《橋梁工程B》知識(shí)要點(diǎn)分析

1、橋梁工程B知識(shí)要點(diǎn)分析第一章 緒論（1）橋梁的組成及各部分作用橋梁的定義：供鐵路、道路、管線、行人等跨越河流、海灣湖泊、山谷或其它交通線路等障礙時(shí)使用的建筑結(jié)構(gòu)稱(chēng)為橋。橋梁由四個(gè)基本部分組成：上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、支座和附屬設(shè)施。上部結(jié)構(gòu)：又稱(chēng)橋跨結(jié)構(gòu)或橋孔結(jié)構(gòu)，是路線遇到障礙而中斷時(shí)，跨越障礙并直接承受車(chē)輛和其它荷載的結(jié)構(gòu)物，包括承載結(jié)構(gòu)和橋面系。下部結(jié)構(gòu)：通常包括橋墩、橋臺(tái)和基礎(chǔ)，亦稱(chēng)主體工程。橋墩和橋臺(tái)是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車(chē)輛荷載等傳至基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物，基礎(chǔ)是承受橋墩（臺(tái)）全部荷載并傳至地基的底部結(jié)構(gòu)部分。支座：為了保證橋跨結(jié)構(gòu)能夠?qū)⒑奢d傳遞到墩臺(tái)，某些橋梁需在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺(tái)支撐處設(shè)

2、置傳力裝置，即支座。附屬結(jié)構(gòu)：在橋梁主體結(jié)構(gòu)之外，根據(jù)需要修建的其它結(jié)構(gòu)物，包括錐形護(hù)坡、護(hù)岸、導(dǎo)流結(jié)構(gòu)物、防撞設(shè)施等附屬工程。相關(guān)常用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)正橋與引橋：跨越主要障礙物的橋跨稱(chēng)為正橋，把較高的正橋與較低的路堤以合理的坡度連接起來(lái)的這部分橋梁稱(chēng)為引橋。水位低水位：水位變動(dòng)的河流，在枯水季節(jié)的最低水位。高水位：在洪峰季節(jié)中的最高水位。設(shè)計(jì)洪水位：橋梁設(shè)計(jì)中按規(guī)定的設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算所得的水位。設(shè)計(jì)通航水位：在通航河流，滿(mǎn)足正常通航凈空要求的最高水位?？讖?跨徑凈孔徑：對(duì)于梁式橋是指設(shè)計(jì)洪水位上相鄰兩個(gè)橋墩（臺(tái)）之間的凈距；對(duì)于拱式橋是每孔拱跨兩個(gè)拱腳截面最低點(diǎn)之間的水平距離?？偪讖剑↙）：各孔凈孔

3、徑的總和，它反映橋下宣泄洪水的能力。計(jì)算跨徑：對(duì)于設(shè)有支座的梁橋，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個(gè)支座中心之間的距離；對(duì)于拱式橋，是指橋跨兩相鄰拱腳截面重心之間的水平距離。橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)計(jì)算是以計(jì)算跨徑為基準(zhǔn)的。標(biāo)準(zhǔn)跨徑：對(duì)于梁式橋，公路是指兩相鄰橋墩中線之間的距離，或橋墩中線與橋臺(tái)背前緣之間的距離；鐵路梁式橋是指梁兩端支座中線之間的距離；對(duì)于拱橋、箱涵、圓管涵則是指凈跨徑。橋高橋梁高度：簡(jiǎn)稱(chēng)橋高，是指橋面與低水位之間的高差，或是橋面與橋下線路路面之間的距離。橋下凈空：是指設(shè)計(jì)洪水位或設(shè)計(jì)通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。建筑高度：是指橋上行車(chē)路面（或軌頂）標(biāo)高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。容許建筑高度：

4、是指公路或鐵路定線中所確定的橋面或軌頂標(biāo)高與通航凈空頂部標(biāo)高之差。橋梁分類(lèi)按橋梁規(guī)模分類(lèi)我國(guó)的規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D602004）：特大橋：多孔跨徑總長(zhǎng) 1000m，單孔跨徑150m大橋：1000m 多孔跨徑總長(zhǎng) 100m，150m 單孔跨徑40m中橋： 100m 多孔跨徑總長(zhǎng) 30m ，40m 單孔跨徑20m小橋： 30m多孔跨徑總長(zhǎng)8m ，20m 單孔跨徑5m涵洞：?jiǎn)慰卓鐝?m多孔跨徑總長(zhǎng)梁式橋、板式橋系指多孔標(biāo)準(zhǔn)跨度的總長(zhǎng)；拱式橋?yàn)閮砂稑蚺_(tái)內(nèi)起拱線間的距離；其他形式橋梁為橋面系行車(chē)道長(zhǎng)度。按橋梁規(guī)模分類(lèi)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.12005）：特大橋：橋長(zhǎng)500m

