桥梁工程(课件整理)

第一章绪论
（1）桥梁的组成及各部分作用
桥梁的定义：供铁路、道路、管线、行人等跨
越河流、海湾湖泊、山谷或其它交通线路等障
碍时使用的建筑结构称为桥。

桥梁由四个基本部分组成：上部结构、下部结
构、支座和附属设施。

上部结构：又称桥跨结构或桥孔结构，是路线
遇到障碍而中断时，跨越障碍并直接承受车辆
和其它荷载的结构物，包括承载结构和桥面系。

下部结构：通常包括桥墩、桥台和基础，亦称主体工程。

桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载等传至基础的结构物，基础是承受桥墩（台）全部荷载并传至地基的底部结构部分。

支座：为了保证桥跨结构能够将荷载传递到墩台，某些桥梁需在桥跨结构与桥墩或桥台支撑处设置传力装置，即支座。

附属结构：在桥梁主体结构之外，根据需要修建的其它结构物，包括锥形护坡、护岸、导流结构物、防撞设施等附属工程。

相关常用专业术语
正桥与引桥：跨越主要障碍物的桥跨称为正桥，把较高的正桥与较低的路堤以合理的坡度连接起来的这部分桥梁称为引桥。

水位
低水位：水位变动的河流，在枯水季节的最低水位。

高水位：在洪峰季节中的最高水位。

设计洪水位：桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的水位。

设计通航水位：在通航河流，满足正常通航净空要求的最高水位。

孔径/跨径
净孔径：对于梁式桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩（台）之间的净距；对于拱式桥是每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。

总孔径（L）：各孔净孔径的总和，它反映桥下宣泄洪水的能力。

计算跨径：对于设有支座的梁桥，是指桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；对于拱式桥，是指桥跨两相邻拱脚截面重心之间的水平距离。

桥梁结构的力学计算是以计算跨径为基准的。

标准跨径：对于梁式桥，公路是指两相邻桥墩中线之间的距离，或桥墩中线与桥台背前缘之间的距离；铁路梁式桥是指梁两端支座中线之间的距离；对于拱桥、箱涵、圆管涵则是指净跨径。

桥高
桥梁高度：简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或是桥面与桥下线路路面之间的距离。

桥下净空：是指设计洪水位或设计通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。

建筑高度：是指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。

容许建筑高度：是指公路或铁路定线中所确定的桥面或轨顶标高与通航净空顶部标高之差。

桥梁分类
按桥梁规模分类
我国的规范
《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60—2004）：
特大桥：多孔跨径总长> 1000m，单孔跨径≥150m
大桥：1000m ≥多孔跨径总长≥100m，150m ≥单孔跨径≥40m
中桥：100m >多孔跨径总长> 30m ，40m > 单孔跨径≥20m
小桥：30m≥多孔跨径总长≥8m ，20m > 单孔跨径≥5m
涵洞：单孔跨径<5m
多孔跨径总长——梁式桥、板式桥系指多孔标准跨度的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间的距离；其他形式桥梁为桥面系行车道长度。

按桥梁规模分类，《铁路桥涵设计基本规范》（TB10002.1—2005）：
特大桥：桥长500m以上；大桥：桥长100m以上至500m；中桥：桥长20m以上至100m；小桥：桥长20m及以下
桥长——梁桥系指桥台挡砟前墙之间的长度；拱桥系指拱上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度；刚架桥系指刚架顺跨度方向外侧间的长度。

按结构体系分类
梁式桥：简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥
拱式桥：铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱、钢管混凝土拱、劲性刚架拱
刚架桥：门式刚架、斜腿刚构
悬索桥
组合体系桥：系杆拱、梁拱组合体系、斜拉桥、部分斜拉桥
梁式桥：在竖向荷载作用下支座只产生竖向反力，梁部结构只受弯、剪，不承受轴向力。

拱式桥：在竖向荷载作用下，支座处产生竖向、水平反力和弯矩。

拱主要承受压力，适用钢筋混凝土材料。

刚架桥：在竖向荷载作用下，墩顶有竖向反力和水平反力，无铰刚架还有支撑弯矩。

刚架以承受弯矩为主，兼受轴力和剪力。

悬索桥：在竖向荷载作用下，缆索主要承受拉力，再通过锚碇和索塔传给地基。

组合桥1--斜拉桥
它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。

塔柱基本上以受压为主。

跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。

由于同时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压构件。

斜拉桥属高次超静定结构。

主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。

存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩(或应力)最小。

在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。

梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。

塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。

组合桥2—梁拱组合
组合桥3—系杆拱桥
系杆拱桥一般由拱肋、吊杆或立柱、系杆、行车道梁（板）及桥面系等组成。

成为外部静定体系
系杆/梁平衡了拱的水平推力
（一）高速铁路特点：（1）行车速度快；（2）技术标准高；（3）站间距离长；（4）参数限制严格；（5）曲线半径大
（二）高速铁路桥梁特点：（1）桥梁数量多；（2）混凝土桥梁多；（3）结构耐久性好，桥梁便于检查、维修
（4）限制纵向力作用下结构产生的位移，避免桥上无缝线路出现过大的附加应力；（5）结构要有足够大的刚度
（6）高架车站桥较多；（7）全面采用无砟轨道是客运专线发展趋势。

