桥梁工程概论 李亚东 第一章-1 第一章-1

索桥 墨脱藤桥
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章中国最长的天然石拱桥9 ，跨
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
10
度80米，位于四川涪陵小溪
绳索桥——绵阳窦团山
桥梁的基本类型
基本类型：梁、拱、索 受力特点：弯、压、拉
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
雅鲁藏布大峡谷11溜索桥
• 桥梁建筑高度 （construction depth）不大于容许建筑高度
• 容许建筑高度－由桥面高程与通航要求所决定
桥涵分类
公路桥涵 多孔跨径总长L/m
单孔跨径LK/m
铁路桥涵 桥长L/m
特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞
L > 1 000 100≤L≤1 000
30<L<100 8≤L≤30
①
LK>150 40≤LK≤150 20≤LK<40
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
5
桥梁起源（1）
浙江泰顺仕阳汀步桥
圆木桥
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
6
踏板桥，14 世纪，英国
西南交通大学土木工程学院
桥梁工程系
李亚东
1
桥梁工程概论
第一章（1）
桥梁起源（2）
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章桂林汀步桥
平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢
• 跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限
制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
21
组合体系：刚构（架）桥
门式刚架 T形刚构
斜腿刚架
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
V形刚架
• 墩柱与梁共同受 弯剪，柱底可铰 结或固结
• 简支梁跨越能力有限；增加中间支承，可减少跨中弯矩，合理分配内力，加大 跨越能力
• 梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形（砼）、I形（钢）和箱形 （砼或钢）等，后者指桁架（主要为钢）结构；梁的高度可等高或变高
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
19
行车道系
拱桥
中 承
• 结构特征：主要承重结构 立柱
电子教案2009年3月8日 版权所有 Copyright 2008
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
1
背景图片：江阴长江大桥
授课内容
• 绪论 • 桥梁工程的规划与设计 • 桥梁的设计作用（荷载） • 桥面构造 • 混凝土简支梁桥（上部结构） • 简支钢板梁和钢桁梁桥（上部结构） • 桥梁支座、墩台和基础 • 其他桥型（连续梁桥，拱桥，斜拉桥，悬索桥） • 桥梁抗震和抗风（特殊荷载、设计理念） • 结构设计理论和桥梁设计规范
无铰拱
系杆 下 承 式
2009年3月8日
系杆拱（组合体系， 李亚东:《桥梁工程概论》 第一章 减小水平推力） 20
悬索桥
锚碇
缆
加劲梁
塔
• 组成：主要由索（又称缆）、塔、锚碇、加劲梁等组成 • 受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力 • 材料：索用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢桁架或扁
• T形刚构的不足 • 墩柱的变化形式
22
组合体系：斜拉桥
主梁
索塔 斜拉索
• 形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优 美壮观
• 受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索 则承受拉力；因有多点弹性支承，恒载弯矩减小，梁高降低，自 重减轻，跨度增加
• 材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预 应力混凝土梁或钢箱梁
德国Kochertal bridge
30
高架路
西南交通大学土木工程学院
桥梁工程系
李亚东
5
桥梁工程概论
第一章（1）
运河桥(canal bridge)
渡槽(aqueduct) 管线桥（pipeline bridge）
渡槽又称高架渠，是一组由桥梁，隧道或沟渠构成 的输水系统，用来把远处的水引到水量不足的城镇、 农村以供饮用和灌溉
