第一章-绪论-第一部分讲述优秀PPT.ppt

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1、一、与本课程的相关课程一、与本课程的相关课程一、与本课程的相关课程一、与本课程的相关课程n1 前期已学课程：高等数学，力学，混凝土结构，钢结构等；n2 后续课程：桥渡设计，混凝土桥梁设计，钢桥设计，桥梁施工，桥梁课程设计；n3 桥梁毕业设计二、本课程教学要求二、本课程教学要求二、本课程教学要求二、本课程教学要求n1 课堂教学学时：32学时；n2 课后自学学时：32学时；n3 理论学习与桥梁工程实践相结合；n4 成果评定方法：n(1)平常作业成果记录n(2)考试成果记录n(3)二者结合进行评定n教材：教材：n桥梁工程概论，李亚东主编，西南交通高校桥梁工程概论，李亚东主编，西南交通高校出版社，出版

2、社，2006.2n参考书：参考书：n桥梁工程，裘伯永、盛兴盛等主编，中国铁桥梁工程，裘伯永、盛兴盛等主编，中国铁道出版社道出版社n桥梁工程，范立础主编，人民交通出版社桥梁工程，范立础主编，人民交通出版社n铁路钢筋混凝土桥（上、下），何广汉、车铁路钢筋混凝土桥（上、下），何广汉、车惠民、谢幼藩等主编，中国铁道出版社惠民、谢幼藩等主编，中国铁道出版社n桥梁，胡匡璋主编，中国铁道出版社桥梁，胡匡璋主编，中国铁道出版社桥桥桥桥 梁梁梁梁 工工工工 程程程程 教教教教 学学学学 内内内内 容容容容n第一章 绪论(3学时)n其次章 桥梁工程的规划与设计(3学时)n第三章 桥梁的设计作用(荷载)(4学时)n

3、第四章 桥面构造(4学时)n第五章 混凝土简支梁桥(8学时)n第六章 简支钢板梁和钢桁梁桥(2学时)n第七章 桥梁支座、墩台与基础(8学时)绪绪绪绪 论论论论n第一节 桥梁概说n其次节 桥梁的组成、分类和结构体系n第三节 桥梁的建筑历史、现状及发展第一节第一节第一节第一节 桥梁概说桥梁概说桥梁概说桥梁概说工工程程（engineering）是是指指应应用用科科学学学学问问和和实实践践阅阅历历，接接受受指指定定材材料料制制造造出出具具备备某某种种功功能能、满满足足人类需求的产品的技术。土木工程是其分支之一。人类需求的产品的技术。土木工程是其分支之一。土土木木工工程程（civil engineeri

4、ng）是是以以房房屋屋、桥桥梁梁、道道路路等等工工程程设设施施为为探探讨讨对对象象的的学学科科，是是建建立立各各类类工工程程设设施施的的科科学学技技术术的的统统称称。所所谓谓工工程程设设施施，指指由由若若干干构构件件组组成成并并固固定定于于地地面面，为为人人们们供供应应服服务务且且能能平平安安承承受受各各种种荷荷载载的的建建筑筑结结构构物物。土土木木工工程程既既指指工工程程设设施施本本身身，也也指指与与其其相相关关的的各各种种技技术术活活动。动。第一节第一节第一节第一节 桥梁概说桥梁概说桥梁概说桥梁概说桥桥梁梁工工程程（bridge engineering）是是土土木木工工程程的的一一个个分分

5、支支。“桥桥梁梁工工程程”一一词词通通常常有有两两层层含含义义：一一是是指指桥桥梁梁建建筑筑的的实实体体；二二是是指指建建立立桥桥梁梁所所需需的的科科技技学学问问，包包括括桥桥梁梁的的基基础础理理论论和和探探讨讨，以以及及桥桥梁梁的的规规划划、设设计计、施施工工、运运营营、管管理理和和养养护护修修理理等。等。桥桥梁梁（bridge）就就是是供供车车辆辆（汽汽车车、列列车车）和和行行人人等等跨跨越越障障碍碍（河河流流、山山谷谷、海海湾湾或或其其他他线线路路等等）的的工工程程建建筑筑物物。简简而而言言之之，桥桥梁梁就就是是跨跨越越障障碍碍的的通通道道。“跨跨越越”一一词词，突突出出表表现现出出桥桥