1、桥梁设计的基本原则：使用上的要求；经济上的要求；安全上的要求；美观上的要求；环保上的要求。

在满足功能的前提下，做到结构安全、经济上合理、具有一定的审美价值、与环境协调。

2、桥梁设计的主要内容：桥位选择；确定桥梁必需的长度和高度；选择合理的桥梁结构形式并拟定桥跨及墩台基础方案，即选择桥式及初拟结构尺寸；对桥跨、墩台、基础进行结构设计，确定桥梁各部分的合理尺寸，保证桥梁在强度、刚度及稳定性方面的要求；施工图设计。

3、桥梁设计的基本程序(大桥)：前期工作，预可行性研究报告与可行性研究报告的编制；初步设计；技术设计；施工图设计.
几种代表的桥梁设计规范,我国铁路桥梁规范
1.铁路桥涵设计基本规范（TB100
2.1－2005）
2.铁路桥涵钢结构设计规范（TB1002.2－2005）
3.铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范（TB1002.3－2005）
4.铁路桥涵混凝土和砌体结构设计规范（TB1002.4－2005）
5.铁路桥涵地基和基础设计规范（TB1002.5－2005）
6.铁路桥涵施工规范（TB 10203－2002）
我国公路桥梁规范
1.公路桥涵设计通用规范（JTG D06--2004）
2.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范（JTG D06--2004）
3.公路桥涵地基与基础设计规范（JTJ 024--85）
4.公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ 025--86）
5.公路桥涵施工技术规范（JTJ 041--2000）
国外规范
英国桥规BS5400（BS－British Standard,钢桥、混凝土桥及结合桥）
美国公路桥规(AASHTO――American Association of State Highway and Transportation Officials）
（1）荷载分类,公路作用/荷载分类
永久荷载：亦称恒载，在设计使用期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比忽略不计。

包括：结构自重、桥上附加恒载（桥面、人行道及附属设备）、作用于结构上的土重及土侧压力、基础变位影响力、水浮力、混凝土收缩和徐变的影响力等。

对于预应力结构：按正常使用极限状态设计时：预加应力属永久荷载；按承载能力极限状态设计时：预加应力不作为荷载，而将预应力筋作为结构抗力的一部分。

但在超静定结构中，仍需考虑预加力引起的次次效应。

可变荷载：设计使用期内其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。

包括：汽车（含冲击力、离心力），平板挂车，履带车，汽车引起的土侧压力，制动力或牵引力；人群荷载；风力、温度力、流水压力、水压力和施工荷载等。

偶然荷载：在设计使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值将很大且持续时间很短的荷载。

包括：船只或漂流物（排筏等）撞
击力，地震荷载和汽车撞击作用。

公路桥梁规范关于车辆荷载的规定：
（1）汽车荷载分为公路-I级和公路-Ⅱ级两个等级，各级公
（2）汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成，桥梁结构的整体
计算采用车道荷载；桥梁结构的局部加载、涵洞、桥台和挡
土墙土压力等的计算采用车辆荷载；车辆荷载与车道荷载的
作用不得叠加。

车道荷载加载规定：
公路-I级车道荷载的均布荷载标准值为10.5kN/m；集中荷载标准值按以下规定选取：桥梁计算跨径小于或等于5m时取180kN；桥梁计算跨径等于或大于50m时取360kN；桥梁计算跨径在5~50m之间时，集中荷载标准值采用直线内插求得。

计算剪力效应时，上述集中荷载标准值应乘以1.2的系数。

公路-II级车道荷载的均布荷载标准值和集中荷载标准值按公路-I级车道荷载的0.75倍采用。

铁路列车引起的活载包括列车(机车和车辆)重量、冲击力、离心力、列车活载引起的土压力、列车引起横向摇摆力等。

公路关于人群荷载的规定：设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时，应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力。

