大跨度桥梁概论

大跨度桥梁概论
大跨度桥梁概论
Ø 大跨度桥梁的基本类型及应用 Ø 大跨度桥梁的现状和发展趋势 Ø 设计大跨度桥梁需要掌握的基本理论 Ø 国内外大跨度典型桥梁
2
大跨度桥梁的基本类型
梁桥 悬臂梁桥 连续梁桥 上承式拱桥 拱桥 大跨度桥梁 中承式拱桥 下承式拱桥 T型刚构桥 刚构桥 斜腿刚构桥 连续刚构桥 斜拉桥 悬索桥 组合结构 静定结构 超静定结构
8
大跨度桥梁的基本类型及应用——拱桥
拱桥的三种承重方式
9
大跨度桥梁的基本类型及应用——拱桥
上承式拱桥
重庆万州长江大桥
美国那瓦约大桥
10
大跨度桥梁的基本类型及应用——拱桥
中承式拱桥
浙江千岛湖威坪公路大桥
上海卢浦大桥
11
大跨度桥梁的基本类型及应用——拱桥
下承式拱桥
广东深圳彩虹大桥
德国费马恩海峡大桥
12
18
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
Ø 对于同样的跨径，在相同的外力作用下，刚构 桥的跨中正弯矩比一般梁桥要小。 Ø 刚构桥跨中的建筑高度可以做得较小，能尽量 降低线路标高以改善桥的纵坡，当桥面标高已 确定时，可以增加桥下净空 。 Ø 刚构桥通常采用预应力混凝土结构 。
19
大跨度桥梁的基本类型及应用——斜拉桥
7
大跨度桥梁的基本类型及应用——拱桥
Ø 由于拱桥造型优美、跨越能力强，长期以来一直是大 跨径桥梁的主要形式之一 。 Ø 拱桥以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重 构件，对下部结构和基础要求较高 。 Ø 大跨度拱桥一般采用钢筋混凝土或钢材建造。 Ø 按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱和三铰拱，前 二者为超静定结构，后者为静定结构。
30
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的现状——悬索桥
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 9 10 12 13 31 桥 名 明石海峡大桥 舟山西堠门大桥 大贝尔特东桥（Great Belt East） 润扬长江公路大桥南汊桥 恒比桥(Humber) 江阴长江公路大桥 青马大桥 费拉赞诺桥(Verrazana-Narrows) 金门大桥(Golden Gate) 武汉汨逻江长江公路大桥 霍加大桥(Hoga Kusten) 麦金内克桥(Mackinac) 塔盖司桥(Tagus) 主跨 1991 1650 1624 1490 1410 1385 1377 1298.5 1280 1280 1210 1158 1104 桥址 日本本州四国联络线 （神户－鸣门） 中国 丹麦 中国 英国 中国 香港 纽约，美国 旧金山，美国 中国 瑞典 美国 里斯本，葡萄牙 年份 1998 2004 1997 2005 1981 1999 1998 1964 1937 2003 1997 1957 1960
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的发展趋势——索结构方向发展
Ø 特大跨桥梁采用以斜缆为主的空间网状承重体系或采用 悬索加斜拉的混合体系。有多座大型桥梁的方案设计中 采用了协作体系，如土耳其伊兹米特海峡大桥以及我国 的伶仃洋东航道桥。
Ø 采用流线型钢箱或采用轻型而刚度大的复合材料作加劲 梁。 Ø 采用自重小强度高的碳纤维材料做主缆。
28
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的历史
Ø 纵观世界桥梁建筑发展的历史，与社会生产力的发展， 工业水平的提高，施工技术的进步、数学、力学理论的 进展、计算机技术的改革等方面都有关系，尤其和建筑 材料的关系比较密切。 Ø 17世纪中期以前，建筑材料基本上只限于土、石、砖、 木等材料，采用的结构也简单。 Ø 17世纪70年代开始使用生铁，19世纪初开始使用熟铁建 造房屋与桥梁，由于这些材料的本身缺陷，使土木工程 的发展仍然受到限制。
35
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的发展趋势——结构轻型化方向发展
Ø 悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础 上采用开口截面甚至是板，使梁的高跨比大大减 少，非常轻颖。 Ø 拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系；梁桥采用长悬 臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻 型化。
