土木工程概論教學(xué)PPT橋梁工程.ppt

第六章橋梁工程 本章內(nèi)容 6 1橋梁的分類6 2橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn)6 3橋梁的結(jié)構(gòu)形式6 4橋墩與橋臺(tái)6 5橋梁基礎(chǔ)6 6橋梁技術(shù)的發(fā)展方向 簡(jiǎn)述 橋梁工程是土木工程中屬于結(jié)構(gòu)工程的一個(gè)分支學(xué)科 是用磚石 木 混凝土 鋼筋混凝土和各種金屬材料建造的結(jié)構(gòu)工程 中國趙州橋 澳門大橋 6 1橋梁的分類 按使用性分為公路橋 公鐵兩用橋 人行橋 機(jī)耕橋 過水橋等 按跨徑大小和多跨總長分為小橋 中橋 大橋 特大橋 按行車道位置分為上承式橋 中承式橋 下承式橋 按承重構(gòu)件受力情況可分為梁橋 板橋 拱橋 鋼結(jié)構(gòu)橋 吊橋 組合體系橋 斜拉橋 懸索橋 6 1橋梁的分類 這座918米長的馬格德堡水橋位于德國柏林附近的馬格德堡 歷時(shí)6年 花費(fèi)5億歐元建成 這座橋不是讓車輛走的 而是灌滿了水讓船走 并且行人也可暢行無阻 德國的跨江大橋 6 1橋梁的分類 上承式橋 中承式橋 下承式橋 6 1橋梁的分類 按使用年限可分為永久性橋 半永久性橋 臨時(shí)橋 按材料類型分為木橋 圬工橋 鋼筋砼橋 預(yù)應(yīng)力橋 鋼橋 混凝土橋 鋼架橋 一 橋梁總體規(guī)劃的基本內(nèi)容橋位選定 橋梁總跨徑及分孔方案確定 選定橋型 決定橋梁縱 橫斷面布置等 二 橋梁總體規(guī)劃的原則根據(jù)其使用任務(wù) 性質(zhì)和將來發(fā)展的需要 全面貫徹安全 經(jīng)濟(jì) 適用 美觀的方針 一般要考慮以下各項(xiàng)要求 1 使用上的要求 2 經(jīng)濟(jì)上的要求 3 結(jié)構(gòu)上的要求 4 美觀和環(huán)保的要求 6 2橋梁工程的總體規(guī)劃和設(shè)計(jì)要點(diǎn) 6 2 1橋梁總體規(guī)劃的任務(wù)和重點(diǎn)和重點(diǎn) 6 2 2橋梁工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 橋梁工程設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1 選擇橋位 服從總方向的前提下 選在河道順直 河床穩(wěn)定 水面較窄 水流平穩(wěn)的河段 中小橋的橋位服從路線要求 而路線的選擇服從大橋的橋位要求 2 確定橋梁總跨徑與分孔數(shù) 一般要考慮橋的通航需要 工程地質(zhì)條件的優(yōu)劣 工程總造價(jià)的高低等因素 一般跨徑越大 總造價(jià)越大 施工亦越困難 3 橋梁的縱橫斷面布置 縱向坡度為了橋面排水 一般控制在3 5 橫斷面布置包括橋面寬度 橫向坡度 橋跨結(jié)構(gòu)的橫斷面布置等 4 公路橋型的選擇 6 3橋梁的結(jié)構(gòu)形式 6 3 1梁式橋 是最常見而又最基本的橋梁 梁式橋傳力特色 橋梁上部結(jié)構(gòu)的荷載垂直的傳至支承 再由支承傳至下部結(jié)構(gòu) 兩個(gè)支承之間的橋面必須承受很大的彎矩力 多孔橋的梁在橋墩上不連續(xù)的稱為簡(jiǎn)支梁 在橋墩上連續(xù)的稱為連續(xù)梁 在橋墩上連續(xù) 在橋孔內(nèi)中斷 線路在橋孔內(nèi)過渡到另一根梁上的稱為懸臂梁 支承在懸臂上的簡(jiǎn)支架稱為掛梁 伸出懸臂梁的稱為錨梁 6 3橋梁的結(jié)構(gòu)形式 6 3 1梁式橋 梁式橋受力示意 梁式橋的組成 鋼桁梁橋 6 3橋梁的結(jié)構(gòu)形式 6 3 1梁式橋 適用范圍 形式簡(jiǎn)單 施工方便 對(duì)地基承載的要求也不高 通?？