長沙理工大學橋梁工程第1篇第1章-概述

橋梁工程A講課人：易壯一篇總論第一章概述橋梁的基本組成與分類橋梁發(fā)展動態(tài)內(nèi)容提要橋梁的定義：“橋是跨越障礙的通道”?！?/p>

美國《韋氏大詞典》功能：橋梁是公路、鐵路和城市道路的重要組成部分，特別是大、中橋梁的建設(shè)對當?shù)卣?、?jīng)濟、國防等都具有重要意義。橋梁工程的地位與作用土木工程的分支，交通工程的咽喉；橋梁工程占公路總造價的10%~20%；國民經(jīng)濟發(fā)展的需要，人民生活的需要；國防和軍事上的需要；很多橋梁被建成藝術(shù)品，成為城市的標志性建筑，具有鮮明的時代特征；國家主干線的規(guī)劃與實施，有許多跨大江大河、海灣海峽、山區(qū)峽谷的橋梁需要建設(shè)。2020年以前，我國將新增近4萬公里高速公路，百萬公里普通公路，需要建設(shè)大量的跨海灣海峽、山區(qū)峽谷、大江大河的超大跨徑橋梁。我國交通建設(shè)“7918網(wǎng)”的高速公路規(guī)劃圖杭州灣跨海大橋，是一座橫跨中國杭州灣海域的跨海大橋，全長36公里，是目前世界上最長的跨海大橋，蘇通長江大橋，連接南通和蘇州兩市，主跨為1088m是鋼箱梁斜拉橋萬縣長江大橋，勁性骨架鋼筋混凝土箱形拱橋，主跨420m湖南吉首矮寨特大橋，主跨1176米鋼桁梁懸索橋第一節(jié)橋梁的基本組成與分類四個基本部分：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)：跨越障礙的主要承重結(jié)構(gòu)，也叫橋跨結(jié)構(gòu).下部結(jié)構(gòu)：橋墩、橋臺、基礎(chǔ).支座：設(shè)在墩、臺頂，用于傳力，并保證一定變位.附屬設(shè)施：橋面系、伸縮縫、橋頭搭板、錐形護坡等.一、橋梁的基本組成全橋結(jié)構(gòu)低水位：枯水季節(jié)的最低水位;高水位：洪峰季節(jié)河流中的最高水位;設(shè)計水位：按規(guī)定設(shè)計洪水頻率計算所得的高水位;通航水位：在各級航道中，保持船舶正常航行的水位。凈跨徑：設(shè)支座橋梁為相鄰兩墩、臺身頂內(nèi)緣之間的水平凈距；無支座的橋梁為上、下部結(jié)構(gòu)相交處內(nèi)緣間的水平凈距?？偪鐝剑涸O(shè)支座橋梁，為相鄰支座中心的水平距離，無支座橋梁為上、下部結(jié)構(gòu)相交面之中心間的水平距離。計算跨徑：多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和。橋梁全長：有橋臺的橋梁為兩岸橋臺翼墻尾端間的距離；

無橋臺的橋梁為橋面系行車道長度。橋下凈空：為滿足通航（行車、行人）的需要和保證橋梁安全而對上部結(jié)構(gòu)底緣以下規(guī)定的空間界限。橋面凈空：橋梁行車道、人行道上方應(yīng)保持的空間界限。橋梁建筑高度：是上部結(jié)構(gòu)底緣至橋面頂面的垂直距離；容許建筑高度：線路定線中所確定的橋面標高，與通航（或通車、人）凈空界限頂部標高之差。凈跨徑：每孔拱跨兩個起拱線之間的水平距離;計算跨徑：相鄰兩拱腳截面形心點之間的水平距離;凈矢高：拱頂截面下緣至起拱線連線的垂直距離;計算矢高：拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離;矢跨比：凈矢高與凈跨徑之比,或計算矢高與計算跨徑之比.1、橋梁按受力體系分類彎梁式橋壓拱式橋拉懸索橋剛架橋：受力狀態(tài)介于梁橋和拱橋之間斜拉橋：斜拉索受拉，主梁為多點彈性支撐梁二、橋梁的分類①

