行桥、运水桥及其它专用桥梁（如通过管路、电缆 等）。 10:55 14
  • 15.第一章 Ø按桥梁规模分类 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) 我国《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2015）： Ø 特大桥：多孔跨径总长> 1000m，单孔跨径≥150m Ø 大桥：1000m ≥多孔跨径总长≥ 100m， 150m ≥单孔跨径 ≥40m Ø 中桥： 100m >多孔跨径总长> 30m ，40m > 单孔跨径≥20m Ø 小桥： 30m≥多孔跨径总长≥8m ，20m > 单孔跨径≥5m Ø 涵洞：单孔跨径<5m 10:55 15
  • 16.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) 多孔跨径全长： 有桥台的桥梁指两岸桥台侧墙或八字尾墙端部之间的 距离，无桥台的桥梁为桥面系长度。 10:55 16
  • 17.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) 多孔跨径总长： 梁式桥、板式桥系指多孔标准跨度的总和；拱式桥为 两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系行车 道长度。 10:55 17
  • 18.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) 我国《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002—2017）： Ø 特大桥：桥长500m以上 Ø 大桥：桥长100m以上至500m Ø 中桥：桥长20m以上至100m Ø 小桥：桥长20m及以下 10:55 18
  • 19.第一章 绪论 (公：多孔跨径总长；铁：桥长) (公：桥梁全长) 桥长： 梁桥系指桥台挡砟前墙之间的长度；拱桥系指拱 上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度；刚架 桥系指刚架顺跨度方向外侧间的长度。 10:55 19
  • 20.第一章 绪论 国际上流行的标准： 大桥： 单孔跨径≥150m 特大桥与桥型有关： Ø 悬索桥：跨径> 1000m Ø 斜拉桥：跨径> 500m Ø 刚拱桥： 跨径> 500m Ø 混凝土拱桥： 跨径> 300m 10:55 20
  • 21.第一章 Ø 按结构体系分类 Ø 梁式桥 Ø 拱式桥 Ø 刚架桥 Ø 悬索桥 Ø 组合体系桥 10:55 绪论 21
  • 22.第一章 梁式桥 绪论 简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥(适用范围) 受力特征：竖向荷载下支座只产生竖向反力； 梁部结构不受轴力，以弯剪(扭)为主。 10:55 22
  • 23.第一章 拱式桥 绪论 双铰拱、三铰拱和无铰拱、钢管混凝土拱、 劲性刚架拱 受力特征：竖向荷载下支座产生水平推力； 拱主要承受轴力，兼受弯剪(扭) 。 10:55 23
  • 24.第一章 刚架桥 绪论 门式刚架、斜腿刚构 门式刚架 受力特征：竖向荷载下墩顶和墩底产生水平推力； 刚架以承受弯矩为主，兼受轴剪。 10:55 24
  • 25.第一章 绪论 斜腿刚构 受力特征：桥墩较柔，竖向荷载下墩顶和墩底以竖向 反力为主； 主梁以承受弯矩为主，兼受轴剪。 10:55 25
  • 26.第一章 绪论 悬索桥 受力特征：以主缆为主要承重结构，荷载通过吊杆的拉 力传递给缆索，通过锚碇和桥塔传给地基， 缆索和吊杆只受拉力。 10:55 26
  • 27.第一章 绪论 组合体系桥 Ø 斜拉桥、部分斜拉桥 Ø 梁拱组合体系 Ø 系杆拱桥 10:55 27
  • 28.第一章 10:55 绪论 28
  • 29.第一章 绪论 组合桥--斜拉桥 主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁 10:55 29
  • 30.第一章 绪论 30 Ø 受力特点 Ø 在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承 受拉力。 Ø 属高次超静定结构。可以通过调整斜拉索的初张力使主梁在各 种状态下的弯矩(或应力)最小。 Ø 跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作， 从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力 的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。 Ø 受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷 载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为 主。 10:55