5≤LK<20
LK<5
L>500 100<L≤500 20<L≤100
L≤20 ②
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
14
二、桥梁的分类
桥梁的分类（续）
两者区别
荷载、管线等
弃用
重量与跨度
中小跨度为主
混凝土桥面板＋钢梁
山区
铸铁与锻铁
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
林区、临时性 15
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
31
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
32
第三节 桥梁建筑的历史、现状和发展
桥梁按年代分类
• 古代桥梁－大致指19世纪之前的桥梁。 • 现代桥梁－19世纪20年代，世界上出现铁路。
现代桥主要是为适应铁路建设的需要，在19世 纪后期逐步发展起来的，并在铁路上使用至今。 • 当代桥梁－是20世纪50年代左右发展起来的， 主要为公路和城市道路服务的。 • 划分依据－材料、设计方法、桥式、构造、施 工设备等。
– 支座（bearing），可划归为上部结构 – 附属结构物（护坡、导流堤、导航装置等） – 承重结构（主体结构＋支承结构）
多孔跨径总长（公）或桥长（铁）－划分指标
计算跨径
桥梁全长－工程规模 桥梁建筑高度
2009年3月8日支座 桥墩基础
净跨径 桥下净空高度
（公路） 李亚东:《桥梁工程概论标》准第跨一径章
三铰拱
式
具有曲线外形
• 受力特点：在竖向荷载作
上
用下，拱主要承受轴向压
承
力，但也受弯受剪。支承 反力不仅有竖向反力，也 主拱圈
两铰拱
式
承受较大的水平推力
• 静力学分类：单铰拱、双 铰拱、三铰拱和无铰拱
• 常用材料：石材、钢筋混 凝土（无铰）、钢材（有 吊杆 铰或无铰）
• 施工方法：有支架施工和 无支架施工
桥台 13
常用技术术语
• 正桥（bridge proper）和引桥（approach）
• 跨度或跨径（span）－表征桥梁技术水平的重要指标
– 主跨（最大跨度）
– 计算跨径（一跨相邻两支座间的距离，用于分析计算） – 标准跨径（铁路、公路不同；有利于制造，养护，战备）
• 桥长－桥梁规模或划分指标（见下表） • 桥下净空（clearance）高度 通航与排洪
桥梁工程概论
第一章（1）
土木工程学院桥梁工程工程系 李亚东 Tel: 87603539
Email:ydli@home.swjtu.edu.cn Homepage: http://bridge.swjtu.edu.cn
桥梁工程概论
An Introduction To Bridge Engineering
河流功能
大跨高墩
2009年3月8日
互通
下方穿过
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
无水区域
防腐、环境与施工 16
桥梁的分类（续）
与河流正交
结构体系分类
a－悬臂梁桥 b－连续梁桥 c－拱桥 d－悬索桥 e－刚架桥 f－T形刚构 g－斜腿刚架 h－连续刚构 i－斜拉桥 j－系杆拱
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
浙江泰顺县泗溪溪东桥，1802
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
35
• 位于甘肃渭源县的清源河上，是一座古典纯木结构卧式悬臂拱桥， 俗称“卧桥”，结构独特，工艺精巧，已成为渭水一大景观
• 始建于明洪武初年（1368年），1919年重建，跨度29.5m，高 15.4m，宽4.8m；桥底部以十根粗壮圆木并列十一组，从两岸桥墩 逐次递级，飞挑凌空，形成半圆状桥体，桥面有台阶通道三条，并
17
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
18
西南交通大学土木工程学院
桥梁工程系
李亚东
3
桥梁工程概论
第一章（1）
梁桥
跨度 不大
• 简支梁桥
变形
• 悬臂梁桥
不连
续
• 等截面连
续梁桥
• 变截面连 续梁桥
• 连续刚构
• 梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反 力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
23
对桥梁工程的总体把握和认识
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
24
西南交通大学土木工程学院
桥梁工程系
李亚东
4
桥梁工程概论
第一章（1）
人行桥（pedestrian br源自文库dge）
• 上：德国的两座人行桥； • 下左：英国Trinity桥；下中：伦敦的一座人行悬索桥；下右：西班牙的一座人行拱桥
