《桥梁工程》教案(word,85页)

《桥梁工程》教案目录第一章绪论 (3)第二章桥梁总体规划和设计原则、程序 (7)第三章作用及作用效应组合 (9)第四章桥面布置与桥面构造 (13)第五章混凝土简支梁桥 (16)第六章圬工和钢筋混凝土拱桥 (36)第七章混凝土连续梁桥 (57)第九章桥梁支座 (70)第十章桥梁墩台 (74)第一章绪论本章主要讲述国内外桥梁建设的发展历史以及桥梁的分类与组成，要求学生重点掌握桥梁的分类方法、各组成部分名称与作用。

1.1 概述1.1.1 桥梁地位和作用（1）桥梁：当道路通过河流、山谷或与其他路线交汇时，所修建的人工结构物，即道路为跨越障碍物所建造的结构物，成为桥梁（涵洞）。

（2）地位和作用：桥梁是道路的重要组成部分，是确保道路畅通的重要环节，在造价上，桥涵一般占道路总造价的10%-20%,而且大桥往往是道路、公路建设控制工程和施工的关键。

在政治、经济和国防上有重要意义，同时与建桥地区经济、工业发展、农业、人民生活等密切相关。

1.1.2 中国桥建史中国是四大文明古国之一，在世界桥建史上写下了不少光辉灿烂的篇章。

我国古代桥梁不但数量惊人，而且类型丰富多彩，几乎包含了近代桥梁中的最主要类型。

（1）史料记载：周文王时代，渭河上架设过大型浮桥；公元35年东汉光武帝时，在今宜都和宜昌之间修建了横跨长江的浮桥。

（2）春秋战国时期：黄河流域遍布梁式木桥。

（3）我国是最早有吊桥的国家：唐朝中期，我国由竹索、藤索发展到用铁链建造吊桥，西方在16世纪才开始建造铁链吊桥，晚中国近千年。

四川泸定县的大渡河铁索桥（1706年）：桥跨100M ，宽2.8M，13条锚固于两岸的铁索组成；四川灌县的安澜竹索桥：全长340M ，8孔，最大跨径61M，由24根竹索组成。

（4）石桥：天然石料加工而成，遍布全国各地，数量在古代居首。

其中：石梁桥（代表）：○11053-1059年，福建泉州的万安桥：长800多米，47孔以磐石铺遍桥位江底，匠心独运的用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体，世界上绝无仅有的造桥方法。