36
大跨度桥梁的现状和发展趋势
32
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的现状——混凝土梁桥
排序 1 2 3 4 4 5 6 6 6 7 8 8 8 8 8 33 桥 名 重庆石扳坡长江大桥复线桥主跨 斯托尔马桥(Stolma) 拉托圣德桥(Raftsundet) 亚松森桥（Asuncion） 虎门大桥辅航道桥 云南元江大桥 门道(Gateway) 瓦洛得（Varodd-2）桥 宁德下白石大桥 隆纳高速泸洲长江二桥 道特（Doutor）桥 斯克夏桥（Skye） Confederation桥 重庆黄花园嘉陵江大桥 重庆马鞍石嘉陵江大桥 主跨 330 301 298 270 270 265 260 260 260 252 250 250 250 250 250 连续刚构 连续刚构 三跨T构 连续刚构 连续刚构 连续刚构 连续梁 连续刚构 连续刚构 连续刚构 连续刚构 带挂梁的T构 连续刚构 连续刚构 结构型式 桥址 中国 挪威 挪威 巴拉圭 中国 中国 澳大利亚 挪威 中国 中国 葡萄牙 英国 加拿大 中国 中国 年份 2004 1998 1998 1979 1997 2003 1985 1994 2003 2001 1991 1995 1997 1999 2002
16
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
斜腿刚构桥
石太客运专线孤山大桥
荷属安的列斯 朱丽安娜女王桥
17
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
Ø T形刚构便于施加预应力，在两个伸臂端上挂 梁后可做成很大跨度的刚架，在要跨越深水、 深谷、大河急流的大跨桥梁中常被应用 。 Ø 连续刚构桥有较好的抗震性能 。 Ø 斜腿刚构造型轻巧美观，当建造跨越陡峭河岸 和深邃峡谷的桥梁时，采用这类刚架型式往往 既经济又合理 。
Ø 在吊索的悬吊下，加劲梁相当于多个弹性支承上的连 续梁，弯矩显著减小；吊索将主梁的重力传递给主 缆，承受拉力；桥塔将主缆支起，主缆承受拉力，并 被两侧的锚碇锚固；桥塔承受主缆的传力，主要受轴 向压力，并将力传递给基础。 Ø 悬索桥的刚度最小，属于柔性结构，在车辆荷载作用 下，悬索桥将产生较大的变形。另外，悬索桥风致振 动及稳定性在设计和施工中也需予以特别的重视。
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的现状——斜拉桥
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 桥 名 苏通大桥 昂船州大桥 多多罗桥（Tatara） 诺曼底桥（Normandie） 南京长江三桥 南京二桥南汊桥 武汉白沙洲长江大桥 青州闽江大桥 上海杨浦大桥 中央名港大桥 上海徐浦大桥 主跨 1088 1018 890 856 648 628 618 605 602 590 590 桥址 中国 中国，香港 日本本州四 国联络线 法国 中国 中国 中国 福州 上海 日本 上海 年份 2003 2004 1999 1995 2005 2001 2000 2001 1993 1996 1997 备注 混合梁 混合梁 主跨钢箱，两端混凝土梁 主跨钢箱，其余混凝土梁 “人”字弧线形钢塔斜拉桥，主 梁钢箱 钢箱梁 钢箱梁，两端87m混凝土梁 钢与混凝土结合梁 钢与混凝土结合梁 钢箱梁 主跨结合梁，边跨混凝土梁
25
大跨度桥梁的基本类型及应用——悬索桥
地锚式悬索桥
湖南矮寨大桥
丹麦大海带桥
26
大跨度桥梁的基本类型及应用——悬索桥
自锚式悬索桥
浙江杭州江东大桥
辽宁朝阳麒麟大桥
27
大跨度桥梁概论
Ø 大跨度桥梁的基本类型及应用 Ø 大跨度桥梁的现状和发展趋势 Ø 设计大跨度桥梁需要掌握的基本理论 Ø 国内外大跨度典型桥梁
29
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的历史
Ø 19世纪中叶钢材的出现，及其后出现的高强度钢材，使 桥梁工程的发展获得了第一次飞跃，跨度不断加大。 Ø 20世纪初，钢筋混凝土的应用，以及30年代兴起的预应 力混凝土技术，使得桥梁建设获得了廉价、耐久、刚度 和承载力均很大的建筑材料，从而推动了桥梁的发展产 生第二次飞跃。 Ø 20世纪50年代以后，随着计算机技术和有限元技术的迅 速发展，使得人们能够方便地完成过去不可能完成的大 规模结构计算，这使桥梁工程的发展获得了第三次飞 跃。
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
