橋梁分類與體系-1

橋梁分類與體系石家莊鐵道大學橋梁工程系Dr.王慧東教授橋梁的組成、分類、發(fā)展情況（1）橋梁的組成橋梁的定義：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使用的建筑結(jié)構(gòu)稱為橋。橋梁由四個基本部分組成：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)：又稱橋跨結(jié)構(gòu)或橋孔結(jié)構(gòu)，是路線遇到障礙而中斷時，跨越障礙并直接承受車輛和其它荷載的結(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、橋臺和支座，亦稱主體工程。橋墩和橋臺是支承橋跨結(jié)構(gòu)并將恒載和車輛荷載等傳至基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)物，基礎(chǔ)是承受橋墩（臺）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，某些橋梁需在橋跨結(jié)構(gòu)與橋墩或橋臺支撐處設(shè)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，包括錐形護坡、護岸、導流結(jié)構(gòu)物、防撞設(shè)施等附屬工程。相關(guān)常用專業(yè)術(shù)語水位低水位：水位變動的河流，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)計洪水位：橋梁設(shè)計中按規(guī)定的設(shè)計洪水頻率計算所得的水位。設(shè)計通航水位：在通航河流，滿足正常通航凈空要求的最高水位?？讖?跨徑凈孔徑：對于梁式橋是指設(shè)計洪水位上相鄰兩個橋墩（臺）之間的凈距；對于拱式橋是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點之間的水平距離?？偪讖剑↙）：各孔凈孔徑的總和，它反映橋下宣泄洪水的能力。計算跨徑：對于設(shè)有支座的梁橋，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中心之間的距離；對于拱式橋，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)的力學計算是以計算跨徑為基準的。標準跨徑：對于梁式橋，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；對于拱橋、箱涵、圓管涵則是指凈跨徑。橋高橋梁高度：簡稱橋高，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)計洪水位或設(shè)計通航水位至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。建筑高度：是指橋上行車路面（或軌頂）標高至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的距離。容許建筑高度：是指公路或鐵路定線中所確定的橋面或軌頂標高與通航凈空頂部標高之差。（2）橋梁的分類按上部結(jié)構(gòu)的行車道位置分類上承式：視野好、建筑高度大中承式：建筑高度小、視野差下承式：兼有兩者的特點按跨越障礙物的性質(zhì)分類跨海橋、跨河橋、跨線橋（立體交叉）、高架橋和棧橋。按承重結(jié)構(gòu)所用的材料分類木橋、鋼橋、圬工橋（包括磚、石、混凝土橋）、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋和鋼-混凝土組合橋等。上承式橋中承式橋中承式橋下承式橋按橋梁規(guī)模分類我國的規(guī)范《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60—2004）：特大橋：多孔跨徑總長>1000m，單孔跨徑≥150m大橋：1000m≥多孔跨徑總長≥

100m，150m≥單孔跨徑≥40m中橋：100m>多孔跨徑總長>30m，40m>單孔跨徑≥20m小橋：30m≥多孔跨徑總長≥8m，20m>單孔跨徑≥5m涵洞：單孔跨徑<5m多孔跨徑總長——梁式橋、板式橋系指多孔標準跨度的總長；拱式橋為兩岸橋臺內(nèi)起拱線間的距離；其他形式橋梁為橋面系行車道長度。按橋梁規(guī)模分類《鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范》（TB10002.1—2005）：特大橋：橋長500m以上大橋：橋長100m以上至500m中橋：橋長20m以上至100m小橋：橋長20m及以下橋長——梁橋系指橋臺擋砟前墻之間的長度；拱橋系指拱上側(cè)墻與橋臺側(cè)墻間兩伸縮縫外端之間的長度；剛架橋系指剛架順跨度方向外側(cè)間的長度。按橋梁規(guī)模分類國際上流行的標準：大橋：