  • 31.第一章 组合桥—梁拱组合体系 10:55 绪论 31
  • 32.第一章 绪论 32 组合桥—系杆拱桥 吊杆 拱肋 Ø 主要形式 Ø 柔性系杆和刚性拱（a） Ø 刚性系杆（梁）柔性拱（b） Ø 刚性系杆（梁）和刚性拱（c） Ø 受力特点 Ø 外部静定体系 Ø 系杆/梁平衡了拱的水平推力 系杆 10:55
  • 33.第一章 绪论 3.桥梁的发展概况 （1）中国古桥发展史 古代四大名桥：泉州洛阳桥、河北赵州桥、 北京卢沟桥、广东广济桥 其它：漳州虎渡桥、泸定桥、玉带桥等 （2）当代中国桥梁发展历程 1. 80年代：学习和追赶时期 2. 90年代：提高和跟踪时期 3. 21世纪：创新和赶超时期 10:55 33
  • 34.第一章 绪论 （3）跨海大桥工程的挑战 Ø 超大跨结构： 日本明石海峡大桥以1991m的跨度和50m深水基 础的记录载入世界桥梁史册。利用现有的高强度钢 材和技术，已有可能在21世纪建造主跨达4000m的大 桥。如果新型炭纤维材料能解决锚固和经济性的问 题，就有希望在21世纪突破5000m大关(直布罗陀海 峡桥)。 Ø 深水基础 10:55 Ø 材料耐久性 34
  • 35.第一章 绪论 （4）各种桥型的世界排名 Ø 梁桥 Ø 拱桥 Ø 斜拉桥 Ø 悬索桥 10:55 35
  • 36.第一章 绪论 36 梁桥世界排名 序号 桥名 主跨(米) 结构形式 所在国家 建成年限 1 石板坡长江大桥 330 PC连续刚构 中国 2006 2 Stolma桥 302 PC连续刚构 挪威 1998 3 Raftsunder桥 298 PC连续刚构 挪威 1998 4 Asuncion桥 270 多跨带铰PCT构 巴拉圭 1979 5 虎门大桥副航道桥 270 PC连续刚构 中国 1997 6 Gateway桥 260 PC连续刚构 澳大利亚 1985 7 Varodd-2桥 260 PC连续梁 挪威 1994 8 泸州长江二桥 252 PC连续刚构 中国 2001 9 Schottwien桥 250 PC连续刚构 奥地利 1989 10 Doutor桥 250 PC连续刚构 葡萄牙 1991 10 重庆黄花园嘉陵江大桥 250 PC连续刚构 中国 1999 10:55
  • 37.第一章 绪论 37 拱桥世界排名 序号 桥名 主跨(米) 结构形式 所在国家 建成年限 1 重庆朝天门大桥 552 中承式钢桁系杆拱桥 中国 2008 2 上海卢浦大桥 550 中承式拱梁组合体系 中国 2003 3 美国新河峡谷大桥 518 上承式钢桁架拱桥 美国 1977 4 悉尼港大桥 503 双铰中承式桁架拱 澳大利亚 1932 5 巫山长江大桥 460 钢管混凝土拱桥 中国 2005 6 万州长江公路大桥 420 上承式钢骨RC箱拱 中国 1997 7 菜园坝长江大桥 420 提篮式钢箱系杆拱 中国 2003 8 KRK大桥 390 RC空腹无铰拱 克罗地亚 1979 9 广州丫髻沙珠江大桥 360 中承式钢管砼系杆拱 中国 1997 10 贵州江界河大桥 330 RC桁式组合拱 中国 1995 10:55
  • 38.第一章 绪论 38 斜拉桥世界排名（2015） 10:55 排序 桥名 主 跨(m) 桥址 年份 1 海参崴大桥 1104 俄罗斯 2012 2 苏通长江大桥 1088 中国 2008 3 香港昂船洲大桥 1018 中国 2008 4 鄂东长江大桥 926 中国湖北 2010 5 多多罗桥 890 日本 1998 6 诺曼底桥 856 法国 1994 7 九江长江公路桥 818 中国 2013 8 荆岳长江大桥 816 中国 2015 9 仁川大桥 800 韩国 2009 10 上海长江大桥 730 中国 2010 11 厦漳大桥 720 中国 2013
  • 39.第一章 绪论 39 斜拉桥世界排名（2010） 10:55 序 号 1 2 3 桥名 主跨 (m) 主梁 桥址 年份 苏通大桥 1088 混合梁 中国江苏 2008 昂船洲大桥 1018 混合梁 中国香港 2008 鄂东长江大桥 926 混合梁 中国湖北 2010 4 多多罗桥（Tatara） 890 混合梁 日本 1999 5 6 7 8 9 10 诺曼底桥（Normandy） 856 混合梁 法国 1995 南京长江三桥 648 钢箱梁 中国江苏 2005 南京长江二桥南汊桥 628 钢箱梁 中国江苏 2001 舟山金塘大桥 620 钢箱梁 中国浙江 2009 武汉白沙洲大桥 618 混合梁 中国湖北 2000 青州闽江大桥 605 混合梁 中国福建 2001