○21240年，福建漳州虎渡桥：长335米，某些石梁长23.7米，宽1.7米，高1.9米，重达200多吨。

历史记载：利用潮水涨落浮运架设。

石拱桥（代表）：○1河北赵县的赵州桥：隋大业初年，李春所创。

空腹式圆弧形石拱桥，净跨37.02米，宽9米，拱矢高7.23米。

像这样的敞肩拱桥，欧洲19世纪中叶才出现，晚1200年。

（5）组合式梁桥：1169年，广东潮安县湘子桥：长517.95米，19孔，上部有石拱、木梁、石梁等多种形式。

中间有18条浮船组成长97.3米的开合式浮桥。

历史上最早的开合式桥，石桥之长，石墩之大，桥型之多，施工条件之难，工程历时之长均为古代建桥史上罕见。

（6）1840年鸦片战争后至新中国成立：桥梁建设大部分是外国投资，洋人设计，外商承包。

解放前，公路桥梁多为木桥，年久失修，破烂不堪。

当时我国修建的公路钢架桥，吊桥和钢筋砼拱桥等，与当时世界水平相比相去甚远。

（7）新中国成立后：桥梁建设突飞猛进，修复和加固了许多老桥，又修建了大量新桥。

○11957年，武汉长江大桥，“一桥飞架南北，天堑变通途”。

公路铁路两用桥全长1670.4米，正桥三联3×128m，连续钢桁梁，双线铁路，上层公路桥面宽18米，两侧各设2.25米人行道。

○2 1969年，南京长江大桥，我国自行设计、施工、建造，国产高强钢筋。

公铁两用桥，上层公路，下层铁路。

铁路部分全长6772米，公路部分全长4589米。

正桥除北岸第一孔为128米简支钢桁梁外，其余9孔3联3×160米的连续钢桁梁。

我国建桥技术达到国际水平。

我国桥梁史上一个重要标志。

○31958年以来：因地制宜修建了大量的石拱桥，有的跨径已超过100米，1969年我国首创双曲拱桥，最大跨径达到150米。

全国各地建造了许多各具特色的拱桥。

在拱桥施工技术方面，除了有支架施工，对于大跨径拱桥，广泛采用了无支架施工。

钢筋砼与预应力砼梁式桥，刚架桥获得了很大进展。

中小型梁式桥设计实现了标准化，跨径进一步增大，施工技术越来越先进。

最近几年，一些适合大跨度的桥梁型式相继建成。

（8）进一步发展：材料多样化，桥型多样化，大跨度，施工机械化，设计标准化，电算化，管理科学化。

1.1.3 国外桥建史早在罗马时代，欧洲的石拱桥艺术在世界桥梁史上抒写了灿烂的篇章。

意大利文艺复兴后，特别是18世纪工业革命，促进了工业的发展，促进了桥建技术方面的空前发展。

（1）圬工拱桥：1855年起法国建造了第一批应用水泥砂浆砌筑的拱桥。

1899-1903年在卢森堡建成了跨度为84米的石拱桥。

1870年德国建造了一批水泥砼拱桥。

1946年瑞典建成了目前世界上跨度最大的石拱桥。

（2）钢筋砼拱桥：从19世纪末到20世纪50年代，钢筋砼拱桥无论在跨度，结构体系和主拱圈界面形式上均有很大发展。

1873年法国的约瑟夫莫尼尔首创建成了跨度为390米的柯尔克大桥。

（3）钢筋砼和预应力砼梁桥：从小跨径到大跨度发展，钢筋砼梁桥自重大，跨度小。

预应力砼桥发展较快：1928年法国福莱西奈将预应力技术付诸实施，1948年，法国用预应力修复了马恩河上的五座桥梁。

1952年，西德莱茵河上的沃伦姆斯桥；1962年，莱茵河上的本道尔夫桥，悬臂施工，中跨208米；1976年，日本连续钢架桥－浜名大桥，55米+140米+240米+140米+55米；1980年菲律宾的科勒－巴贝尔塞浦桥，中跨240.8米。

连续梁桥，采用顶推法施工。

（4）吊桥和斜拉桥：世界上第一座有钢筋砼主梁的斜拉桥为1925年西班牙的跨越谭伯尔河的水道桥，跨度60.35米。

1962年，委内瑞拉马拉开波湖大桥，预应力砼斜拉桥，主桥跨径160+5×235+160（M）；西班牙的路那巴里噢斯桥，中跨跨径440米，采用双面辐射型密索布置，斜拉桥；1937年，美国旧金山金门大桥，主跨达1280米，钢吊桥。

（5）国外桥建发展方向：材料：砼向轻质、高强、耐久方面发展（高性能砼）；预应力筋，高强、低松弛、耐腐蚀、强粘结、便于拼接。

施工方法：快速简便，工业化制造，采用大型架设、起吊机具。

设计方面：40米跨度以内，趋于标准化，80米以上和稍大跨度，重点采用个别优化设计和构造方案，以利于总结经验，不断提高经济指标。

设计理论：容许应力→极限状态→概率极限状态；简化平面设计→空间立体→优化设计1.2 桥梁的组成和分类1.2.1 桥梁的基本组成部分和作用（1）基本组成和作用○1上部结构（又称桥跨结构）：线路中断时跨越障碍的建筑物，包括承重结构和桥面系。

主要承受车辆和人群荷载，并通过支座把荷载传递给桥墩、桥台。

○2下部结构（包括桥墩、桥台）：支撑上部结构的建筑物，并把上部结构传来的荷载连同自身重量较均匀的传递给基础。

同时桥墩还起着联系相邻桥跨的作用，桥台起着与道路衔接的作用。

○3基础：介于下部结构和地基之间的结构物。

承受上部结构、下部结构传来的荷载，并将荷载连同自身重量传递给地基。

○4附属工程：护坡、护岸及各种导流工程等。

防止路堤被水冲刷，维护路堤边坡稳定，引导水流顺畅通过桥孔等。

（2）桥梁结构主要组成名称、术语和主要尺寸○1净跨径：梁桥，设计洪水位上相邻两个桥墩或桥台之间的净距；对于拱桥，每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离。