5、以上大橋：橋長(zhǎng)100m以上至500m中橋：橋長(zhǎng)20m以上至100m小橋：橋長(zhǎng)20m及以下橋長(zhǎng)梁橋系指橋臺(tái)擋砟前墻之間的長(zhǎng)度；拱橋系指拱上側(cè)墻與橋臺(tái)側(cè)墻間兩伸縮縫外端之間的長(zhǎng)度；剛架橋系指剛架順跨度方向外側(cè)間的長(zhǎng)度。按結(jié)構(gòu)體系分類(lèi)梁式橋：簡(jiǎn)支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋拱式橋：鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱和無(wú)鉸拱、鋼管混凝土拱、勁性剛架拱剛架橋：門(mén)式剛架、斜腿剛構(gòu)懸索橋組合體系橋：系桿拱、梁拱組合體系、斜拉橋、部分斜拉橋梁式橋：在豎向荷載作用下支座只產(chǎn)生豎向反力，梁部結(jié)構(gòu)只受彎、剪，不承受軸向力。拱式橋：在豎向荷載作用下，支座處產(chǎn)生豎向、水平反力和彎矩。拱主要承受壓力，適用鋼筋混凝土材料。剛架橋：在豎向荷載

6、作用下，墩頂有豎向反力和水平反力，無(wú)鉸剛架還有支撐彎矩。剛架以承受彎矩為主，兼受軸力和剪力。懸索橋：在豎向荷載作用下，纜索主要承受拉力，再通過(guò)錨碇和索塔傳給地基。組合橋1-斜拉橋主要由梁、塔、和斜拉索組成的組合體系橋梁 斜拉橋 它的基本受力特點(diǎn)是：受拉的斜索將主梁多點(diǎn)吊起，并將主梁的恒載和車(chē)輛等其它荷載傳至塔柱，再通過(guò)塔柱基礎(chǔ)傳至地基。塔柱基本上以受壓為主。 跨度較大的主梁就像一條多點(diǎn)彈性支承(吊起)的連續(xù)梁一樣工作，從而使主梁內(nèi)的彎矩大大減小。由于同時(shí)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壓構(gòu)件。 斜拉橋?qū)俑叽纬o定結(jié)構(gòu)。主梁所受彎矩大小與斜拉索的初張力密切相關(guān)。存在著一定

7、的最優(yōu)索力分布，使主梁在各種狀態(tài)下的彎矩(或應(yīng)力)最小。 在豎向荷載作用下，主梁以受壓為主，塔以受壓為主，斜索承受拉力。 梁體被斜索多點(diǎn)吊起，結(jié)構(gòu)行為和多點(diǎn)彈性支承連續(xù)梁類(lèi)似，因此，梁體荷載彎矩減小，梁體高度降低，減輕了結(jié)構(gòu)自重節(jié)省了材料。 塔和索的材料性能也能得到較充分的發(fā)揮。組合橋2梁拱組合 系桿拱有三種形式：柔性系桿和剛性拱（圖4a）、剛性系桿（或撐剛性梁）和柔性拱（圖b）、剛性系桿（梁）和剛性拱（圖c）。拱肋吊桿系桿組合橋3系桿拱橋成為外部靜定體系系桿/梁平衡了拱的水平推力組合橋系桿拱橋 系桿拱橋一般由拱肋、吊桿或立柱、系桿、行車(chē)道梁（板）及橋面系等組成。（一）高速鐵路特點(diǎn)（1）行車(chē)速