  • 40.第一章 绪论 40 悬索桥世界排名 10:55 序号 桥名 主跨(米) 主要结构形式 所在国家 建成年限 1 明石海峡大桥 1991 简支钢桁 日本 1998 2 西堠门大桥 1650 钢箱 中国 2007 3 大带桥 1624 连续钢箱 丹麦 1998 4 润阳长江大桥 1490 钢箱 中国 2005 5 亨柏桥 1410 钢箱 英国 1981 6 江阴长江大桥 1385 简支钢箱 中国 1999 7 香港青马大桥 1377 连续钢箱 中国 1997 8 费雷泽诺桥 1298.5 简支钢桁 美国 1964 9 金门大桥 1280 简支钢桁 美国 1937 10 武汉阳逻长江公 路大桥 1280 钢箱 中国 2008
  • 41.第一章 绪论 (3) 高速铁路桥梁的特点 Ø 高速铁路桥梁主要类型： Ø 高架桥：墩身不高，跨度较小，但桥梁很长； Ø 谷架桥：跨度大，墩身高； Ø 跨河桥：一般桥梁。 Ø 高速铁路桥梁主要结构形式： Ø 多孔多跨简支梁桥 Ø 多孔等跨连续梁桥 Ø 钢筋混凝土刚架桥、斜交刚架及框架桥 Ø 钢-混凝土结合梁或型钢-混凝土结构 10:55 41
  • 42.第一章 绪论 Ø 高速铁路桥梁特点： ① 桥梁数量多：要求平改立。 桥梁总延长与线路总长的比例： 德国：8%；日本：48%；韩国：33%； 中国：>50% 我国普通铁路桥梁：2%。 ② 混凝土桥梁多： 预应力混凝土桥梁：刚度大、噪声低、温度引起 的变形对线路位置影响小、养护工作量少、造价低。 10:55 42
  • 43.第一章 绪论 ③ 结构耐久性好，桥梁要便于检查、维修。 一般以50年不需维修为目标，在正常检查、养护前 提下，能达到100年耐用期。 我国新建铁路的设计使用年限已提高到100年。 特点： 设计时将改善结构物耐久性作为主要设计原则，统 一考虑合理的结构布局和构造细节，并在施工中严格控 制。 10:55 43
  • 44.第一章 绪论 ④ 限制纵向力作用下结构产生的位移，避免桥上无缝线 路出现过大的附加应力。 有缝线路的特点是线路钢轨之间存在“轨缝”，因 此在轨温变化时钢轨可在一定范围内进行收缩，钢轨不 会承受较大的温度力，线路铺设和维修养护都较方便， 因而在一些自然条件比较恶劣、速度不高的干线或重载 铁路上仍可铺设有缝线路。例如青藏铁路，大部分线路 就采用了有缝线路。 10:55 44
  • 45.第一章 绪论 有缝线路的问题是：由于轨缝的存在，列车车轮经 过轨缝时要产生剧烈的冲击与振动，尤其是重载列车通 过时，对轨道的破坏更严重，不但影响了列车运行的平 稳性，而且这些冲击与振动对轮、轨造成严重破坏，减 少了它们的使用寿命，增加了维修费用。同时，“轨缝” 也对行车不利，加重了对机车车辆和轨道结构的破坏。 10:55 45
  • 46.第一章 绪论 高速轨道必须尽可能消灭钢轨有缝接头，采用跨区 间超长无缝线路。结构的温度变化、列车制动、桥梁挠 曲能使桥梁在纵向产生一定的位移，引起桥上钢轨产生 附加应力。附加应力过大会造成桥上无缝线路失稳，影 响行车安全。 特点： 墩台基础要有足够的纵向刚度，以尽量减小钢轨附 加应力和梁轨间的相对位移。 10:55 46
  • 47.第一章 绪论 ⑤ 结构要有足够大的刚度，为列车高速行驶提供坚实、 平顺的行车道。 桥梁出现较大的挠度会直接影响桥上轨道的平顺性， 造成结构物承受很大的冲击，旅客舒适度受到很大影响， 轨道状态不能保持稳定，甚至影响列车的运行安全。 列车中低速行车时，采用挠度冲击系数考虑结构的 动力效应；高速行车时，必须增加对梁端折角限值和横 向振动响应的研究，最终设计的墩台应与梁部结构一起 进行车桥耦合振动分析，满足列车安全性和旅客舒适度 指标的要求。 10:55 47
  • 48.第一章 绪论 特点： 采用双线整孔桥梁； 除小跨度桥梁外，都采用双线单室箱型截面； 加大简支梁的梁高； 尽量选用刚度大的结构体系如连续梁、刚架、拱桥、 斜拉桥等； 桥梁跨度不宜过大。 ⑥ 高架车站桥较多。 10:55 48
  • 49.第一章 绪论 ⑦ 全面采用无砟轨道是客运专线发展趋势。 无砟轨道优点：弹性均匀，状态稳定，维修养护作 业少。桥面宽度可减小，梁重相应减轻。可提高结构自 振频率，改善车桥动力响应。 缺点：行车舒适度和噪声控制不如有砟轨道，线路 高程不易调整，一次性投资大，长大跨桥梁无砟轨道技 术尚待提高。 10:55 49