桥梁构造与施工教案(共22页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第九章 城市桥梁工程图第一节 基本组成和分类1、桥梁的基本组成: 五大部件:桥梁承受汽车或其他运输车辆荷载的桥跨上部结构与下部结构,它们必须通过承受荷载的计算与分析,是桥梁结构安全性的保证。 1)桥跨结构(或称桥孔结构、上部结构)。路线遇到障碍(如江河、山谷或其他路线等)的结构物。 2)支座系统。支承上部结构并传递荷载于桥梁墩台上,它应保证上部结构预计的在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能。 3)桥墩。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。 4)桥台。设在桥的两端;一端与路堤相接,并防止路堤滑塌;另一端则支承桥跨上部结构的端部。为保护桥台和路堤填土,桥台两
2、侧常做一些防护工程。 5)墩台基础。是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构。基础工程在整个桥梁工程施 下部结构桥墩、桥台;支承上部结构,传递上部结构荷载;承上启下;桥台两端,配以路堤、锥形护坡、挡土墙等;大型、重要桥梁设防撞岛;基础基础在最底下,通常埋于土下,将上面的荷载传到大地;是保证结构安全的关键。关于水位:低水位-枯水季节最底;高水位-洪峰季节最高;设计洪水位-桥梁规定的设计计算水位;水位、净跨径、总跨径、计算跨径、桥梁全长拱轴线、桥梁高度、桥下净空高度、建筑高度、容许建筑高度、净矢高、计算矢高、矢跨比、标准跨径、涵洞第二节 桥梁的分类2-1 桥梁的分类方法:按结构力学特点 按用途 按
3、结构材料 按跨度 按施工方法 按跨越性质 按上部结构行车道位置 按使用条件2-1 桥梁的分类方法:国际上一般认为单跨跨径小于150m属于中小桥梁、大于150m称为大桥;而特大桥就不仅仅凭跨径认定,还与桥型有关。能称为特大桥的,一般是 主跨大于1000m的悬索桥、 主跨大于500m的斜拉桥或钢拱桥、 主跨大于300m的混凝土拱桥等。2-1-2、按桥面的位置划分:上承式 视野好、建筑高度大 下承式建筑高度小、视野差 中承式兼有两者的特点2-1-3、按桥梁用途来划分:公路桥铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)、 其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)2-1-4、按材料来划分:木桥、钢桥、
4、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力钢筋混凝土桥2-1-5、按结构体系划分:梁式桥主梁受弯、拱桥主拱受压、刚架桥 构件受弯压、缆索承重桥缆索受拉 组合体系桥2-1-6、按跨越方式分类:固定式的桥梁开启桥浮桥漫水桥2-1-7、按施工方法分类:整体施工桥梁上部结构一次浇筑而成节段施工桥梁上部结构分节段组拼而成 2-2 桥梁按结构体系分类:梁式桥:在竖向荷载作用下,无水平反力,弯距较大;简支梁、连续梁、桁架连续;拱式桥:有拱圈或拱肋,竖向荷载作用下,产生水平推力;跨越能力大,美观,适用材料较多;施工比较困难刚架桥:刚架结构,梁与墩柱连接处刚度较大;受力介于梁桥与拱桥之间,跨中正弯距小
5、,降低建筑高度;受温度、沉降等不利影响;(T构桥)、连续刚构桥、斜腿刚构桥吊桥:荷载通过吊杆使缆索产生拉力,并传递到岸上巨大的锚碇上;吊桥有水平反力,跨越能力大,对动荷载要求较高;组合体系桥:有梁、拱、塔、索等几种构件组合而成,有承重构件、传力构件之分;单孔系杆拱桥、连续梁拱组合、桁架拱桥、斜拉桥、部分斜拉桥; 第三节 公路桥梁上的作用(荷载) 一、作用(荷载)的概念与分类作用(旧规范称“荷载”)的概念使结构产生内力或变形的因素。分为直接作用、间接作用。直接作用,可称“荷载”。作用的分类:永久作用 可变作用 偶然作用永久作用:在设计基准期内量值不随时间变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计。永
