橋梁工程認識實習報告

一、實習目的：1、初步了解橋梁工程專業(yè)背景方向的知識構成。2、了解橋梁工程系統(tǒng)的基本建筑與結構。3、初步認識橋梁工程相關知識體系。4、鍛煉學生分析問題和解決生產(chǎn)實際問題的能力。二、實習時間：2011年10月30日三、實習地點：盧溝橋周邊及城鐵十三號線西直門至大鐘寺四、實習過程：乘車至盧溝橋，參觀盧溝橋及附近橋梁，了解橋梁的組成，結構相關知識，乘車至西直門，沿城鐵十三號線架橋步行至大鐘寺附近，了解鐵路橋梁，軌道橋梁的基礎結構和注意事項。五、橋梁工程相關專業(yè)知識橋梁工程指橋梁勘測、設計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學和工程技術，它是土木工程的一個分支。橋梁工程學的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主，載重不大，橋面縱坡可以較陡，甚至可以鋪設臺階。自從有了鐵路以后，橋梁所承受的載重逐倍增加，線路的坡度和曲線標準要求又高，且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益，因此，為要跨越更大更深的江河、峽谷，迫使橋梁向大跨度發(fā)展。在建橋材料方面，以高強、輕質、低成本為選擇的主要依據(jù)，近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主，提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等，以及混凝土材料的非彈性問題(收縮徐變以及疲勞等)，將繼續(xù)作充分的研究，使能正確控制結構的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應用，還必須在降低成本以后才有可能。橋梁一般講由五大部件和五小部件組成,五大部件是指橋梁承受汽車或其他車輛運輸荷載的橋跨上部結構與下部結構,是橋梁結構安全的保證。包括(1)橋跨結構(或稱橋孔結構。上部結構)、(2)支座系統(tǒng)、(3)橋墩、(4)橋臺、(5)墩臺基礎.五小部件是指直接與橋梁服務功能有關的部件,過去稱為橋面構造.包括(1)橋面鋪裝、(2)防排水系統(tǒng)、(3)欄桿、(4)伸縮縫、(5)燈光照明。橋梁類型橋梁根據(jù)其用途、所用材料和力學特性可劃分為多種類型。1．按用途分類鐵路橋：供鐵路通行的橋梁；公路橋：供公路通行的橋梁；其它類型橋梁：公鐵兩用橋、人行橋、輸水渡槽、管線橋等。2．按跨越障礙物分類：跨河（谷）橋：跨越河流（或山谷）的橋梁；高架橋：為保留線路通過地段的空間或少占耕地，常常不修路堤而以橋梁通過，稱這種橋為高架橋，也稱作旱橋或棧橋；跨線橋：跨越鐵路或公路的橋梁，稱作為跨線橋或立交橋。3．按所用材料分類：按上部結構所使用的材料，橋梁分為鋼橋、混凝土橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋、石橋、木橋。4．按受力情況分類：梁式橋：在豎直荷載作用下，支座只產(chǎn)生豎向反力的橋，其中有簡支梁橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋等。梁橋以梁截面的內(nèi)彎矩抵抗豎向荷載，因此除懸臂梁橋外，梁橋的跨越能力有限。拱橋：作為主要承重結構的主拱將大部分豎向荷載轉換為拱截面的壓力，拱腳不僅有豎向反力，還有巨大的水平反力，無鉸拱還有支撐彎矩。剛架橋：顯著特點是橋梁和墩臺剛性連接成整體，在豎向荷載作用下和拱一樣，有豎向反力和水平反力，無鉸剛架還有支撐彎矩，其中有門形剛架、斜腿剛架橋。