8、度快（2）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高（3）站間距離長(zhǎng)（4）參數(shù)限制嚴(yán)格（5）曲線半徑大（二）高速鐵路橋梁特點(diǎn)（1）橋梁數(shù)量多（2）混凝土橋梁多（3）結(jié)構(gòu)耐久性好，橋梁便于檢查、維修（4）限制縱向力作用下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的位移，避免橋上無(wú)縫線路出現(xiàn)過(guò)大的附加應(yīng)力（5）結(jié)構(gòu)要有足夠大的剛度（6）高架車(chē)站橋較多（7）全面采用無(wú)砟軌道是客運(yùn)專(zhuān)線發(fā)展趨勢(shì)使用上的要求經(jīng)濟(jì)上的要求安全上的要求美觀上的要求環(huán)保上的要求 在滿(mǎn)足功能的前提下，做到結(jié)構(gòu)安全、經(jīng)濟(jì)上合理、具有一定的審美價(jià)值、與環(huán)境協(xié)調(diào)。（1）橋梁設(shè)計(jì)的基本原則橋位選擇確定橋梁必需的長(zhǎng)度和高度選擇合理的橋梁結(jié)構(gòu)形式并擬定橋跨及墩臺(tái)基礎(chǔ)方案，即選擇橋式及初擬結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)橋跨、墩

9、臺(tái)、基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定橋梁各部分的合理尺寸，保證橋梁在強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性方面的要求施工圖設(shè)計(jì)（2）橋梁設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容前期工作：預(yù)可行性研究報(bào)告與可行性研究報(bào)告的編制初步設(shè)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)施工圖設(shè)計(jì)（3）橋梁設(shè)計(jì)的基本程序（大橋）我國(guó)鐵路橋梁規(guī)范鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB1002.12005）鐵路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.22005）鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.32005）鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.42005）鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（TB1002.52005）鐵路橋涵施工規(guī)范（TB 102032002）幾種代表的橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范我國(guó)公路

10、橋梁規(guī)范公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（JTG D06-2004）公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D06-2004）公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 024-85）公路橋涵鋼結(jié)構(gòu)及木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ 025-86）公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 041-2000）國(guó)外規(guī)范英國(guó)橋規(guī)BS5400（BSBritish Standard,鋼橋、混凝土橋及結(jié)合橋）美國(guó)公路橋規(guī)(AASHTOAmerican Association of State Highway and Transportation Officials）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2004) 規(guī)定：永久作用可變作用

11、偶然作用公路作用/荷載分類(lèi)（1）荷載分類(lèi)永久荷載：亦稱(chēng)恒載，在設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值不隨時(shí)間變化，或其變化與平均值相比忽略不計(jì)。 包括：結(jié)構(gòu)自重、橋上附加恒載（橋面、人行道及附屬設(shè)備）、作用于結(jié)構(gòu)上的土重及土側(cè)壓力、基礎(chǔ)變位影響力、水浮力、混凝土收縮和徐變的影響力等。 對(duì)于預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)： 按正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)：預(yù)加應(yīng)力屬永久荷載； 按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)：預(yù)加應(yīng)力不作為荷載，而將預(yù)應(yīng)力筋作為結(jié)構(gòu)抗力的一部分。 但在超靜定結(jié)構(gòu)中，仍需考慮預(yù)加力引起的次次效應(yīng)。 各種永久荷載的取值與計(jì)算，詳見(jiàn)規(guī)范條文?？勺兒奢d ：設(shè)計(jì)使用期內(nèi)其值隨時(shí)間變化，且其變化與平均值相比不可忽略的荷載。 包括：汽車(chē)（含沖擊力

12、、離心力），平板掛車(chē)，履帶車(chē)，汽車(chē)引起的土側(cè)壓力，制動(dòng)力或牽引力；人群荷載；風(fēng)力、溫度力、流水壓力、水壓力和施工荷載等。偶然荷載 ：在設(shè)計(jì)使用期間出現(xiàn)的概率很小，一旦出現(xiàn)，其值將很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。 包括：船只或漂流物（排筏等）撞擊力，地震荷載和汽車(chē)撞擊作用。公路橋梁荷載分類(lèi)鐵路橋涵設(shè)計(jì)基本規(guī)范（TB10002.1-2005）規(guī)定：主力恒載活載附加力特殊荷載鐵路荷載分類(lèi)鐵路橋梁荷載分類(lèi)城市橋梁規(guī)范永久荷載可變荷載基本可變荷載其它可變荷載偶然荷載城市橋梁荷載分類(lèi)城市橋梁荷載分類(lèi)汽車(chē)荷載分為公路-I級(jí)和公路-級(jí)兩個(gè)等級(jí)，各級(jí)公路橋涵設(shè)計(jì)的汽車(chē)荷載等級(jí)應(yīng)符合下表的規(guī)定。汽車(chē)荷載由車(chē)道荷載和車(chē)輛