6、久作用(或荷载)的取值具有随机性。如,构件自重,由于材料容重的变化和构件尺寸的偏差可能与计算值不符,是随机变量。可变作用:在设计基准期内量值随时间变化,且变化值与平均值比较不可忽略。作用于桥梁上的车辆荷载和人群荷载的作用位置和数值大小都是变化的,其随机性是很明显的。偶然作用:在设计基准其内出现的概率很小,一旦出现其值很大,且持续时间很短。如,罕遇地震,车辆或船舶撞击力等。 二、“桥规”关于作用的有关规定2.1 可变作用汽车荷载 汽车荷载分为:公路I 级 和 公路II 级 两个等级。 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
7、等的计算采用车辆荷载;车道荷载与车辆荷载的作用不得叠加。作用代表值:根据规范规定,结构或结构构件设计时,针对不同设计目的所采用的各种作用规定值:它包括作用标准值、准永久值、频遇值。 可变作用:根据不同的极限状态采用;永久作用、偶然作用:采用标准值作为代表值;作用标准值:基本代表值,可根据设计基准期内最大值概率分布的某一分位(概率,百分比)值确定。正常使用极限状态短期效应组合设计时,采用的一种可变作用代表值,其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.95(或略高于0.5)分位值确定。准永久值:正常使用极限状态长期效应组合设计时,采用的另一种可变作用代表值,其值可根据在足够长观测期内作用
8、任意时点概率分布的0.5(或略高于0.5)分位值确定。对于同一可变作用,有:标准值频遇值准永久值人群荷载:人群荷载标准1)L 50m: 3.0kN/m2 ;2)L 150m: 2.5kN/m2 ;3)L: 50150m: 按上述值内插;4)城镇郊区等行人密集处,按上述标准的1.15倍取值。5)专用人行桥:3.5kN/m2 ;6)人行道板局部验算:以4.0kN/m2布置;计算栏杆时的荷载:作用在栏杆柱顶的水平推力取 0.75kN/m,作用在栏杆扶手上的竖向力取 1.0kNm。偶然作用:根据实际需求,考虑地震、船舶(漂流物)、汽车等的撞击。汽车的撞击:指对桥本身的局部构件撞击;旧规范(85桥规)不
9、考虑汽车撞击; 第四节 桥梁构造一 、 梁式桥的一般特点和主要类型1-1 梁式桥基本概念及特点: 主梁为主要承重结构: 钢筋混凝土梁式桥混凝土标号不宜低于15号;当采HRB335,HRB400级钢筋时不宜低于20号;通常使用HRB335,HRB400,级钢筋; 预应力混凝土梁桥混凝土标号不宜低于30号;当采用钢丝、钢绞线时混凝土标号不宜低于40号;普通钢筋R235、HRB335级钢;预应力钢筋宜选用精轧螺纹钢筋; 预应力混凝土结构分为全预应力(全压、不拉)和部分预应力(不超过规定拉应力或裂缝宽度);设计原则; 钢筋混凝土梁桥通常跨径不大,经济合理跨径25米(T梁)以下;优点材料、理论、技术等简
10、单、成熟,缺点自重大; 预应力混凝土:可利用高强材料,减少截面,减少自重,增大跨径;节省钢材;主梁刚度大,建筑高度低,提高耐久性;需要先进、复杂的施工技术; 新材料、新工艺、先进张拉设备、预应力锚具的开发利用促进预应力结构的发展; 梁式桥上部基本描述;1-2、 梁式桥的主要类型及其适用情况按承重结构的截面型式划分:板桥-矩形截面、双向受力、挖空、异形截面;肋板式梁桥-横截面内肋形结构(主要为T梁);箱形梁桥-横截面内封闭的箱子按承重结构的静力体系:简支梁桥-单跨、静定体系;易于工厂化施工;连续梁桥多连续,超静定体系;温度、支座变位产生附加内力负弯矩的代偿功能使梁高变小、跨越能力增大。行车条件好
11、。悬臂梁桥静定结构;悬臂根部的负弯矩使跨越能力有所增大。二 、 板桥的设计与构造2-1 板桥的类型及特点:建筑高度小;简单、制作、施工方便可工厂生产;装配式构件重量小;但跨径受到限制,一般钢筋混凝土不超过15米,预应力混凝土连续板桥不超过35米;按静力计算模式:简支板桥,悬臂板桥,连续板桥简支板桥:采用整体式或装配式,前者跨径米,装配式预应力混凝土板桥跨径可达米;悬臂板桥:一般作成双悬臂,中间跨径为米,悬臂长度为中间的.倍,板的跨中厚度约为跨径的,支点处为跨中的1.3.4倍;连续板桥:连续跨越形成超静定结构体系;缝少而平稳;弯距降低跨径增大;不需搭板;合理跨径配置(支点卸载),边跨/中跨=0.
