土木工程概論6(1)

1、Introduction of Civil Engineering土木工程概論土木工程概論Chapter 5 Bridge engineeringChapter 5 Bridge engineering 建筑工程學院 School of Civil Engineering 肖琦肖琦 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的組成橋梁的組成 上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)superstructuresuperstructure 下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)substructuresubstructure 橋梁橋梁橋面：車輛和行人行走橋面：車輛和行人行走橋道結(jié)構(gòu)：支承橋面橋道結(jié)構(gòu)：支承橋面

2、承重結(jié)構(gòu)：荷載傳給支座承重結(jié)構(gòu)：荷載傳給支座連接系：承受水平荷載連接系：承受水平荷載 支座支座 bearingbearing 附屬設(shè)施附屬設(shè)施 accessoryaccessory橋墩：中間支承結(jié)構(gòu)橋墩：中間支承結(jié)構(gòu)橋臺：岸邊支承結(jié)構(gòu)橋臺：岸邊支承結(jié)構(gòu)承臺：上部荷載傳給基礎(chǔ)承臺：上部荷載傳給基礎(chǔ)基礎(chǔ)：荷載傳給地基基礎(chǔ)：荷載傳給地基 橋面鋪裝、伸縮縫、護欄、橋面鋪裝、伸縮縫、護欄、防水排水系統(tǒng)等防水排水系統(tǒng)等 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的五大部件橋梁的五大部件 橋墩（橋墩（pierpier）和橋臺（）和橋臺（abutmentabutment） 建筑

3、工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的五大部件橋梁的五大部件橋梁的支座：橋梁的支座：它支承上部結(jié)構(gòu)，將荷載傳遞給墩臺，并保證上部它支承上部結(jié)構(gòu)，將荷載傳遞給墩臺，并保證上部 結(jié)構(gòu)在荷載，溫度變化下所預(yù)計的位移功能。結(jié)構(gòu)在荷載，溫度變化下所預(yù)計的位移功能。盆式支座盆式支座板式支座板式支座 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的五大部件橋梁的五大部件橋梁的基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)。橋梁的基礎(chǔ)：樁基礎(chǔ)、沉箱基礎(chǔ)、沉井基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)：鉆孔灌注樁，或者打入式鋼管樁等樁基礎(chǔ)：鉆孔灌注樁，或者打入式鋼管樁等沉井基礎(chǔ)：沉井基礎(chǔ)：沉井

4、是一個無底無蓋的井筒，一般由刃腳、井沉井是一個無底無蓋的井筒，一般由刃腳、井壁、隔墻等部分組成。在沉井內(nèi)挖土使其下沉，達到設(shè)計標高壁、隔墻等部分組成。在沉井內(nèi)挖土使其下沉，達到設(shè)計標高后，進行混凝土封底、填心、修建頂蓋，構(gòu)成沉井基礎(chǔ)。后，進行混凝土封底、填心、修建頂蓋，構(gòu)成沉井基礎(chǔ)。 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的五大部件橋梁的五大部件沉箱基礎(chǔ)：沉箱基礎(chǔ)：氣壓沉箱是一種無底的箱形結(jié)構(gòu)，因為需要輸氣壓沉箱是一種無底的箱形結(jié)構(gòu)，因為需要輸入壓縮空氣來提供工作條件，故稱為氣壓沉箱或簡稱沉箱。入壓縮空氣來提供工作條件，故稱為氣壓沉箱或簡稱沉箱。 建筑工程學

5、院 School of Civil Engineering 橋梁的五小部件橋梁的五小部件 所謂五小部件都是直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，過去所謂五小部件都是直接與橋梁服務(wù)功能有關(guān)的部件，過去總稱為總稱為橋面構(gòu)造橋面構(gòu)造，在橋梁設(shè)計中往往不夠重視，因而使橋梁服，在橋梁設(shè)計中往往不夠重視，因而使橋梁服務(wù)質(zhì)量低下，外觀粗糙。而當今，國際上的橋梁設(shè)計中對五小務(wù)質(zhì)量低下，外觀粗糙。而當今，國際上的橋梁設(shè)計中對五小部件卻非常重視，不僅僅是部件卻非常重視，不僅僅是“外觀包裝外觀包裝”，更是服務(wù)功能需求。，更是服務(wù)功能需求。橋面鋪裝橋面鋪裝排水防水系統(tǒng)排水防水系統(tǒng)欄桿（防撞桿、墻）欄桿（防撞桿、墻）伸縮縫伸縮