13、荷載組成，橋梁結(jié)構(gòu)的整體計(jì)算采用車(chē)道荷載；橋梁結(jié)構(gòu)的局部加載、涵洞、橋臺(tái)和擋土墻土壓力等的計(jì)算采用車(chē)輛荷載；車(chē)輛荷載與車(chē)道荷載的作用不得疊加。公路橋梁規(guī)范關(guān)于車(chē)輛荷載的規(guī)定公路等級(jí)高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路汽車(chē)荷載等級(jí)公路-I級(jí)公路-I級(jí)公路- 級(jí)公路-級(jí)公路- 級(jí)車(chē)道荷載由均布荷載和集中荷載組成，見(jiàn)下圖。 車(chē)道荷載加載規(guī)定： 公路-I級(jí)車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為10.5kN/m；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按以下規(guī)定選?。簶蛄河?jì)算跨徑小于或等于5m時(shí)取180kN；橋梁計(jì)算跨徑等于或大于50m時(shí)取360kN；橋梁計(jì)算跨徑在550m之間時(shí)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值采用直線內(nèi)插求得。計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，上述集中

14、荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以1.2的系數(shù)。 公路-II級(jí)車(chē)道荷載的均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值和集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按公路-I級(jí)車(chē)道荷載的0.75倍采用。 車(chē)輛荷載橫向布置圖 橋梁設(shè)計(jì)時(shí)，為取得主梁的最大受力，汽車(chē)荷載在橋面上需要偏心加載，其方法可按下圖所示的車(chē)輛荷載橫向布置偏心加載確定。 對(duì)平面問(wèn)題的荷載橫向分布系數(shù)的詳細(xì)計(jì)算方法，后面會(huì)講授的，如果按空間問(wèn)題考慮汽車(chē)荷載的效應(yīng)，就沒(méi)有必要計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)。 鐵路列車(chē)引起的活載包括列車(chē)(機(jī)車(chē)和車(chē)輛)重量、沖擊力、離心力、列車(chē)活載引起的土壓力、列車(chē)引起橫向搖擺力等。 列車(chē)豎向靜活載 我國(guó)現(xiàn)行鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載稱(chēng)“中華人民共和國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載”，簡(jiǎn)稱(chēng)“中-活載”，其計(jì)算圖式為：鐵路

15、列車(chē)荷載特種活載 普通活載(4) 列車(chē)標(biāo)準(zhǔn)荷載 我國(guó)新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定中規(guī)定：列車(chē)豎向靜活載采用中華人民共和國(guó)鐵路標(biāo)準(zhǔn)活載，即“中-活載”。 高速鐵路采用ZK活載，見(jiàn)下面兩圖的圖示： ZK特種活載圖式 (5) 動(dòng)力系數(shù) 動(dòng)力系數(shù)是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件最大的動(dòng)力響應(yīng)與最大靜力響應(yīng)之比，其數(shù)值大小是列車(chē)軌道橋梁三者的動(dòng)力特性和動(dòng)力相互作用狀態(tài)的綜合反映。各國(guó)根據(jù)其橋梁試驗(yàn)資料和采用的理論分析方法，得出了各自的沖擊系數(shù)值。 公路關(guān)于人群荷載的規(guī)定設(shè)有人行道的橋梁，在以汽車(chē)荷載計(jì)算內(nèi)力時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮人行道上人群荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力。一般公路橋梁的人群荷載規(guī)定為：50m及以下3kN/m2， 1

16、50m及以上3.5kN/m2 ，中間內(nèi)插，對(duì)于跨徑不等的連續(xù)結(jié)構(gòu)按最大跨計(jì)。 城市郊區(qū)行人密集地區(qū)一般為:1.15倍 可根據(jù)實(shí)際情況或參照所在地城市橋梁設(shè)計(jì)的規(guī)定予以確定。 鐵路關(guān)于人群荷載的規(guī)定設(shè)計(jì)人行道道砟橋面和明橋面4.0kN/m2。 設(shè)計(jì)主梁時(shí)，不同時(shí)計(jì)，特殊時(shí)計(jì)及。人行道板還應(yīng)按豎向集中荷載1.5kN檢算。 主要內(nèi)容橋面構(gòu)造橋面布置橋面鋪裝和橫坡橋面防水層排水系統(tǒng)橋梁伸縮縫人行道、欄桿、護(hù)欄、燈柱（1） 橋面構(gòu)造橋面構(gòu)造行車(chē)道鋪裝排水防水系統(tǒng)人行道（或安全帶）欄桿護(hù)欄緣石照明燈具伸縮縫 公路橋面構(gòu)造橋面構(gòu)造直接與車(chē)輛、行人接觸，對(duì)橋梁的主要結(jié)構(gòu)既能傳力又能起保護(hù)作用其構(gòu)造合理性、施工