6、梁梁不不同同于于其其他他土土木木建建筑筑的的结结构构特特征征。从从线线路路（马马路路或或铁铁路路）的的角角度度讲讲，桥桥梁梁就就是是线线路路在在跨跨越越上上述述障障碍碍时时的的延延长部分或连接部分。长部分或连接部分。其次节其次节其次节其次节 桥梁的组成、分类和结构体系桥梁的组成、分类和结构体系桥梁的组成、分类和结构体系桥梁的组成、分类和结构体系n一、桥梁的组成n二、桥梁的分类n三、桥梁的结构体系一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成n桥梁组成部分的划分与桥梁结构体系有关。常见的简支梁桥(图1.1)，通常由以下几部分组成。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成

7、n1上部结构上部结构n上上部部结结构构(superstructure)指指桥桥梁梁位位于于支支座座以以上上的部分。的部分。n它它包包括括桥桥跨跨结结构构和和桥桥面面构构造造两两部部分分：前前者者指指桥桥梁梁中中干干脆脆承承受受桥桥上上交交通通荷荷载载的的、架架空空的的主主体体结结构构部部分分；后后者者则则指指为为保保证证桥桥跨跨结结构构能能正正常常运运用用而而须须要要建立的桥上各种附属结构或设施。建立的桥上各种附属结构或设施。n桥桥跨跨结结构构的的型型式式多多样样。对对梁梁桥桥而而言言，其其主主体体结结构构是是梁梁；对对拱拱桥桥而而言言，其其主主体体结结构构是是拱拱；对对悬悬索索桥桥而言，其主

8、体结构是缆。详见后述。而言，其主体结构是缆。详见后述。n附附属属结结构构或或构构造造是是指指马马路路桥桥的的行行车车道道铺铺装装，铁铁路路桥桥的的道道碴碴、枕枕木木、钢钢轨轨，伸伸缩缩装装置置，排排水水防防水水系系统统，人人行行道道，平平安安带带（护护栏栏），路路缘缘石石，栏栏杆杆，照明等（见第四章）。照明等（见第四章）。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成n2下部结构下部结构n下下部部结结构构(substructure)指指桥桥梁梁位位于于支支座座以以下下的的部部分分，也也叫叫支支承承结结构构。它它包包括括桥桥墩墩(pier)、桥桥台台(abutment)以以及及墩墩台台

9、的的基基础础(foundation)，是是支支承上部结构、向下传递荷载的结构物，见第七章。承上部结构、向下传递荷载的结构物，见第七章。n桥桥梁梁墩墩台台的的布布置置是是与与桥桥跨跨结结构构相相对对应应的的。桥桥台台设设在桥跨结构的两端，桥墩则分设在两桥台之间。在桥跨结构的两端，桥墩则分设在两桥台之间。n桥桥台台除除起起到到支支承承和和传传力力作作用用外外，还还起起到到与与路路堤堤连连接接、防防止止路路堤堤滑滑塌塌的的作作用用。为为此此，通通常常需需在在桥桥台台四周设置锥体护坡。四周设置锥体护坡。n墩墩台台基基础础是是承承受受由由上上至至下下的的全全部部荷荷载载（包包括括交交通通荷荷载载和和结结

10、构构重重力力）并并将将其其传传递递给给地地基基的的结结构构物物。它它通通常常埋埋入入土土层层之之中中或或建建筑筑在在基基岩岩之之上上，时时常常须须要在水中施工。要在水中施工。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成架空的主体结构与支承结构一起，组成承重结构(load-bearing structure)。承重结构由梁、墩或柱、拱、塔、缆等构件组成，例如由梁、桥墩、桥台组成的梁桥，由塔、缆、锚旋组成的悬索桥等。承重结构承受荷载、跨越空间并支承在基础之上。承重结构的任何一部分破坏，结构就破坏；而结构附属部分的破坏，则不会导致结构的彻底破坏。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成