單孔跨徑≥150m特大橋與橋型有關(guān)懸索橋：跨徑>1000m斜拉橋：跨徑>500m剛拱橋：跨徑>500m混凝土拱橋：跨徑>300m按用途分類公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、運水橋及其它專用橋梁（如通過管路、電纜等）。按結(jié)構(gòu)體系分類梁式橋：簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋拱式橋：鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱和無鉸拱、鋼管混凝土拱、勁性剛架拱剛架橋：門式剛架、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、部分斜拉橋荷載作用下結(jié)構(gòu)的反力抵抗外力結(jié)構(gòu)的內(nèi)力狀態(tài)適合結(jié)構(gòu)受力性質(zhì)的建筑材料結(jié)構(gòu)體系分類的描述梁式橋成昆線沿線三堆子金沙江橋，192m，1969

南京長江大橋，3x160m,1968南京長江大橋拱式橋趙洲橋，37.02m，隋朝（公元605年）萬縣長江大橋張家口通泰大橋張家口通泰大橋剛架橋橋跨結(jié)構(gòu)(主梁)和墩臺(支柱)剛性相連的橋梁稱剛架橋。由于梁與墩臺之間采用剛結(jié)，在豎向荷載作用下，主梁端部將產(chǎn)生負彎矩，從而減小了主梁跨中的正彎矩，跨中截面尺寸可相應減??；支柱在豎向荷載作用下，除承受壓力外還承受彎矩，柱腳處一般存在水平推力。斜腿剛構(gòu)安康漢江斜腿剛構(gòu)虎門大橋副航道橋，150+270+150m，1997年黃石長江大橋，245m，1995

懸索橋西堠門大橋汕頭海灣大橋，452m,1995年Golden

GateBridge，

1280.16m，1937年

明石海峽大橋，

1991m，1998年

組合橋--斜拉橋主要由梁、塔、和斜拉索組成的組合體系橋梁

斜拉橋

它的基本受力特點是：受拉的斜索將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過塔柱基礎(chǔ)傳至地基。塔柱基本上以受壓為主?？缍容^大的主梁就像一條多點彈性支承(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)。存在著一定的最優(yōu)索力分布，使主梁在各種狀態(tài)下的彎矩(或應力)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。梁體被斜索多點吊起，結(jié)構(gòu)行為和多點彈性支承連續(xù)梁類似，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。蘇通長江大橋主跨1088米鋼箱梁斜拉橋南京二橋蕪湖長江大橋江蘇潤揚長江大橋組合橋—梁拱組合北盤江大橋

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—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、行車道梁（板）及橋面系等組成。九江長江大橋，180+216+180m，1993年天津彩虹橋適用的跨度適用的材料適用的環(huán)境（地基條件）結(jié)構(gòu)非線性行為的影響---拱橋與懸索橋、系桿拱橋與梁式橋、部分斜拉橋與連續(xù)梁／Ｔ構(gòu)等橋梁體系的評價（3）中國橋梁發(fā)展的現(xiàn)狀當代中國橋梁發(fā)展歷程80年代：學習和追趕時期

90年代：提高和跟蹤時期

21世紀：創(chuàng)新和趕超時期

面臨的機遇經(jīng)濟持續(xù)增長奠定的經(jīng)濟實力和高效交通要求廣袤的國土、眾多的河流及的海峽提供的豐富多彩的橋址浩大的設(shè)計、施工、研究及管理隊伍

先進的裝備

豐富的工程實踐經(jīng)驗

跨海大橋工程的挑戰(zhàn)超大跨結(jié)構(gòu)：

日本明石海峽大橋以1991m的跨度和50m深水基礎(chǔ)的記錄載入世界橋梁史冊。利用現(xiàn)有的高強度鋼材和技術(shù)，已有可能在21世紀建造主跨達4000m的大橋。如果新型炭纖維材料能解決錨固和經(jīng)濟性的問題，就有希望在21世紀突破5000m大關(guān)。深水基礎(chǔ)材料耐久性四、中國橋梁存在的主要問題與對策設(shè)計創(chuàng)新問題：自主建設(shè)和吸收國外先進技術(shù)的矛盾；工程質(zhì)量問題：安全性普遍偏低，耐久性嚴重不足；橋梁美學問題：工程實用性和建筑藝術(shù)性的矛盾。存在的問題中國的橋梁建設(shè)正處于一個關(guān)鍵時期。經(jīng)過近三十年的改革開放，由于中國經(jīng)濟實力的增強，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金已經(jīng)基本擺脫了對國外的依賴，這就為自主設(shè)計和施工提供了更多實踐機會。