組成：

②

受力特點：在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺處無水平反力，梁以受彎為主。③

用材：抗彎、抗拉能力強的材料（鋼、配筋混凝土、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)等）主梁橋墩（臺）橋墩（臺）（1）梁式橋(beambridge)④

型式：簡支梁橋

連續(xù)梁橋

懸臂梁橋鋼橋和鋼—混凝土組合梁橋飛云江橋多跨簡支梁，全長1721m，分跨為18x51+5x62+14x35(m)，橋面寬13m①

組成：

主拱圈吊桿縱梁（系桿）橋墩（臺）橋墩（臺）②

受力特點：在豎向荷載作用下，橋墩和橋臺將承受水平推力，承重結(jié)構(gòu)（拱圈或拱肋）以受壓為主。③

用材：抗壓能力強的圬工材料（如磚、石、混凝土）和鋼筋混凝土、鋼等來建造。（2）拱式橋(archbridge)④

型式：雙曲拱a、中承式鋼管拱c、系桿拱橋d、“飛雁式”三跨自錨式微小推力拱橋e丫髻沙大橋（飛雁式拱橋，76＋360＋76m，橋梁全長1084m，2000年建成）①

組成：

梁（或板）與立柱（或豎墻）整體結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)，梁和柱的連結(jié)處具有很大的剛性，以承擔負彎矩的作用。②

受力特點：

在豎向荷載作用下，柱腳處具有水平反力，梁部主要受彎，但彎矩水平值較同跨徑的簡支梁小，梁內(nèi)還有軸壓力H，因而其受力狀態(tài)介于梁橋與拱橋之間。③

用材：鋼筋混凝土、預應(yīng)力混凝土、鋼等（3）剛構(gòu)橋(rigidframebridge)④

型式：

門式剛架橋

T型剛構(gòu)橋c

連續(xù)剛構(gòu)橋d

剛構(gòu)—連續(xù)組合體系e

斜腿式剛構(gòu)橋f圖1.5剛構(gòu)橋T型剛構(gòu)橋：重慶長江大橋85.6＋4X138＋156＋174＋104.5m，分離雙箱。掛梁（T梁）長30m。1980年建成。連續(xù)剛構(gòu)：

廣東洛溪橋我國第一座大跨徑連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑為65+125＋180＋110m，h支=10m，h中=3.0m，雙肢薄壁墩,1988年建成通車。①

組成：主梁塔塔斜拉索②

受力特點：豎向荷載作用下，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。跨度較大的主梁就象一條多點彈性支承（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。主梁截面的基本受力特征為偏心受壓構(gòu)件。高次超靜定結(jié)構(gòu)。（4）斜拉橋(cable-stayedbridge）④

型式：縱向：三跨雙塔式結(jié)構(gòu)、獨塔雙跨式（稀索橋a，不等跨斜拉b，斜塔c，斜塔無背索式d）橫向：雙索面布置，也有單索面結(jié)構(gòu)。圖1.7獨塔式斜拉橋③

用材：高強平行鋼絲或鋼絞線等制成斜拉索，主梁用材有預應(yīng)力混凝土、鋼、鋼－混凝土組合（結(jié)合、疊合）、鋼－混凝土混合等南京長江二橋日本多多羅大橋（單位：m）南京長江二橋（單位：m）①

組成：塔柱纜索錨錠錨錠塔柱吊桿加勁梁②

受力特點：豎向荷載作用下，通過吊桿使纜索承受很大的拉力，纜索錨于懸索橋兩端的錨碇結(jié)構(gòu)中。纜索傳至錨碇的拉力可分解為垂直和水平兩個分力，因而懸索橋也是具有水平反力（拉力）的結(jié)構(gòu)。（5）懸索橋(suspensionbridge)③

用材：采用高強度的鋼絲成股編制形成鋼纜④

型式：單跨式懸索橋a，三跨式懸索橋b圖1.8懸索橋明石海峽橋（l=1991m）（6）其它組合體系橋橋梁按總長和跨徑分類（中國，2004規(guī)范）橋梁分類多孔跨徑總長L（m）單孔跨徑L0（m）特大橋L≥1000L0≥150大橋100≤L＜100040≤L0＜150中橋30＜L＜10020≤L0＜40小橋8≤L≤305≤L0＜202、橋梁的其它分類簡述用途：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農(nóng)橋、人行橋、水運橋、管線橋跨徑：特殊大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞。中承式拱橋