鐝?5m以下的橋梁常被采用 跨度大于25m 并小于50m時(shí) 一般采用預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的形式 梁的截面結(jié)構(gòu)形式 一般有實(shí)心板梁 矮肋板梁 空心板梁和箱型梁 6 3橋梁的結(jié)構(gòu)形式 6 3 1梁式橋 6 3 1梁式橋 四川三堆子金沙江橋 日本濱名大橋主跨240m 1976年 6 3 1梁式橋 六庫怒江橋云南傈僳族自治州我國目前最大跨度的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋 飛云江橋浙江瑞安1988年全長1718m 最大跨度62m 主梁高2 85米 高跨比1 21 75我國目前跨度最大的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋 6 3 2拱式橋 拱式橋是由拱圈或拱肋作為主要承載結(jié)構(gòu) 在豎向荷載作用下 橋墩或橋臺(tái)將承受水平推力 拱的彎矩和變形都比較小 主要承受壓力 故拱式橋用磚 石 混凝土和鋼筋混凝土材料建造的比較多 6 3 2拱式橋 拱式橋受力示意l 拱橋跨度f 拱橋矢高 a 橋跨給兩側(cè)橋臺(tái)的反力 豎向力和水平推力 b 移動(dòng)荷載作用下的計(jì)算簡(jiǎn)圖 6 3 2拱式橋 拱式橋的組成 橋面在拱肋的上方 橋面一部分在拱肋上方 一部分在拱肋下方 橋面在拱肋下方 6 3 2拱式橋 廣州丫譬沙珠江大橋世界最大鋼管混凝土拱橋跨度360m 2000年 盧浦大橋世界第一鋼拱橋全長3900米 主橋長750米 主跨直徑550米 6 3 3剛架橋 剛架橋與梁式橋區(qū)別相同點(diǎn) 外形相似 不同點(diǎn) 梁式橋的大梁和橋墩是分開的 剛架橋的上部結(jié)構(gòu)與下方支腳部分完全剛結(jié)在一起 剛架橋受力特征 在豎向荷載作用下 梁部主要受彎 柱腳處有水平推力 受力狀態(tài)介于梁式橋和拱式橋之間 6 3 3剛架橋 a 受力示意 b 計(jì)算簡(jiǎn)圖 c t形鋼架橋 d 連續(xù)鋼架橋 e 斜腿鋼架橋 剛架橋受力示意及其類型 6 3 3剛架橋 t型剛架橋特點(diǎn) 便于施加預(yù)應(yīng)力 在兩個(gè)伸臂端上掛梁后可做成很大跨度的剛架 在要跨越深水 深谷 大河急流的大跨橋梁中常被運(yùn)用 連續(xù)剛架橋特點(diǎn) 抗震性能較好 斜腿剛架 造型輕巧美觀 當(dāng)建造跨越陡峭河岸和深邃峽谷的橋梁時(shí) 既經(jīng)濟(jì)又合理 6 3 3剛架橋 黃石長江大橋主跨245米 挪威stolma橋主跨301米 6 3 4斜拉橋 將梁用若干根斜拉索拉在塔上 便形成斜拉橋 斜拉橋由主梁 塔柱和斜鎖三種基本構(gòu)件組成 受力特點(diǎn) 用高強(qiáng)鋼材制成的斜索將主梁多點(diǎn)吊起 將主梁承受的恒載和車輛荷載傳至塔柱 再由塔柱傳給基礎(chǔ) 根據(jù)跨度大小的要求以及經(jīng)濟(jì)上的考慮 可以建成單塔式 雙塔式或多塔式 斜拉橋的索性布置有輻射式 豎琴式 扇形和星形等多種形式 6 3 4斜拉橋 斜拉橋的索型 a 輻射式 b 豎琴形 c 扇形 特點(diǎn) 具有良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 已成為大跨度橋梁最主要的橋型 在跨徑200 800m范圍內(nèi)占主要優(yōu)勢(shì) 6 3 4斜拉橋 法國諾曼底斜拉橋 主跨856m 1995年建成 日本多多羅大橋世界上最大的斜拉橋主跨890m1999年建成 6 3 4斜拉橋 南京長江二橋鋼箱梁斜拉橋主跨628m 2001年建成 福建青州閩江結(jié)合梁斜拉橋主跨605m 2001年建成 6 3 4斜拉橋 世界已建成使用的最高的斜拉橋 2004年12月9日 米約高架橋橫跨在法國塔恩河仙境般的河谷之上 6 3 5懸索橋 懸索橋受力示意圖 