17、質(zhì)量和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，直接影響到橋梁的使用功能。橋面的布置應(yīng)在橋梁的總體設(shè)計(jì)中考慮，根據(jù)道路的等級(jí)、橋梁的寬度、行車(chē)要求等條件確定。 橋面構(gòu)造的基本要求1 普通鐵路有砟橋面 普通鐵路混凝土梁橋面包括道床、排水防水系統(tǒng)、人行道、欄桿和伸縮縫等； 普通鐵路的道床如下圖所示，道床由道砟槽板（橋面板）、擋砟墻、內(nèi)邊墻和端邊墻組成。（2）橋面布置 道床的作用為：減弱列車(chē)對(duì)橋梁的沖擊作用；緩和列車(chē)的振動(dòng)；防止枕木位移；將車(chē)輪集中荷載分布到梁頂面；調(diào)整軌底的標(biāo)高。擋碴墻的作用是擋住道碴。 防水層的設(shè)置：為防止雨水滲入梁體引起鋼筋銹蝕和混凝土凍脹開(kāi)裂或侵蝕，損害梁的耐久性，橋面板頂面做成排水坡，并在其上鋪設(shè)防水層。

18、 橫向排水坡有兩種設(shè)置形式：一種是在道碴槽頂面鋪墊三角墊層，形成橫坡；另外一種是將橋面板做成傾斜面，形成橫坡以省去墊層。 梁縫處理梁縫包括梁與梁、梁與臺(tái)之間的橫向伸縮縫及兩片梁之間的縱向構(gòu)造縫。鐵路橋梁縫處理比較簡(jiǎn)單，是縱橫向梁縫處理構(gòu)造：在梁縫上設(shè)置鐵蓋板或鋼筋混凝土蓋板，板下隔一定距離焊有短鋼筋，以防止蓋板移位。如梁縫較寬，可以焊兩排鋼筋。3 高速鐵路無(wú)砟橋面布置圖行車(chē)道雙向車(chē)道布置交通量不大的橋梁?jiǎn)蜗蜍?chē)道布置交通量大的橋梁，上下行橋梁分離、分隔帶多層橋面布置充分利用橋梁的承載能力人行道城市附近的橋梁檢修道、安全帶郊區(qū)或高速公路5.橋面布置與構(gòu)造3 公路橋面（3）橋面鋪裝5.橋面布置與構(gòu)造

19、公路橋面鋪裝的作用：保護(hù)屬于主梁整體部分的行車(chē)道板不受車(chē)輛輪胎或履帶的直接磨耗防止主梁遭受雨水的侵蝕對(duì)車(chē)輛輪重的集中荷載起一定的分布作用鐵路橋面鋪裝（又稱(chēng)道床）的作用：減弱列車(chē)對(duì)橋梁的沖擊作用緩和列車(chē)的震動(dòng)防止枕木位移將車(chē)輪集中荷載分不到梁頂面調(diào)整軌底的標(biāo)高（6）橋梁伸縮縫使用要求在平行、垂直于橋梁軸線的兩個(gè)方向，均能自有伸縮變形施工和安裝方便，其部件要有足夠的強(qiáng)度，且應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)連為整體，牢固可靠車(chē)輛行駛應(yīng)平順，無(wú)突跳與噪音具有能夠安全排水和放水的構(gòu)造，能防止雨水和垃圾泥土等雜物深入阻塞養(yǎng)護(hù)、檢查、修理、清除污物都要簡(jiǎn)易方便（6）橋梁伸縮縫使用要求在平行、垂直于橋梁軸線的兩個(gè)方向，均能自有伸縮變形施工和安裝方便，其部件要有足夠的強(qiáng)度，且應(yīng)與橋梁結(jié)構(gòu)連為整體，牢固可靠車(chē)輛行駛應(yīng)平順，無(wú)突跳與噪音具有能夠安全排水和放水的構(gòu)造，能防止雨水和垃圾泥土等雜物深入阻塞養(yǎng)護(hù)、檢查、修理、清除污物都要簡(jiǎn)易方便伸縮縫類(lèi)型：對(duì)接式伸縮縫鋼制支承式伸縮縫組合剪切式（板式）橡膠伸縮縫模數(shù)支承式伸縮縫無(wú)縫式（