12、70.8;2-2 简支板桥的构造:构造上划分:整体式、装配式、装配-整体组合式2-2-1整体式板桥的构造:跨径不大,与板宽相差不大,一般不用于高速公路;通常等截面或矮肋式板,受温度、混凝土收缩、徐变影响易产生纵向裂纹,桥中可设缝释放;矩形实心板通常为钢筋混凝土铰接板,有1.58M的标准图,板高1636CM;预应力混凝土实心板目前用的不多;特点简单、施工方便、建筑高度小;空心矩形板-为增大跨径,减轻自重,利用材料特性;钢筋混凝土空心板跨径613米,有各荷载等级的标准图,板厚4080厘米,可做到15米;预应力混凝土空心板跨径816米有标准图,板厚4070厘米,可做到22米,板厚8090厘米;构造要
13、求板厚(7厘米),抗剪复核;预应力混凝土空心板分先张法与后张法,二者区别?横向连接-荷载的有效横向分布,共同承担外荷载;2-3、 斜板桥的受力特点与构造2-3-1、斜板桥的受力特点:由于地形或路线线型要求,斜交角为桥轴线与支承线的垂线的夹角;具有如下受力特点:1)荷载最短距离(钝角方向)传递,最大主弯距方向向支承边垂线方向偏转的趋势;2)钝角处产生垂直于钝角平分线的较大的负弯距,钝角的支反力较大,镭角的支反力较小,有上翘的趋势,设拉力支座固定,将导致板内有较大的扭距;3)均布荷载下,斜板桥最大跨内弯距比正桥小,跨内纵向最大弯距随斜交角增大,自中央向钝角方向移动;4)跨中横向弯距比正桥大,相当于
14、跨径方向减少的量;5)桥规规定斜交角小于15度时,按正桥设计;2-3-2斜板桥的构造特点:2-3-2-1、整体式板桥的构造:1)按主弯距方向的变化配置主筋,分布钢筋平行板边;钝角范围钢筋加强,上层与钝角二等分线垂直,下层平行加强(反力、负弯距),非支承板边上层加强钢筋网抗扭;2)两钝角角点间范围,主钢筋与支承边垂直,自由边范围主筋沿斜跨径方向,并与中间主筋重叠。 第六节 桥面构造(一) 一、 桥面组成与布置 1-1双向车道布置(桥面的一般构 )1-2分车道布置1-3双层桥面布置 二 、 桥面铺装桥面构造概述:桥面部分通常包括:桥面铺装、防水及排水设备、伸缩缝、人行道(安全带)、路缘石、栏杆(防
15、撞墙)及灯柱,过桥管线、航灯指示;桥面的养护重要;桥面铺装重量应尽量降低(二期恒载),铺装质量应使铺装层与桥面板紧密结合;白色路面(水泥混凝土)、黑色路面(下混凝土上为沥青、全沥青(下细上粗)、改性沥青、钢纤维混凝土、防水混凝土)、扩张金属网;桥面横坡1.53.0% ;桥面排水,纵坡大于2%,桥长大于50米,1215米设一个泄水管,坡度小于2%,68米一个,按不小于23cm2/m2桥面设过水面积;位置根据实际情况决定,可用金属泄水管(铸铁)、钢筋混凝土、塑料制品;设置伸缩缝目的为梁体自由变形,释放因温度变化、混凝土收缩、徐变、车辆荷载等引起的桥面纵向变形;其由钢板及角钢、橡胶、固定锚筋或锚杆等
16、;目前收缩缝问题较多应进一步研究可靠的方法,或减少缝的数量(桥面连续);关于桥面横坡:桥面横坡一般1.5%3%;做法:盖梁顶设横坡、三角垫层、结构设横坡 三、 防水排水系统防水层的类型:洒布薄层沥青或改性沥青,其上撒布一层砂,经碾压形成沥青涂胶下封层;涂刷聚氨脂胶泥、环氧树脂、阳离子乳化沥青、氯丁胶乳等高分子聚合物涂胶;铺装沥青或改性沥青防水卷材,以及浸渍沥青的无纺土工布等做法桥面排水系统:设置数量:i2, l 2, l50 时:1215设米一个;i2, 时:68设米一个;泻水管过水面积不小于23CM2/平方米桥面;距离路缘石2050Cm桥面排水系统-2:常用做法:金属排水管、混凝土排水管、横