下承式拱橋承重結(jié)構(gòu)材料：圬工橋、鋼筋混凝土橋、預應(yīng)力混凝土橋、鋼橋、鋼－混凝土組合橋和木橋?？缭秸系K性質(zhì)：跨河橋、立交橋、高架橋、棧橋平面布置：正交橋、斜交橋、彎橋。行車道位置：上承式橋、中承式橋、下承式橋。按橋梁的可移動性：固定橋、活動橋（開啟橋、升降橋、旋轉(zhuǎn)橋、浮橋等）天津的金湯橋(平轉(zhuǎn)開啟結(jié)構(gòu),全長76.4米。)思考題

1、橋梁的主要有哪幾個組成部分？

2、凈跨徑和計算跨徑的區(qū)別。

3、橋梁按照受力主要劃分為哪幾類？橋梁發(fā)展的三次飛躍我國橋梁建設(shè)成就國外橋梁發(fā)展概況第二節(jié)橋梁發(fā)展動態(tài)橋梁發(fā)展的三次飛躍：19世紀中葉鋼材的出現(xiàn)，隨后又出現(xiàn)高強度鋼材，使橋梁工程的發(fā)展獲得了第一次飛躍，跨度不斷加大。20世紀初，鋼筋混凝土的應(yīng)用，以及30年代興起的預應(yīng)力混凝土技術(shù)，使橋梁建設(shè)獲得了廉價、耐久、且剛度和承載力均很大建筑材料，從而推動橋梁的發(fā)展產(chǎn)生第二次飛躍。20世紀50年代以后，隨著計算機技術(shù)和有限元技術(shù)的迅速發(fā)展，使得人們能夠方便地完成過去不可能完成的大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算，這使橋梁工程的發(fā)展獲得了第三次飛躍。一、我國橋梁建設(shè)成就河北趙縣的趙州橋，又稱安濟橋，為隋大業(yè)初年（約公元605年）李春所建。趙州橋是一座空腹式圓弧形石拱橋，凈跨37.02米，寬9米，矢高7.23米，在拱背上設(shè)有4個跨度不等的腹拱，這樣做既減輕了橋身自重，又便于排洪，并且增加了美觀。趙州橋因其構(gòu)思和工藝的精巧而舉世聞名。蘆溝橋正名叫廣利橋。位于北京市西南15公里的永定河上。蘆溝橋址自古以來已是燕薊地區(qū)通往華北平原的渡口。是一座著名的古代聯(lián)拱大石橋，全長266.5米，寬9.3米。橋墩平面為船形，分水尖（船頭最前端接觸水面的部分）上包有三角鐵，可以斬冰、分水。橋墩和拱圈均為石砌，石間用腰鐵（作接合用類似鐵箍的構(gòu)件）連接，十分牢固。頤和園內(nèi)的玉帶橋和十七孔橋福建泉州萬安橋，又稱洛陽橋,建于1053-1059年，全長1106米，共47孔，跨徑11—17米，橋?qū)?.7米，是世界上尚存的最長和工程最艱巨的石梁橋，萬安橋位于洛陽江的入?？谔?，橋下江底以磐石鋪遍，并且獨具匠心地用養(yǎng)殖海生牡蠣的方法膠固橋基形成整體，不僅世界上絕無僅有，千年風雨已經(jīng)證明此法的奇妙和可靠。鋼橋混凝土梁橋拱橋斜拉橋懸索橋