橋面支承在懸索上的橋稱為懸索橋 受力特征 作用在橋面上的豎向移動(dòng)荷載可通過主梁和吊桿加載于主塔 傳給地基 在力的傳遞過程中吊桿和主纜均承受著很大的拉力 此拉力由兩岸橋臺(tái)后修筑的巨型錨碇平衡 6 3 5懸索橋 懸索橋特點(diǎn) 是特大跨徑橋梁的主要形式之一 有 橋梁皇后 之稱 充分利用材料強(qiáng)度 具有用料省 自重輕的特點(diǎn) 跨越能力最大 跨徑可以達(dá)到1000m以上 懸索橋由主纜 塔架 加勁梁和錨碇組成 6 3 5懸索橋 世界最大跨懸索橋 日本明石海峽大橋 1998年建成1991m 6 3 5懸索橋 江陰長江大橋主跨1385m 1999年建成 香港青馬大橋主跨1377m 1997年建成公鐵兩用橋梁 6 3 6綜合體系橋 在工程實(shí)踐中 還采用幾種橋型的組合結(jié)構(gòu) 如梁和拱的組合體系 斜拉索與懸索組合體系等 所有這些組成 目的在于充分利用各種形式橋的受力特點(diǎn) 發(fā)揮其優(yōu)越性 建造出符合要求 外觀美麗的橋梁來 6 4橋墩與橋臺(tái) 橋梁的支承結(jié)構(gòu)為橋臺(tái)與橋墩 由臺(tái) 墩 帽 臺(tái) 墩 身和基礎(chǔ)組成 橋臺(tái)是橋梁兩端橋頭的支承結(jié)構(gòu) 是道路與橋梁的連接點(diǎn) 橋墩是多跨橋的中間支承結(jié)構(gòu) 6 4橋墩與橋臺(tái) 6 4 1橋墩的類型橋墩的作用 是支承在它左右兩跨的上部結(jié)構(gòu)通過支座傳來的豎直力和水平力 根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式可分為 1 實(shí)體式 重力式 橋墩2 空心式橋墩3 樁 柱 式橋墩 橋墩示例 a 重力式 b 構(gòu)架式 c x形 d y形 e v形 f 柱式 g 雙柱式 h 單柱式 6 4橋墩與橋臺(tái) 各類橋墩特點(diǎn) 1 實(shí)體式 重力式 橋墩依靠自身重量來平衡外力而保持穩(wěn)定 適宜荷載較大的大 中型橋梁 或流水 漂浮物較多的江河之中 缺點(diǎn) 圬工體積較大 因而其自重大 阻水面積也較大 6 4橋墩與橋臺(tái) 2 空心式橋墩節(jié)省圬工材料 減輕自重 缺點(diǎn) 經(jīng)不起漂浮物的撞擊 6 4橋墩與橋臺(tái) 3 樁 柱 式橋墩一般用于橋跨不大于30m 墩身不高于10m的情況 6 4 2橋臺(tái)的類型 橋臺(tái)是兩端橋頭的支承結(jié)構(gòu)物 是連接兩岸道路的路橋銜接構(gòu)造物 既承受支座傳遞來的豎直力和水平力 還要擋土護(hù)岸 承受臺(tái)后填土及填土上荷載產(chǎn)生的側(cè)向土壓力 我國公路橋梁的橋臺(tái)形式有 實(shí)體式橋臺(tái)常見形式為u型橋臺(tái) 適合于填土高度在8 10m以下 跨度稍大的橋梁 缺點(diǎn) 橋臺(tái)體積和自重較大 埋置式橋臺(tái)一般用于橋頭為淺灘 護(hù)坡受沖刷較小的場(chǎng)合 6 4 2橋臺(tái)的類型 6 5橋梁基礎(chǔ) 橋梁基礎(chǔ)承擔(dān)著橋墩 橋跨結(jié)構(gòu) 橋身 的全部重量以及橋上的可變荷載 橋梁基礎(chǔ)一般比房屋基礎(chǔ)的規(guī)模大 需要考慮的問題多 施工條件也困難 橋梁基礎(chǔ)的類型有剛性擴(kuò)大基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)和沉井基礎(chǔ)等 在特殊情況下也用氣壓沉箱基礎(chǔ) 橋的樁基礎(chǔ) 6 6橋梁技術(shù)的發(fā)展方向 1 大跨度橋梁向更長 更大 更柔的方向發(fā)展 2 新材料的開發(fā)和應(yīng)用 3 在設(shè)計(jì)階段采用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