大跨度桥梁作业2

一、简述桥梁的分类及主要特点

按用途分类：公路桥、城市桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、管道桥、机场跑道桥等；

按材料分类：木桥、石桥、混凝土桥、钢桥、组合桥与复合桥、圬工桥等；

按跨径分类：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞；

按平面形状分类：正桥、斜桥、曲线桥；

按结构类型分类：梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥等。

1、梁桥

在竖向荷载作用下无水平反力，以受弯为主；

梁内产生的弯矩最大，需要抗弯能力强的材料来建造；

简支桥梁结构简单，施工方便，对地基承载力要求也不高，适用跨径在50m以下；

跨径较大时可修建悬臂式获连续式梁桥。

2、拱桥

跨越能力较大，外形美观；

在竖向荷载作用下，墩台将承受水平推力；

与同跨径梁相比，拱的弯矩和挠度小得多；

可用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土等来建造。

3、刚构桥

主要承重结构是梁和柱整体结合在一起的刚架结构，梁和柱的连接处具有很大刚性；

受力特点介于梁与拱之间，竖向作用下，梁部主要受弯，柱脚处也有水平反力；

跨中正弯矩小于梁桥，跨中建筑高度可较小。

4、斜拉桥

由承压的塔、受拉的索与受压弯的梁体组合而成；

主梁截面较小，跨越能力大；

刚度大，抗风能力较好；

自锚体系，在大跨径桥梁中造价较低；

可用悬臂施工工艺，施工不妨碍通航。

5、悬索桥

由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成；

主缆具有非常合理的受力形式，截面设计容易；

结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越特大跨度，经济跨径在500m以上；

桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力，并将其传递到下部墩及基础；

悬索为柔性结构，刚度小，易产生较大的挠曲变形；

在风荷载等动荷载作用下易产生振动。

二、悬索桥、斜拉桥、大跨度拱桥的组成构件有哪些？三种桥的受力特点如何？

有何本质区别？

1、组成构件

悬索桥：主缆、加劲梁、塔柱、吊杆、锚碇、索鞍等；

斜拉桥：主梁、索塔、斜拉索；

大跨拱桥：主拱圈、拱座、墩台、拱上建筑。

2、受力特点

悬索桥：

a桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力，并将其传递到下部墩及基础；

b主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，使主缆维持一定的几何形状；

c主缆是几何可变体，主要承受张力，可通过自身几何形状的改变来影响体系平衡，具有大位移的力学特征；

d恒载状态下，主塔基本无弯曲内力，恒、活载及地震荷载作用下，主塔正负弯曲包络图基本对称或正负弯矩包络按某一比例分配。

斜拉桥：

a依靠固定于索塔的斜拉索支承梁跨，梁似多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索的间距有关。

b斜拉索直接锚于主梁上，称自锚体系，

c拉索承受巨大拉力，拉索的水平分力使主梁受压，因此塔、梁均为压弯构件。

d由于斜拉桥的主梁通过拉紧的斜索与塔直接相连，增加了主梁抗弯、抗扭刚度

大跨拱桥：

a简单体系拱中，桥面系是局部承力与传力构件，是有推力拱，在竖向荷载作用下，支承处不仅有竖向反力，还有水平推力，使拱体内的弯矩大为减小，所以拱是以受压为主的压弯构件。

b组合体系拱桥中，桥面系的纵梁与主拱圈共同受力，可分为有推力拱或无推力拱。

c刚架系杆拱中拱肋与桥墩固结，不设支座，系杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，对拱施加预应力以抵消拱的大部分水平推力。

3、本质区别

a结构组成方面：斜拉桥和悬索桥都是由梁、塔、索组成的结构体系，拱桥则是由拱圈、拱上建筑及台座组成的支撑体系。

b力的传递方面：斜拉桥为：主梁—拉索—桥塔—基础，悬索桥为：主梁—吊杆—主缆—锚锭（地锚式）；拱桥则是由拱圈向拱脚传递竖向力水平力及部分弯矩。

c锚固体系方面：斜拉桥是自锚体系，而悬索桥主要是地锚，需要昂贵的锚碇。

d主梁方面：斜拉桥的拉索有水平分力与竖向分力，使主梁处于一种压弯状态；悬索桥的主梁从静力角度来讲主要是起传递荷载的主用，主梁以受弯为主；拱桥的主拱圈则以受压为主。