懸索橋：由橋塔、主纜、錨錠、吊索、加勁梁等主要受力構件組成的組合體系橋。與梁橋不同，懸索橋的橋塔和主纜是主要承重結構，加勁梁主要提供橋梁橫向剛度、抗扭剛度和路面，作用于加勁梁的路面荷載及加勁梁自重通過吊索由主纜承受。斜拉橋：由橋塔、斜拉索和梁部結構組成的組合體系橋。作用于梁部結構的荷載由梁體和斜拉索提供的垂直分力共同承受。5．按橋長分類：橋梁根據(jù)其總長度（臺尾至臺尾間距離）分為特大橋、大橋、中橋和小橋，鐵路橋的劃分如下：500m以上為特大橋；100m～500m為大橋；20m～100m為中橋；橋長在20m及以下者為小橋。橋梁基本特點梁式橋:包括簡支板梁橋,懸臂梁橋,連續(xù)梁橋.其中簡支板梁橋跨越能力最小,一般一跨在8-20m.連續(xù)梁橋國內(nèi)最大跨徑在200m以下,國外已達240m（目前世界上最大跨徑梁橋最跨是330m，是位于中國重慶的石板坡長江大橋復線橋）.拱橋在豎向荷載作用下,兩端支承處產(chǎn)生豎向反力和水平推力,正是水平推力大大減小了跨中彎矩,使跨越能力增大.理論推算,混凝土拱極限跨度在500m左右,鋼拱可達1200m.亦正是這個推力,修建拱橋時需要良好的地質條件.鋼架橋：有T形剛架橋和連續(xù)剛構橋,T形剛架橋主要缺點是橋面伸縮縫較多,不利于高速行車.連續(xù)剛構主梁連續(xù)無縫,行車平順.施工時無體系轉換.跨徑我國最大已達270m(虎門大橋輔航道橋)纜索承重橋(斜拉橋和懸索橋)是建造跨度非常大的橋梁最好的設計.道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，纜索懸掛在橋塔之間。斜拉橋已建成的主跨可達890m,懸索橋可達1991m.組合體系橋有梁拱組合體系,如系桿拱,桁架拱,多跨拱梁結構等.梁剛架組合體系,如T形剛構橋等.桁梁式橋：有堅固的橫梁，橫梁的每一端都有支撐。最早的橋梁就是根據(jù)這種構想建成的。他們不過是橫跨在河流兩岸之間的樹干或石塊?，F(xiàn)代的桁梁式橋，通常是以鋼鐵或混凝土制成的長型中空桁架為橫梁。這使橋梁輕而堅固。利用這種方法建造的橋梁叫做箱式梁橋。懸臂橋：橋身分成長而堅固的數(shù)段，類似桁梁式橋，不過每段都在中間而非兩端支承。拱橋：借拱形的橋身向橋兩端的地面推壓而承受主跨度的應力?，F(xiàn)代的拱橋通常采用輕巧、開敞式的結構。吊橋：是建造跨度非常大的橋梁最好的設計。道路或鐵路橋面靠鋼纜吊在半空，鋼纜牢牢地懸掛在橋塔之間。較古老的吊橋有的使用鐵鏈，有的甚至使用繩索而不是用鋼纜。拉索橋：有系到橋柱的鋼纜。鋼纜支撐橋面的重量，并將重量轉移到橋柱上，使橋柱承受巨大的壓力。玻璃橋：純玻璃制成的一種橋梁。（平板橋）廊橋：加建亭廊的橋，稱為亭橋或廊橋，可供游人遮陽避雨，又增加橋的形體變化。20世紀30年代，預應力混凝土和高強度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動的研究和空氣動力學的研究，以及土力學的研究等獲得了重大進展。從而,為節(jié)約橋梁建筑材料,減輕橋重，預計基礎下沉深度和確定其承載力提供了科學的依據(jù)。現(xiàn)代橋梁按建橋材料可分為預應力鋼筋混凝土橋、鋼筋混凝土橋和鋼橋。預應力鋼筋混凝土橋1928年，法國弗雷西內(nèi)工程師經(jīng)過20年的研究，用高強鋼絲和混凝土制成預應力鋼筋混凝土。這種材料，克服了鋼筋混凝土易產(chǎn)生裂紋的缺點，使橋梁可以用懸臂安裝法、頂推法施工。隨著高強鋼絲和高強混凝土的不斷發(fā)展，預應力鋼筋混凝土橋的結構不斷改進，跨度不斷提高。橋梁的組成與結構1、橋跨結構在線路中斷時跨越障礙物的主要承載結構。