6、縫燈光照明燈光照明 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的分類橋梁的分類橋梁總長橋梁總長跨徑跨徑橋梁分類橋梁分類多孔跨徑總長多孔跨徑總長L（m）單孔跨徑單孔跨徑lb（m）特大橋特大橋L1000lb150大橋大橋100L 100040lb150中橋中橋30L 10020lb40小橋小橋8 L 305 lb 20凈跨徑凈跨徑凈跨徑凈跨徑=總跨徑，反應(yīng)排洪能力總跨徑，反應(yīng)排洪能力 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的分類橋梁的分類按體系分類按體系分類：公路橋公路橋鐵路橋鐵路橋公、鐵兩用橋公、鐵兩用橋農(nóng)橋農(nóng)橋人行橋人行橋按用

7、途分類按用途分類專用橋梁（通過電纜等）專用橋梁（通過電纜等）按結(jié)構(gòu)材料分類按結(jié)構(gòu)材料分類木橋木橋鋼橋鋼橋 圬圬wu工橋工橋（磚石混凝土）（磚石混凝土）鋼筋混凝土橋鋼筋混凝土橋預(yù)應(yīng)力鋼混橋預(yù)應(yīng)力鋼混橋混凝土橋按施工方法分類混凝土橋按施工方法分類：整體式施工橋和節(jié)段式施工橋。：整體式施工橋和節(jié)段式施工橋。按橋面與橋跨結(jié)構(gòu)相對位置分按橋面與橋跨結(jié)構(gòu)相對位置分：上承式橋、中承式橋和下承式橋。：上承式橋、中承式橋和下承式橋。 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系梁橋梁橋 beam bridgebeam bridge 梁式體系是古老的橋梁結(jié)構(gòu)體

8、系，其特點是在豎向荷載作梁式體系是古老的橋梁結(jié)構(gòu)體系，其特點是在豎向荷載作用下無水平推力。梁以其抗彎能力承載。梁式體系分簡支梁、用下無水平推力。梁以其抗彎能力承載。梁式體系分簡支梁、懸臂梁、固端梁和連續(xù)梁。其中簡支梁橋和連續(xù)梁橋是最為廣懸臂梁、固端梁和連續(xù)梁。其中簡支梁橋和連續(xù)梁橋是最為廣泛的梁式體系。由于結(jié)構(gòu)剛度大、經(jīng)濟性好，預(yù)應(yīng)力混凝土梁泛的梁式體系。由于結(jié)構(gòu)剛度大、經(jīng)濟性好，預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋是最常采用的橋梁結(jié)構(gòu)形式。式橋是最常采用的橋梁結(jié)構(gòu)形式。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋（330米跨）米跨）WR 建筑工程學院 School o

9、f Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系拱橋拱橋 arched bridgearched bridge 拱橋體系的主要承重結(jié)構(gòu)是拱，其特點是豎直荷載作用下拱橋體系的主要承重結(jié)構(gòu)是拱，其特點是豎直荷載作用下有水平推力。拱以承壓為主來承受荷載，可采用抗壓能力強的有水平推力。拱以承壓為主來承受荷載，可采用抗壓能力強的圬工材料（磚、石、混凝土）。因為拱是有推力的結(jié)構(gòu)，對地圬工材料（磚、石、混凝土）。因為拱是有推力的結(jié)構(gòu)，對地基要求高，一般建在地基良好的地區(qū)?；蟾?，一般建在地基良好的地區(qū)。上承式拱橋（重慶）上承式拱橋（重慶） 主跨主跨420米，米，混凝土拱橋跨度混凝土拱橋

10、跨度WR中承式拱橋（重慶）中承式拱橋（重慶） 主跨主跨420米，米，公鐵兩用桿系拱橋跨度公鐵兩用桿系拱橋跨度WR下承式拱橋（云南）下承式拱橋（云南） 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系拱橋拱橋 用系桿承受水平推力的拱橋稱為系桿拱橋，系桿拱橋不對用系桿承受水平推力的拱橋稱為系桿拱橋，系桿拱橋不對基礎(chǔ)產(chǎn)生水平推力，對地基要求不高，且具有拱橋的美觀特征，基礎(chǔ)產(chǎn)生水平推力，對地基要求不高，且具有拱橋的美觀特征，故具有廣泛應(yīng)用。當中承式拱橋和下承式拱橋的系桿不光承受故具有廣泛應(yīng)用。當中承式拱橋和下承式拱橋的系桿不光承受軸力，也能承受彎矩是，