對策要注意另一種傾向，在自主建設(shè)的同時，要重視和國外同行的合作與交流。必須承認和發(fā)達國家之間的差距，現(xiàn)在做的多半是他們以前經(jīng)歷過的。

對策過快的建設(shè)速度，過大的規(guī)模也隱含著不利的因素，加上我國在體制上的種種弊端，必須引起我們的警惕。要努力克服在技術(shù)創(chuàng)新、工程質(zhì)量和美學價值三個方面的不足，在和國外同行的交流中獲得啟迪，抓住機遇，迎接挑戰(zhàn)。通過不斷創(chuàng)新，取得技術(shù)上的突破，使中國橋梁迅速趕上發(fā)達國家的最先進水平，成為世界橋梁強國的一員。

對策懸索橋世界排名序號橋名主跨(米)主要結(jié)構(gòu)形式所在國家建成年限1明石海峽大橋1991簡支鋼桁日本19982大帶橋1624連續(xù)鋼箱丹麥19983潤陽長江大橋1490鋼箱中國20054亨柏橋1410鋼箱英國19815江陰長江大橋1385簡支鋼箱中國19996香港青馬大橋1377連續(xù)鋼箱中國19977費雷澤諾橋1298.5簡支鋼桁美國19648金門大橋1280簡支鋼桁美國19379海依靠斯特橋1210鋼箱瑞典199810梅克金海峽橋1158簡支鋼橋美國1957（4）世界橋梁建設(shè)的成就西堠門大橋1650米2007年建成明石海峽大橋大帶橋，1624m，1998年潤揚長江大橋長江江陰公路大橋排序橋名主跨(m)橋址年份型式1多多羅橋890日本本州四國聯(lián)絡(luò)線1998H2諾曼底橋856法國1994H3南京二橋628長江,中國(2000)H4武漢三橋618長江,中國(2000)H5青州閩江大橋605福州,中國(2000)C6上海楊浦大橋602上海,中國1993C7中央名港大橋590日本1996S上海徐浦大橋590上海,中國1997H8斯卡圣德脫橋530挪威1991P.C.9汕頭巖石大橋518汕頭,中國1999H10鶴見航路橋510日本1991S斜拉橋世界排名蘇通長江大橋1088米2008年建成俄羅斯島大橋60+72+3*84+1104+3*84+72+60=1872m(1885.53m)，2004年。多多羅橋諾曼底橋拱橋世界排名序號橋名主跨(米)結(jié)構(gòu)形式所在國家建成年限1上海盧浦大橋550中承式拱梁組合體系中國20032巫山長江大橋460鋼管混凝土拱橋中國20053萬州長江公路大橋420上承式鋼骨RC箱拱中國19974KRK大橋390RC空腹無鉸拱克羅地亞19795廣州丫髻沙珠江大橋360中承式鋼管砼系桿拱中國19976貴州江界河大橋330RC桁式組合拱中國19957廣西邕寧邕江大橋312中承式鋼管RC雙肋拱中國19988Gladesville橋304.8RC空腹無鉸拱澳大利亞19619Amizade橋290RC空腹無鉸拱巴西196110Bloukrans橋272RC空腹無鉸拱南非1983上海盧浦大橋（夜景）上海盧浦大橋巫山長江大橋（施工中）巫山長江大橋萬州長江公路大橋克爾克1號橋江界河大橋梁橋世界排名序號橋名主跨(米)結(jié)構(gòu)形式所在國家建成年限1Stolma橋302PC連續(xù)剛構(gòu)挪威19982Raftsunder橋298PC連續(xù)剛構(gòu)挪威19983Asuncion橋270多跨帶鉸PCT構(gòu)巴拉圭19794虎門大橋副航道橋270PC連續(xù)剛構(gòu)中國19975Gateway橋260PC連續(xù)剛構(gòu)澳大利亞19856Varodd-2橋260PC連續(xù)梁挪威19947瀘州長江二橋252PC連續(xù)剛構(gòu)中國20018Schottwien橋250PC連續(xù)剛構(gòu)奧地利19899Doutor橋250PC連續(xù)剛構(gòu)葡萄牙199110Skye橋250PC連續(xù)剛構(gòu)英國199511重慶黃花園嘉陵江大橋250PC連續(xù)剛構(gòu)中國1999Stolma橋Raftsunder橋2橋梁基礎(chǔ)的分類