e结构刚度方面：斜拉桥的主塔、主梁和拉索就形成一个三角形，这在结构上是一个比较稳定的结构；悬索桥的几何非线性特点强，主缆是几何可变体，主要承受张力，具有较大位移，因此悬索桥刚度较小。

f跨径方面：800米以上悬索桥就显示出很好的经济性了。在600米以内斜拉桥还有很有优势的。

三、谈谈对我国桥梁技术力量的认识

1、桥梁工程的院士及主要成就

李国豪：国际著名力学和桥梁专家，2005年卒，享年92岁。

他在16岁时未读完高中就只身去上海考入同济大学。后赴德国留学，期间不到一年，他就凭借其对悬索桥的独到研究，以优秀论文《悬索桥按二阶理论的实用计算方法》获工学博士学位。论文在桥梁工程界引起极大反响，２６岁的李国豪从此以“悬索桥李”而闻名于世。

从70年代开始，李国豪结合工程实际，致力于公路桥梁荷载横向分布的研究，并在这一时期内写成专著《公路桥梁荷载横向分布计算》，后又推广研究拱桥、曲线桥和斜梁桥的荷载横向分布，获得成功。

1982年，在南浦大桥设计、建设中他担任了专家组组长，带领同济大学桥梁系的教师和科技人员，积极参与解决工程中的理论和技术问题，为大桥建设作出了很大贡献。

李国豪凭借他在桥梁建筑学上的卓越才能，不遗余力地为中国桥梁事业默默奉献。除武汉长江大桥、南京长江大桥外，经他设计建成的桥梁还有江阴长江大桥、虎门珠江大桥、汕头海湾大桥、长江口交通通道、杭州湾交通通道、琼州海峡交通通道、伶仃洋大桥等。

项海帆：著名桥梁及结构工程专家，1987年，曾致信上海市市长江泽民，为中国桥梁界赢得了南浦大桥的设计自主权，并按同济大学提出的结合梁斜拉桥方案实施。随后负责南浦大桥科研总承包，并主持该桥风洞试验研究。

长期从事桥梁工程的教学与科研，研究方向为桥梁结构理论与工程控制、桥梁结构稳定与振动问题。近些年来主要侧重于大跨度桥梁抗风、高耸结构与高层建筑抗风等方面的研究。在桥梁颤振与抖振分析、桥梁结构动力特性、桥梁风致振动与控制及大跨桥梁抗风设计等方面取得了许多研究成果。近20年来主持承担了我国绝大部分大跨桥梁的抗风研究，为我国的大桥建设作出了重大贡献。是我国大跨度桥梁抗风研究的开拓者和我国风工程学科的主要学术带头人。他多次应邀请担任国际桥梁及结构工程协会（IABSE）、国际风工程会议和亚太地区风工程会议的学术委员会委员，并做特邀报告，从而确立了中国桥梁及其抗风研究在国际桥梁工程和风工程工程界的地位。

林元培：桥梁专家。曾任上海市政工程设计研究院总工程师、中国土木工程学会市政学会副主任。现任上海市政工程设计研究总院资深总工程师。

在40多年的桥梁工程设计和桥梁理论研究中，他设计或主持设计的大跨度桥梁达20余座，中小桥梁有上百座，涵盖了各种桥型，获得了无数的荣誉。

在上海杨浦大桥的设计过程中，他大胆地提出了全新的理论———“空间结构稳定理论”。杨浦大桥建成时，不仅跨度为当时的世界第一，在造型上创造了许多的世界第一。他主持设计的上海卢浦大桥建成后，也创造了世界造桥史上的多项第一。打破中国世界纪录协会多项世界纪录。

在创造了无数的奇迹之后，他又拿出了新作品———东海大桥，该桥是我国第一座真正意义上的外海跨海大桥，全长32.5公里。

主持设计的主要工程有：嘉陵江石门大桥、上海南浦大桥、上海杨浦大桥、上海徐浦大桥、上海卢浦大桥、重庆李家沱长江大桥、东海大桥、莆田木兰溪特大桥等。

范立础：2001年当选为中国工程院院士。

范立础教授四十余年来长期从事教学、科研工作。在桥梁结构设计理论和桥梁抗震领域