現(xiàn)代橋梁建筑的成就武漢長江大橋位于武漢市，中國第一座跨越長江的公路鐵路兩用鋼桁架橋。上層為公路，行車道寬18米，兩側(cè)人行道各寬2.25米，下層為雙線鐵路。正橋有9孔，共長1155.5米，包括3聯(lián)3孔平行弦連續(xù)桁架，每孔跨度128米，桁高16米。1.1鋼橋南京長江大橋位于南京市，跨越長江的公路鐵路兩用鋼桁架橋。上層為公路，行車道寬15m，兩側(cè)人行道各寬2.25m。下層為雙線鐵路。正橋有10孔，共長1576m，包括1孔128m簡支桁架梁和3聯(lián)3孔各160m連續(xù)桁架梁。九江長江大橋位于江西九江，跨越長江的公鐵兩用（4車道加雙線）橋。正橋11孔，跨度為3×162+3×162+(180+216+180)+2×126m，架4聯(lián)三角形桁架式鋼連續(xù)梁，3個大孔增設(shè)拱系構(gòu)件加強。主跨216m，為中國當時鐵路鋼橋跨度之最。鋼梁設(shè)雙層橋面，上層公路下層鐵路。蕪湖長江公鐵兩用大橋，主跨為312m的鋼桁梁斜拉橋，鋼材為14錳釩鈮。錢塘江橋位于浙江杭州浙贛鐵路上，為中國工程師自己設(shè)計并監(jiān)造的公路鐵路兩用簡支鋼桁梁橋。全長1453米，上層設(shè)雙車道公路，寬6.1米。預應(yīng)力混凝土梁式橋最大跨徑表序號橋名主跨(m)結(jié)構(gòu)形式橋址年份1石板坡長江大橋330連續(xù)剛構(gòu)中國重慶20062斯托爾馬橋（Stolma）301連續(xù)剛構(gòu)挪威19983拉脫圣德橋（Raftsundet）298連續(xù)剛構(gòu)挪威19984亞松森橋（Asuncion）2703跨T構(gòu)巴拉圭19795虎門大橋輔航道橋270連續(xù)剛構(gòu)中國廣東19976蘇通大橋輔航道橋268連續(xù)剛構(gòu)中國江蘇建設(shè)中7云南元江大橋265連續(xù)剛構(gòu)中國云南建設(shè)中8門道橋（Gateway）260連續(xù)剛構(gòu)澳大利亞19859伐羅德2號橋（Varodd－2）260連續(xù)梁挪威199410寧德下白石大橋260連續(xù)剛構(gòu)中國福建建設(shè)中1.2混凝土梁橋跨越黃河的特大公路橋。橋全長4475.09m，共108孔，其中77孔為跨徑50m的預應(yīng)力混凝土簡支T型梁，其余31孔跨徑為20m。預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。上部結(jié)構(gòu)為4x38+2x38(m)兩聯(lián)等高度連續(xù)梁，橫剖面采用單箱雙室，梁高2.5m。下部結(jié)構(gòu)采用直徑1.5m雙柱式柔性墩。對稱平衡懸臂法施工的大跨度預應(yīng)力混凝土箱形截面連續(xù)梁得到了迅速的發(fā)展，1991年建成的云南六庫怒江大橋，主橋跨徑為85m+154m+85m預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，宜昌樂天溪橋跨越長江支流樂天溪出口處，系為配合三峽工程而建的一座4孔1聯(lián)預應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。橋墩采用建于同一基礎(chǔ)上的雙壁式墩，系中國首次在連續(xù)梁橋橋墩中采用雙排支座，這樣可以削減支點彎矩與剪力。沅陵沅水橋，連續(xù)剛構(gòu)橋，主橋采用H形薄壁墩，引橋采用雙柱墩，使結(jié)構(gòu)顯得非常輕巧。

1997年建成的廣東虎門輔航道橋，跨徑組合為150+270+150m，主橋位于R=7000m的平曲線上，建成時跨徑居同類橋世界首位?；炷凉皹虮硇蛱枠蛎骺?m)主拱圈型式橋址年份1巫山長江大橋460鋼管混凝土中國重慶20052萬縣長江大橋420鋼骨混凝土箱拱中國重慶19973克爾克1號橋390混凝土箱拱南斯拉夫19804益陽茅草街大橋368鋼管混凝土中國湖南建設(shè)中5廣州丫髻沙珠江大橋360鋼管混凝土中國廣東20006江界河大橋330混凝土桁架拱中國貴州19957HooverDamBypass323混凝土拱美國建設(shè)中8邕寧邕江大橋312鋼骨混凝土箱拱中國廣西19969格萊茲維爾橋305混凝土拱澳大利亞196410艾米贊德橋290混凝土拱巴西19641.3拱橋巫山長江大橋