17、向排水、封闭式 四 、 桥梁伸缩缝 使用要求:1. 能够适应桥梁温度变化所引起的伸缩。2桥面平坦,行驶性良好的构造。3施工安装方便,且与桥梁结构联为整体。4具有能够安全排水和防水的构造。5. 承担各种车辆荷载的作用。6养护、修理与更换方便。7经济价廉。 五、 人行道、栏杆、护栏与灯柱5-1、人行道与安全带:人多: 人行道0.75米(1m)+0.5米的倍数;人少: 安全带,0.250.5米;高度: 0.250.4米; 做法:现浇与桥面连成整体 预制做成配件,现场组合安装5-2、栏杆、灯柱栏杆高度:0.8 1.2米,按规范计算水平力;间距1.53.0m;做法:全预制安装、现浇栏杆柱、预制安装扶手;
18、灯柱一般均为预制安装护栏的作用、种类护栏作用:封闭沿线两側的作用;具有吸收碰撞能量的作用种类:刚性护拦、半刚性护拦、柔性护拦 六 桥面伸缩缝作用:为保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等影响下能自由变形,需要使桥面在两梁端之间以及梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。要求伸缩缝能保证梁自由变形、车辆平顺通过、防止雨水、垃圾堵塞、减少噪音。特别要注意,伸缩缝附近的栏杆要断开,使其能相应地自由变形。为满足桥面变形的要求,通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。U形锌铁皮式伸缩缝跨搭钢板式伸缩缝橡胶伸缩缝利用各种断面形状的优质橡胶作为伸缩缝的填嵌材料,既富有弹性,又易
19、于胶贴,能满足变形要求和兼备防水功能,采用橡胶伸缩缝来代替跨搭钢板式伸缩缝,可以避免污物落入缝内,省去排水滞槽,显著减小活载的动力作用,简化接缝构造和安装工艺,并能显著节约钢材。在桥梁工程中,为了提高行车的舒适性,减轻桥梁的养护工作和提高桥梁的使用寿命,就应力求减少伸缩缝的数量。第七节 拱桥构造一、拱桥基本要求1、 拱桥的基本特点及其适用范围力学特点:将桥面的竖向荷载转化为部分水平推力,使拱的弯距大大减小,拱主要承受压力,充分发挥圬工材料抗压性能;拱桥的优缺点: 拱桥的优点:1、具有较大的跨越能力,充分发挥圬工及其它抗压材料的性能;2、构造较简单,受力明确简洁;3、形式多样、外型美观;拱桥的缺
20、点:1、有水平推力的拱桥,对地基基础要求较高,多孔连续拱桥互相影响;2、跨径较大时,自重较大,对施工工艺等要求较高;3、建筑高度较高,对稳定不利;2、拱桥的组成及主要类型拱桥的主要组成:拱圈(拱背、拱腹、拱顶、拱脚)、拱上结构;矢跨比f/L反映拱桥受力特性的重要指标拱桥分类: 圬工拱桥、钢拱桥、钢筋混凝土拱桥、 钢管混凝土拱桥、 型钢混凝土拱桥按拱上结构形式分:实腹式拱桥 空腹式拱桥按结构受力图式分类:无铰拱、 二铰拱、三铰拱组合体系: 分为有、无推力两类刚架拱桥、桁架拱桥、桁式组合拱桥、梁拱组合桥、系杆拱桥按拱肋及系杆的尺寸,柔性、刚性二、主拱圈的构造板拱:石板拱、混凝土板拱、钢筋混凝土板拱
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