一般公路桥梁的人群荷载规定为：50m及以下3kN/m2，150m及以上3.5kN/m2 ，中间内插，对于跨径不等的连续结构按最大跨计。

城市郊区行人密集地区一般为:1.15倍
可根据实际情况或参照所在地城市桥梁设计的规定予以确定。

设计人行道道砟桥面和明桥面4.0kN/m2。

设计主梁时，不同时计，特殊时计及。

人行道板还应按竖向集中荷载1.5kN检算。

主要内容
桥面构造；桥面布置；桥面铺装和横坡；桥面防水层；排水系统；桥梁伸缩缝；人行道、栏杆、护栏、灯柱
桥面构造：行车道铺装；排水防水系统；人行道（或安全带）；栏杆；护栏；缘石；照明灯具；伸缩缝。

桥面构造的基本要求：桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用，其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影响到桥梁的使用功能。

桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑，根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定。

（2）桥面布置：
1、普通铁路有砟桥面：普通铁路混凝土梁桥面包括道床、排水防水系统、人行道、栏杆和伸缩缝等；普通铁路的道床如下图所示，道床由道砟槽板（桥面板）、挡砟墙、内边墙和端边墙组成。

道床的作用为：减弱列车对桥梁的冲击作用；缓和列车的振动；防止枕木位移；将车轮集中荷载分布到梁顶面；调整轨底的标高。

挡碴墙的作用是挡住道碴。

防水层的设置：为防止雨水渗入梁体引起钢筋锈蚀和混凝土冻胀开裂或侵蚀，损害梁的耐久性，桥面板顶面做成排水坡，并在其上铺设防水层。

横向排水坡有两种设置形式：一种是在道碴槽顶面铺垫三角垫层，形成横坡；另外一种是将桥面板做成倾斜面，形成横坡以省去垫层。

梁缝处理梁缝包括梁与梁、梁与台之间的横向伸缩缝及两片梁之间的纵向构造缝。

铁路桥梁缝处理比较简单，是纵横向梁缝处理构造：在梁缝上设置铁盖板或钢筋混凝土盖板，板下隔一定距离焊有短钢筋，以防止盖板移位。

如梁缝较宽，可以焊两排钢筋。

（3）桥面铺装：公路桥面铺装的作用：保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎或履带的直接磨耗；防止主梁遭受雨水的侵蚀；对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用。

铁路桥面铺装（又称道床）的作用：减弱列车对桥梁的冲击作用；缓和列车的震动；防止枕木位移；将车轮集中荷载分不到梁顶面；调整轨底的标高
桥梁伸缩，使用要求：在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自有伸缩变形；施工和安装方便，其部件要有足够的强度，且应与桥梁结构连为整体，牢固可靠；车辆行驶应平顺，无突跳与噪音；具有能够安全排水和放水的构造，能防止雨水和垃圾泥土等杂物深入阻塞；养护、检查、修理、清除污物都要简易方便
伸缩缝类型：对接式伸缩缝；钢制支承式伸缩缝；组合剪切式（板式）橡胶伸缩缝；模数支承式伸缩缝；无缝式（暗缝型）伸缩缝。

第二章混凝土简支梁桥
一、铁路混凝土简支梁桥
构造：横隔板、钢筋、道砟槽板
设计与计算：尺寸的拟定、内力计算
预应力混凝土简支梁桥：先张梁、后张梁
二、公路混凝土简支梁桥
构造：横向联结
横向分布系数的计算
（一）杠杆原理法：忽略主梁之间横向结构的练联系作用。

适用于支座处求解。

（二）偏心压力法：把横梁当做支承在各片主梁上的连续刚体，适用于具有中横隔梁的窄桥跨中求解横向分布系数。

设计和计算：桥面板：双向板、单向板、悬臂板、铰接悬臂板。

三、桥梁支座：
（一）作用和分类
第三章预应力混凝土连续梁桥及刚架桥
一、特点
二、布置与构造
三、设计计算内容：计算次内力及预应力损失的计算等
四、连续梁的施工：支架、悬臂、顶推、逐孔、移动模架、转体等。

五、内力计算：次内力的概念及引起次内力原因。

六、刚架桥的概念及受力特点。

第四章拱桥
一、基本受力特点
二、组成和分类
三、构造
四、拱桥设计：跨度与矢跨比的概念以及与水平推力的关系等。

拱轴线的概念以及合理拱轴线的形式等。

五、拱桥施工：支架、无支架：缆索吊装、悬臂、转体、劲性骨架
第五章斜拉桥
一、基本受力特点
二、组成和分类
三、构造与布置：
四、构造设计：
五、斜拉桥施工：
第六章悬索桥
一、基本受力特点
二、组成：主缆、桥塔、锚碇、吊索、加劲梁、鞍座等。

三、构造与布置：
四、构造设计：
五、施工：
第七章墩台与基础
一、作用：承受上部结构的荷载，并通过基础将此荷载及其本身的重量传到基础上。

二、组成：墩台帽、墩台身、基础。

三、桥墩类型及特点：
四、桥台类型及特点：
五、基础类型及特点：。