2.总跨径：各孔净跨径的总和，又称桥梁孔径，反映桥下泄洪能力。

○○3计算跨径：有支座的桥梁，指桥跨相邻两支座中心的距离，拱桥为两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。

○4拱轴线：拱圈各截面形心点的连线。

○5桥梁全长：两个桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离；无桥台的桥梁为桥面系行车道全长。

○6桥梁高度：桥面与低水位之间的高差或桥面与桥下线路路面之间的距离。

○7桥下净空高度：设计洪水位或计算道航水位至上部结构最下缘之间的距离。

○8建筑高度:行车路面或轨顶标高至上部结构最下缘之间的距离。

○9净矢高：从拱顶截面下缘到相邻两拱脚截面下缘最低点之间连线的垂直距离。

10计算矢高：拱顶截面形心点到相邻两拱脚截面形心连线的垂直距离○11矢跨比：计算矢高与计算跨径之比○12标准跨径：对于梁桥为桥墩中心线之间或桥墩中心线至桥台台背前缘的距离，对于拱桥，○同净跨径。

13涵洞：宣泄路堤下水流的构造物。

○1.2.2 桥梁的主要类型（1）按受力体系分类：①梁式桥（Beam Bridge）：垂直荷载作用下无水平反力结构。

主要承重构件为梁或板，梁式桥属于受弯构件，在拉区配主筋承受拉力。

梁式桥又分为简支梁桥，悬臂梁桥和连续梁桥三种基本类型。

②拱桥(Arch Bridge)：竖向荷载作用下，墩台承受较大水平推力，主要承重结构是拱圈或拱肋，弯矩和变形较小，以受压为主。

拱桥按行车系位置不同可分为上承式、下承式和中承式三种类型。

③刚架桥(Rigid-Frame Bridge)：上、下部结构连成整体，梁柱连接处具有很大刚性。

在竖向荷载作用下，墩台承受竖向反力、弯矩和水平力，属于压弯构件。

④缆索承重桥(Cable Supported Bridge)：自重轻，刚度差，较大变形和振动。

在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大拉力。

或者缆索直接承受拉力，具有水平反力的结构。

⑤组合体系桥(Combined Bridge)：梁、拱、吊不同组合。

梁-拱组合、梁-索组合。

（2）其他分类：①按用途分：公路、铁路、公铁两用、农用桥、人行桥、运水桥②按全长和跨径分：特大桥、大桥、中桥和小桥。

③按主要承重结构材料分：圬工、钢筋砼、预应力砼、钢桥④按跨越障碍物的性质分：跨河、线、高架桥、栈桥⑤按上部结构的行车道位置分：上承式、中承式和下承式⑥按使用性质分为：临时、半永久、永久、浮桥、开启桥、漫水桥⑦按梁轴线与河流相交的角度分：正交和斜交桥。

习题11. 桥梁主要由哪几部分组成？各部分作用是什么？2. 简述桥梁的分类。

3. 解释桥梁工程常用名词和术语。

第二章桥梁总体规划和设计原则、程序本章主要讲述桥梁总体规划的原则和设计程序，桥梁平面设计、纵断面设计和横断面设计的基本要求，要求学生重点掌握桥梁设计的基本要求和桥梁纵横断面、平面布置的原则。

2.1 桥梁设计原则和基本设计资料2.1.1 设计的基本要求（1）使用上的要求：安全、适用、耐久（2）经济上的要求：技术经济比较，经济合理（3）结构尺寸和构造上的要求：要有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性（4）施工上的要求：便于制造和架设，施工安全（5）美学上的要求：与周围景观协调，优美的外形（6）环境保护和可持续发展2.1.2 设计资料的调查主要调查内容应包括：（1）桥梁的使用任务；（2）桥位附近的地形；（3）桥位地质情况；（4）河流的水文情况；（5）当地建筑材料的来源和供应；（6）施工单位技术水平、装备；（7）当地气象资料；（8）新建桥位上、下游有无老桥2.2桥梁纵、横断面设计和平面布置2.2.1 桥梁纵断面设计确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥道标高、桥上和桥头引道纵坡、基础埋深等（1）总跨径：满足桥下泄洪要求，使河床、河岸不致遭受过大冲刷。