11、可稱為梁拱組合體系橋梁。軸力，也能承受彎矩是，可稱為梁拱組合體系橋梁。 系桿拱橋（重慶）系桿拱橋（重慶）世界上跨度最長拱橋，跨度世界上跨度最長拱橋，跨度552米米梁拱組合體系橋梁（杭州）梁拱組合體系橋梁（杭州） 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系剛架橋剛架橋 rigid-frame bridgerigid-frame bridge 剛架橋是介于梁與拱之間的一種結(jié)構(gòu)體系，它是由受彎的剛架橋是介于梁與拱之間的一種結(jié)構(gòu)體系，它是由受彎的上部梁式結(jié)構(gòu)和受壓的下部柱（墩）整合在一起的結(jié)構(gòu)。剛架上部梁式結(jié)構(gòu)和受壓的下部柱（墩）整合在一起的結(jié)構(gòu)

12、。剛架橋的整個體系是壓彎結(jié)構(gòu)，也是有推力的結(jié)構(gòu)，由于梁柱剛性橋的整個體系是壓彎結(jié)構(gòu)，也是有推力的結(jié)構(gòu)，由于梁柱剛性連接，梁因柱的抗彎剛度而得到卸載作用，梁高比梁橋小。連接，梁因柱的抗彎剛度而得到卸載作用，梁高比梁橋小。鋼斜腿剛架橋（盧森堡）鋼斜腿剛架橋（盧森堡）斜腿剛架橋（福州）斜腿剛架橋（福州） 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系斜拉橋斜拉橋 cable stayed bridgecable stayed bridge 斜拉橋是由承壓的塔、受拉的索與承彎的梁體組合起來的斜拉橋是由承壓的塔、受拉的索與承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體

13、系，一種結(jié)構(gòu)體系，20世紀世紀50年代，前聯(lián)邦德國首先修建了鋼斜拉年代，前聯(lián)邦德國首先修建了鋼斜拉橋，梁體用拉索多點拉住，類似多跨彈性支承連續(xù)梁，使梁內(nèi)橋，梁體用拉索多點拉住，類似多跨彈性支承連續(xù)梁，使梁內(nèi)彎矩減小，大幅提高橋梁跨度，橋塔對稱受力，僅受壓。彎矩減小，大幅提高橋梁跨度，橋塔對稱受力，僅受壓。 蘇通長江公路大橋蘇通長江公路大橋（主跨（主跨1088米米 WR）俄羅斯島斜拉橋俄羅斯島斜拉橋 （1100米）米） 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系橋梁的結(jié)構(gòu)體系懸索橋懸索橋 suspension bridgesuspension bridg

14、e 懸索橋又稱吊橋，也是具有水平反力（拉力）的橋梁結(jié)構(gòu)。懸索橋又稱吊橋，也是具有水平反力（拉力）的橋梁結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的吊橋采用地錨式，即用懸掛在兩邊主塔上的強大的纜索傳統(tǒng)的吊橋采用地錨式，即用懸掛在兩邊主塔上的強大的纜索作為主要承重構(gòu)件。在豎向荷載作用下，通過吊桿使懸索承受作為主要承重構(gòu)件。在豎向荷載作用下，通過吊桿使懸索承受很大的拉力，故需要在兩側(cè)橋臺后方修筑巨大的錨錠結(jié)構(gòu)。現(xiàn)很大的拉力，故需要在兩側(cè)橋臺后方修筑巨大的錨錠結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代吊橋廣泛使用鋼絲編制的鋼纜，高強質(zhì)輕，實現(xiàn)特大跨度。代吊橋廣泛使用鋼絲編制的鋼纜，高強質(zhì)輕，實現(xiàn)特大跨度。地錨式特大跨徑懸索橋地錨式特大跨徑懸索橋 （主跨（主跨1991米米 WR）獨塔自錨式懸索橋獨塔自錨式懸索橋 （塔高（塔高130米）米） 建筑工程學院 School of Civil Engineering 橋梁的結(jié)構(gòu)體系選擇橋梁的結(jié)構(gòu)體系選擇 當橋梁主跨為當橋梁主跨為300-500m之間，可以