2、橋墩和橋臺是支承橋跨結構并將恒載和車輛等活載傳至地基的建筑物。通常設置在橋梁兩端的稱為橋臺，它除了上述作用外，還與路堤相銜接，以抵御路堤土壓力，防止路堤填土的滑坡和坍落。3、基礎橋墩和橋臺中使全部荷載傳至地基的底部奠基部分，通常稱為基礎。它是確保橋梁能安全使用的關鍵。由于基礎往往深埋于土層之中，并且需在水下施工，故也是橋梁建筑中比較困難的一個部分。4、上部結構通常人們還習慣地稱橋跨結構為橋梁的上部結構。稱橋墩或橋臺為橋梁的下部結構。5、支座一座橋梁中在橋跨或橋墩或橋臺的支承處所設置的傳力的裝置，稱為支座。它不僅要傳遞很大的荷載，并且要保證橋跨結構能產(chǎn)生一定的變?yōu)椤?、錐形護坡在路堤與橋臺銜接處，在橋臺兩側設置石砌的錐形護坡。以保證迎水部分路堤邊坡的穩(wěn)定。在橋梁建筑工程中，除了上述基本結構外，根據(jù)需要還常常修筑護岸、導流結構物等附屬工程如涵洞。橋梁的三個主要組成部分是：上部結構，下部結構和附屬結構。上部結構由橋跨結構、支座系統(tǒng)組成。橋跨結構或稱橋孔結構，是橋梁中跨越橋孔的、支座以上的承重結構部分。按受力圖示不同，分為梁式、拱式、剛架和懸索等基本體系，并由這些基本體系構成各種組合體系。它包含主要承重結構、縱橫向聯(lián)結系、拱上建筑、橋面構造和橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)，變形縫以及安全防護設施等部分。支座系統(tǒng)設置在橋梁上、下結構之間的傳力和連接裝置。其作用是把上部結構的各種荷載傳遞到墩臺上，并適應活載、溫度變化、混凝土收縮和徐變等因素所產(chǎn)生的位移，使橋梁的實際受力情況符合結構計算圖示。一般分為固定支座和活動支座。下部結構，由橋墩、橋臺、墩臺基礎幾部分組成。橋墩橋墩主要由墩帽、墩身和基礎三部分組成。它的主要作用是承受上部結構傳來的荷載，并通過基礎又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它還承受流水壓力、風力以及可能出現(xiàn)的冰荷載、船只或漂流物的撞擊力。大跨徑橋梁既要考慮墩身的輕巧，又要考慮能有利于上部結構的受力和施工，于是創(chuàng)造出X形、V形墩等各種優(yōu)美的立面形式。城市立交橋為了能從上面承受、托較寬的橋面，在下面能減小墩身和基礎尺寸，常常將橋墩在橫方向上做成獨柱式或排柱式，傾斜式、雙叉式、四叉式、T形、V形和X形等各種各樣的橋墩形式。高架橋：采用空心橋墩，將墩身內(nèi)部作為空腔體，減少圬工體積、節(jié)約材料或減輕自重。橋臺橋臺主要由臺帽、臺身和基礎三部分組成。它的主要作用是承受上部結構傳來的荷載，并通過基礎又將此荷載及本身自重傳遞到地基上。此外它是銜接兩岸接線路堤的構造物；既要能擋土護岸，又要能承受臺背填土及填土上車輛荷載所產(chǎn)生的附加側壓力臺帽：臺帽的構造和尺寸要求與相應的墩帽有許多共同之處，不同的是臺帽頂面只設單排支座，在另一側則要砌筑擋住路堤填土的矮墻——背墻。臺身：臺身由前墻和側墻組成，結合成一體，兼有擋土墻的作用。臺身的寬度通常與路基的寬度相同。兩個側墻間宜填以滲水性較好的土，為排除橋臺前墻后的積水，應于側墻間在略高于高水位平面上鋪一層向路堤方向設有斜坡的夯實粘土作為不透水層，并在粘土層上再鋪一層碎石，將積水引向設于臺后橫穿路堤的盲溝內(nèi)。錐坡下緣與前墻下緣相齊。錐坡坡度一般由縱向1:1逐漸變至橫向為1:1.5，以便和路堤邊坡一致。其平面形狀為1/4橢圓。錐坡用土夯實而成，其表面用片石砌筑。側墻尾端應有不小于75cm的長度伸入路堤內(nèi)，保證與路堤有良好的銜接?；A：基礎是介于臺身與地基之間的傳力結構。