主跨為460m的中承式鋼管拱橋，矢跨比為1/3.8，全長612.2米，橋面凈寬19米，雙向4車道。2005年1月8日正式竣工通車。目前世界最長的鋼管混凝土拱橋。萬縣長江大橋（鋼骨混凝土箱拱，矢跨比1/5,拱圈高7m,寬16m,l=420m,橋?qū)払=24m,1997年)重慶朝天門長江大橋

全長1710米，主橋跨徑為190＋552＋190＝932m，全寬36．5米，主橋為中承式鋼桁架系桿雙層拱橋，分上下兩層，上層為雙向6車道，下層中間為雙向交通輕軌，兩邊為預留車道。2004年開工，預計2008年完工。上海盧浦大橋

世界上跨度最大的拱橋，為中承式系桿拱橋，主跨跨徑達到了550m，矢跨比為1/5.5，拱肋為全焊鋼結(jié)構(gòu)

烏巢河橋，主跨為120m雙肋石拱橋，腹拱為9孔13m，南岸引橋3孔13m，北岸引橋1孔15m。主拱圈由兩條分離式矩形石肋和8條鋼筋混凝土橫系梁組成。涪陵烏江大橋全長351.83m，高84m，主跨為1跨200m鋼筋混凝土箱形拱，矢跨比1/4，拱上建筑為13孔15.8m鋼筋混凝土簡支板，雙柱式柔性排架，主拱圈采用3室箱蘭江橋，主橋為10孔凈跨36m、拱矢度為1/6的4肋3波外懸兩個半波的雙曲拱。雙曲拱支承于橋墩的懸臂端部，主橋長為505.68m。長沙湘江一橋施工中的茅草街大橋蘭新線吉昌河橋是中國第一座預應(yīng)力混凝土鐵路系桿拱橋。該橋的拱軸線為折線形，各節(jié)點在二次拋物線上。為減少主梁的彎矩，拱肋與主梁在支點處偏心連接，主梁與拱肋的剛度比為108：1，拱矢高11.2m，矢度1/5。斜拉橋的世界最大跨度表序號橋名主跨(m)主梁橋址年份1蘇通大橋1088混合梁中國江蘇建設(shè)中2昂船洲大橋1018混合梁中國香港建設(shè)中3鄂東長江大橋926混合梁中國湖北建設(shè)中4多多羅橋（Tatara）890混合梁日本19995諾曼底橋（Normandy）856混合梁法國19956Incheon-2800鋼箱梁韓國建設(shè)中7南京長江三橋648鋼箱梁中國江蘇20058南京長江二橋南汊橋628鋼箱梁中國江蘇20019舟山金塘大橋620鋼箱梁中國浙江建設(shè)中10武漢白沙洲大橋618混合梁中國湖北20001.4斜拉橋蘇通大橋（l=1088m，主塔高約300米，2008年通車）長沙湘江北橋全長3616.66m，跨越湘江的主橋由雙塔單索面預應(yīng)力混凝土斜拉橋和兩側(cè)分別為9x50m和3x50m的連續(xù)梁所組成，兩岸引橋長1330.68m.斜拉橋的主梁為三室閉合箱梁。南京長江二橋汀九橋是世界上第一座多跨連續(xù)斜拉橋，該橋三橋五塔，主跨為(475m+448m)的結(jié)合梁，橋面為雙向3車道車行道，由兩塊橋面板組成，中間設(shè)置5.5m寬的伸縮縫。橋塔為獨柱型，三索面成扇形布置。東營黃河橋是我國修建的第一座鋼斜拉橋，全長2817.46m。主橋為5孔連續(xù)鋼斜拉橋，引橋為71孔30m先張法預應(yīng)力混凝土箱梁橋。主梁采用帶正交異性鋼橋面的分離雙邊箱截面，索塔為H型框架，