• 造型大胆轻盈别致、线条流畅、与环境协调，是其特点
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
25
开启桥（bascule bridge）
• 左上：伊拉克的一座平转开启桥；中：巴 西的一座提升开启桥；右：竖转开启桥
• 左中：日本整体开启拱桥 • 左下：美国西雅图混凝土开启桥 • 右下：英国世纪眼人行拱桥 • 目的和特点：节省总造价，可保证水上交
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
2
第一章 绪论
第一节 桥梁概说
工程与土木工程
– 工程（engineering）是指应用科学知识和实践经 验，采用指定材料制造出具备某种功能、满足人类 需求的产品的技术。土木工程是其分支之一。
– 土木工程（civil engineering）是以房屋、桥梁、道 路等工程设施为研究对象的学科，是建造各类工程 设施的科学技术的统称。所谓工程设施，指由若干 构件组成并固定于地面，能为人们提供服务且能安 全承受各种荷载的建筑结构物。土木工程既指工程 设施本身，也指与其相关的各种技术活动。桥梁工 程是其分支之一。
缅甸柚木桥
2009年3月8日
战争期间的浮桥
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
27
军用制式舟桥
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
四川广元明月峡古栈道
28
临时性栈桥，辅助施工
高架桥(viaduct)
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
29
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
7
庐山天桥 半坡村遗址
2009年3月8日
天然石梁桥——贵州水城干 河天生桥,高135m，宽35m， 横顶厚度15m，跨度50—60m
早期石梁桥
李亚东:《桥半梁坡工程村概遗论址》 第一章
8
桥梁起源（3）
桥梁起源（4） 藤桥
世界上最长的天然石拱 桥，跨度119.5米，位于美 国犹他州国家公园
法国阿尔代什峡谷天然石拱桥
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
4
桥梁概说
– 桥梁工程 • 桥梁建筑的实体 • 建造桥梁所需的科技知识（理论研究、规划、勘测设计、 建造和养护维修等）
– 桥梁起源 • 天生桥与原始桥（三种基本型式） • 随历史演进和社会进步逐步发展 • 动力——陆地交通运输工具和材料的变化与发展
– 意义 • 宏观，道路交通与交流、经济、国防的关系（点－线关系） • 技术，涉及工程设计、建筑材料和制造工艺水平 • 费用，涉及投资，对山区线路尤其如此 • 美学，工程结构物与建筑艺术实体
通；陆地交通受限制，维修管理费用较高
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
26
浮桥(pontoon bridge)
连接克罗地亚和波斯尼亚 的一座浮桥（Sava River Pontoon Bridge），长 620m，1995年开通
美国San Diego的一座浮桥
栈桥(trestle)
高架的排架式梁柱桥梁
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
3
桥梁概说
桥梁的定义
– 现代汉语词典：架在水上或空中的建筑物 – 英国牛津现代高级英语词典：用木、石、砖、钢、
混凝土等做成的，让道路跨越河流、运河、铁路等 的建筑物 – 美国韦氏大词典：（1）让大小道路跨越洼地或障 碍的结构物；（2）衔接或过渡的时间、空间或手 段 – 简洁的定义：跨越障碍的通道 – 专业的定义：供车辆和行人等跨越障碍（河流、山 谷、线路等）的工程建筑物
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
33
我国桥梁建筑
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
34
宋代虹桥
灞陵桥
浙江云和梅崇桥，1570
• 虹桥（1032∼1033年），见宋代画家张择 端的名画《清明上河图》
• 构造奇特，采用两套木拱并配以横木，形 成稳定的超静定结构 。
• 传至浙江和福建等地，其结构与虹桥相似 但有所改进
2009年3月8日
李亚东:《桥梁工程概论》 第一章
12
西南交通大学土木工程学院
桥梁工程系
李亚东
2
桥梁工程概论
第一章（1）
第二节 桥梁组成、分类和结构体系
一、桥梁组成（以简支梁为例）
– 上部结构（superstructure），包括 • 桥跨结构，架空的主体结构 • 桥面构造（deck）
– 下部结构（substructure），也叫支承结构，包括 • 桥墩与桥台（abutment and pier） 支承上部结构 向下传递荷载 • 墩台基础（foundation）