它的平面尺寸比臺身底截面尺寸略大，四周每邊放大0.25～0.75cm?？梢允菃螌樱?至3層臺階式。按構造和施工方法不同，橋梁基礎類型可分為：明挖基礎、樁基礎、沉井基礎、沉箱基礎和管柱基礎。明挖基礎也稱擴大基礎，系由塊石或混凝土砌筑而成的大塊實體基礎，其埋置深度可較其他類型基礎淺，故為淺基礎。它的構造簡單，由于所用材料不能承受較大的拉應力，故基礎的厚、寬比要足夠大，使之形成所謂剛性基礎，受力時不致產(chǎn)生撓曲變形。為了節(jié)省材料，這類基礎的立面往往砌成臺階形，平面將根據(jù)墩臺截面形狀而采用矩形、圓形、T形或多邊形等。建造這種基礎多用明挖基坑的方法施工。在陸地開挖基坑，將視基坑深淺、土質好壞和地下水位高低等因素，來判斷是否采用坑壁支持結構──襯板或板樁。在水中開挖則應先筑圍堰。明挖基礎適用于淺層土較堅實，且水流沖刷不嚴重的淺水地區(qū)。由于它的構造簡單,埋深淺，施工容易,加上可以就地取材，故造價低廉，廣泛用于中小橋涵及旱橋。中國趙州橋就是在亞粘土地基上采用了這種橋基。樁基礎由許多根打入或沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_所構成的基礎。外力通過承臺分配到各樁頭，再通過樁身及樁端把力傳遞到周圍土及樁端深層土中，故屬于深基礎。樁基礎適用于土質深厚處。在所有深基礎中，它的結構最輕，施工機械化程度較高，施工進度較快，是一種較經(jīng)濟的基礎結構。有些橋梁基礎要承受較大的水平力，如橋墩基礎要承受來自左右方向的水平荷載，其樁基多采用雙向斜樁；而一些梁式橋的橋臺主要承受來自一側的土壓力，多采用單向斜樁。如樁徑很大，像現(xiàn)在常用的大直徑鉆孔樁，具有相當大的剛度，則可不加斜樁而做成垂直樁基。橋梁基礎多置于水中，故要求樁材不僅強度高，而且要耐腐蝕。在橋梁中常用的樁材為木材、鋼筋混凝土和鋼材。由于木材長度有限，強度和耐腐蝕性較低，故木樁多用于中小橋梁，且樁頂必須埋在低水位以下，才能長期保存。鋼筋混凝土樁的強度和耐久性均較木樁為優(yōu)，多用于較大或重要橋梁，但當遇到含鹽量較高的水文地質條件，也有腐蝕問題，應采取防護措施。中國在1908～1912年修建津浦（天津—浦口）鐵路洛口黃河橋時，其基礎就采用了外接圓直徑為50厘米的正五邊形鋼筋混凝土預制樁，樁長15～17米。自50年代以后，曾廣泛采用工廠預制的鋼筋混凝土空心的管樁、樁外徑多為40和55厘米，如1953～1954年在武漢修建的漢水鐵路橋和公路橋，以及60年代修建的南京長江橋引橋的大部分基礎均采用這種樁基。此外,鋼筋混凝土鉆孔灌注樁(也稱鉆孔樁),近幾十年在世界范圍內(nèi)發(fā)展很快，如1972年在中國山東北鎮(zhèn)建成的黃河公路橋,采用直徑1.5米、最大入土深達107米的鋼筋混凝土鉆孔樁;70年代末在阿根廷建成跨巴拉那河的兩座斜張橋,全部采用直徑達2.0米，最大入土深達73米的鋼筋混凝土鉆孔樁。至于鋼樁主要是鋼管樁及H形鋼樁,其強度甚高,在土中穿透能力強,在工業(yè)發(fā)達國家使用較多，在中國有少數(shù)橋梁（如上海黃浦江橋）也使用過。沉井基礎是一種古老而且常見的深基礎類型，它的剛性大，穩(wěn)定性好，與樁基相比，在荷載作用下變位甚微,具有較好的抗震性能,尤其適用于對基礎承載力要求較高，對基礎變位敏感的橋梁。如大跨度懸索橋、拱橋、連續(xù)梁橋等。沉箱基礎在橋梁工程中主要指氣壓沉箱基礎。它主要用于大型橋梁，當水下土層中有障礙物而沉井無法下沉，樁無法穿透時；或地基為不平整的基巖且風化嚴重，需要人員直接檢驗或處理時，常采用沉箱基礎。但沉箱工程需要復雜的施工設備，人在高氣壓下工作，既不安全,效率也低，其水下下沉深度也受到一定