-----施工方法分一、明挖基礎(chǔ)二、沉井基礎(chǔ)/氣壓沉箱三、樁基礎(chǔ)四、微樁基礎(chǔ)介紹一、明挖基礎(chǔ)1、擴大基礎(chǔ)2、條形基礎(chǔ)3、筏片基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)1、擴大基礎(chǔ)柱基

2、條形基礎(chǔ)3、筏片基礎(chǔ)和箱形基礎(chǔ)二、沉井基礎(chǔ)/氣壓沉箱1、沉井的類型(一)按平面形狀可分為圓形、矩形、圓端形三種基本類型(二)按立面形狀可分為豎直形、臺階形和斜坡形三種(三)按使用的建筑材料分為混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井和剛沉井(四)按下沉方法分為一般沉井和浮運沉井

平面形狀立面形狀2、沉井的構(gòu)造

三、樁基礎(chǔ)

1、類型(一)

樁按材料

木樁、混凝土樁、鋼筋混凝樁、預應力鋼筋混凝土樁、鋼樁和組合樁柱(二)

樁按施工方法擠入法、鉆孔法(三)

按樁在土中的支承力性質(zhì)

摩擦樁、柱樁、中間型樁2、常用的鋼筋混凝土樁的構(gòu)造擴孔樁橋梁設(shè)計荷載一、公路橋梁的設(shè)計荷載二、鐵路橋梁的設(shè)計荷載一、公路橋梁的設(shè)計荷載一、橋梁的結(jié)構(gòu)形式與跨度二、橋梁的荷載等級三、橋址環(huán)境－水深、地質(zhì)情況等評價橋梁技術(shù)水平的主要指標

一、基于試驗和經(jīng)驗的方法二、容許應力法三、破壞階段法四、極限狀態(tài)法-----分項安全系數(shù)極限狀態(tài)法；兩種極限狀態(tài)五、概率（極限狀態(tài)）設(shè)計法----基于概率論和結(jié)構(gòu)可靠性理論橋梁規(guī)范、工作細則和常用手冊橋梁的設(shè)計施工和運營必須以現(xiàn)行的規(guī)范為依據(jù)橋梁設(shè)計-----設(shè)計規(guī)范橋梁施工-----施工規(guī)范橋梁運營-----養(yǎng)護規(guī)范細則和手冊提供了參考一、強制性二、科學性----理論上、實驗上、經(jīng)驗上三、局限性----隨著工程實踐不斷的修訂鐵路橋涵設(shè)計基本規(guī)范（TB1002.1－2005）鐵路橋涵鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB1002.2－2005）鐵路橋涵鋼筋混凝土和預應力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB1002.3－2005）鐵路橋涵混凝土和砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（TB1002.4－2005）鐵路橋涵地基和基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（TB1002.5－2005）鐵路橋涵施工規(guī)范（TB10203－2002）收集整理了ISO、IEC、UIC等國際標準化機構(gòu)和德、英、法、日、美、前蘇聯(lián)6個國家標準中約4000多個標準進行研究，通過對國際標