Ø 刚构桥的外形与梁桥相似，但刚构桥的上部结构 与下方支脚部分是完全刚结在一起的。 Ø 刚构桥是梁和柱(或竖墙)整体结合的桥梁结构。 Ø 在竖向移动荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处 有水平推力，受力状态介于梁桥和拱桥之间 。 Ø 刚构桥一般可采用T形刚构桥、连续刚构桥、斜 腿刚构桥三种类型。
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的现状——混凝土拱桥
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 34 桥 名 上海卢浦大桥 新海峡桥New River Gorge 贝永桥Bayonne 悉尼港桥 重庆巫山长江大桥 万县长江大桥 克尔克桥 弗里芝特桥Fermont 益阳茅草街大桥 曼港桥Port Maun 广州丫髻沙大桥 塔歇尔桥Thatcher 南宁永和大桥 拉比奥莱特桥Livio Lotte 贵州江界河大桥 主跨 550 518 504 503 460 420 390 383 368 366 360 344 338 335 330 拱肋 钢箱 钢桁架 钢桁架 钢桁架 钢管混凝土 钢骨混凝土箱拱 混凝土箱形拱 钢拱 钢管混凝土拱 钢拱 钢管混凝土 钢拱 钢管混凝土拱 钢拱 混凝土拱 桥址 中国 美国 美国 澳大利亚 中国 中国 前南斯拉夫 美国 中国 美国 中国 巴拿马 中国 加拿大 中国 年份 2003 1977 1931 1932 2005 1997 1980 1973 2006 1964 2000 1962 2002 1967 1995
21
大跨度桥梁的基本类型及应用——斜拉桥
独塔斜拉桥
天津塘沽海河大桥
湖北沪蓉西高速清江大桥
22
大跨度桥梁的基本类型及应用——斜拉桥
双塔斜拉桥
法国诺曼底大桥
湖北武汉天兴洲大桥
23
大跨度桥梁的基本类型及应用——斜拉桥
多塔斜拉桥
香港汀九桥
瑞士桑尼伯格桥
24
大跨度桥梁的基本类型及应用——悬索桥
Ø 现代悬索桥通常由桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁 及鞍座等部分组成。
Ø 斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成，属于高次 超静定结构 。 Ø 基本特点：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。
20
大跨度桥梁的基本类型及应用——斜拉桥
Ø 由于拉索提供多点弹性支承，使其主梁弯矩、挠度 显著减小，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而且 使结构自重减轻，节省材料，使得斜拉桥的跨越能 力大大增强。 Ø 常用的斜拉桥是三跨双塔式结构，但独塔双跨形式 也常见。 Ø 在横桥向，斜拉索一般按双索面布置，也有采用中 央布置的单索面结构。
大跨度桥梁的发展趋势——新材料的开发应用
Ø 新材料具有高强、高弹模、轻质的特点。 Ø 研究超高强硅灰和聚合物混凝土。 Ø 研究高强双向钢丝钢纤维增强混凝土、纤维材料。 Ø 取代目前钢和混凝土材料还有相当长的路要走。
37
大跨度桥梁的现状和发展趋势
大跨度桥梁的发展趋势——预应力技术的应用
Ø 部分预应力在公路桥梁中得到较广泛的采用，不仅 允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开 裂。 优点：
13
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
(a) 受力示意 (b) 计算简图 (c) T形刚构桥 (d) 连续刚构桥 (e) 斜腿刚构桥
14
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
T形刚构桥
桂林雉山漓江大桥
保阜高速跨京广铁路桥
15
大跨度桥梁的基本类型及应用——刚构桥
连续刚构桥
湖南沅陵沅水大桥
云南昭待高速牛栏江特大桥
3
大跨度桥梁的基本类型及应用——梁桥
4
大跨度桥梁的基本类型及应用——梁桥
悬臂梁桥湖北汉阳黄陵矶桥加拿大魁北克大桥5
大跨度桥梁的基本类型及应用——梁桥
连续梁桥
云南六库怒江大桥
上海崇启大桥
6
大跨度桥梁的基本类型及应用——梁桥
连续梁桥的施工方法 Ø 满堂支架施工 Ø 逐孔施工 Ø 悬臂施工 Ø 顶推施工 Ø 简支变连续施工 除满堂支架施工一次落架法的连续梁桥可按成 桥结构进行分析外，其余几种施工方法的连续梁 桥，都存在一个所谓的结构体系转换和内力叠加的 问题。