11、一、桥梁的组成n3支座支座n在在桥桥跨跨结结构构与与墩墩台台之之间间，还还须须要要设设置置支支座座(bearing)，以以连连接接桥桥跨跨结结构构与与桥桥梁梁墩墩台台，供供应应荷荷载载传传递递途途径径（见见第第七七章章）。除除此此之之外外，依依据据具具体体状状况况，与与桥桥梁梁配配套套建建立立的的附附属属结结构构物物可可能能有有：挡挡土土墙墙、护护坡坡、导导流流堤堤、检检查查设设备备、台台阶扶梯、导航装置等。阶扶梯、导航装置等。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成结合图1.1，对桥梁工程常用的专出名词和技术术语，择要说明如下。正桥与引桥：对规模较大的桥梁工程，通常包含正桥(

12、bridge proper)与引桥(approach)两部分。正桥指桥梁跨越主要障碍物（如通航河道）的结构部分。一般，它接受跨越实力较大的结构体系，须要深基础，是整个桥梁工程中的重点。引桥指连接正桥和路的桥梁区段，其跨度一般较小，基础一般较浅。在正桥和引桥的分界处，有时还会设置桥头建筑（桥头堡）。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成跨跨度度也也叫叫跨跨径径(span)，表表示示桥桥梁梁的的跨跨越越实实力力。对对多多跨跨桥桥梁梁，最最大大跨跨度度称称为为主主跨跨(main span)。一一般般而言，跨度是表征桥梁技术水平的重要指标。而言，跨度是表征桥梁技术水平的重要指标。桥桥

13、跨跨结结构构相相邻邻两两支支座座间间的的距距离离L1,称称为为计计算算跨跨径径。桥梁结构的分析计算以计算跨径为准。桥梁结构的分析计算以计算跨径为准。对对梁梁式式桥桥，设设计计洪洪水水位位线线上上相相邻邻两两桥桥墩墩（或或桥桥台台）间间的的水水平平净净距距L0,称称为为桥桥梁梁的的净净跨跨径径。各各孔孔净净跨跨径径之之和和，称称为为总总跨跨径径，它它反反映映出出桥桥位位处处泄泄洪洪实实力力的的大小。大小。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成对马路梁桥，把两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘的间距，称为标准跨径LK（也称之为单孔跨径）。当跨径在50m以下时，通常接受标准跨径（从

14、0.75m至50m，共21级，常用者为10m、16m、20m、40m等）设计。对铁路梁桥，则以计算跨径作为标准跨径（从4m至168m，共18级，常用者为20m、24m、32m、48m、64m、96m等）。接受标准跨径设计，有利于桥梁制造和施工的机械化，也有利于桥梁养护修理和战备须要。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成桥桥长长：对对梁梁桥桥，两两桥桥台台侧侧墙墙或或八八字字墙墙尾尾端端之之间间的的距距离离LT，可可称称为为桥桥梁梁全全长长。它它标标记记桥桥梁梁工工程程的的长长度度规规模模。两两桥桥台台台台背背前前缘缘（对对铁铁路路桥桥，指指桥桥台台挡挡碴碴前前墙墙）之之间间

15、的的距距离离L，可可称称为为多多孔孔跨跨径径总总长长（马马路路）或或桥桥梁梁总总长长（铁铁路路）。它它仅仅作作为为划划分分特特大大桥桥、大桥、中桥、小桥和涵洞的一个指标，见表大桥、中桥、小桥和涵洞的一个指标，见表1.1。桥桥下下净净空空高高度度：设设计计洪洪水水位位或或设设计计通通航航水水位位对对桥桥跨跨结结构构最最下下缘缘的的高高差差H，称称为为桥桥下下净净空空(clear opening)高高度度。桥桥下下净净空空高高度度应应大大于于通通肮肮及及排排洪洪要求所规定者。要求所规定者。一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成一、桥梁的组成n桥梁建筑高度与容许建筑高度：桥面（或铁路桥梁建筑高度

16、与容许建筑高度：桥面（或铁路桥梁的轨底）至桥跨结构最下缘的垂直高度桥梁的轨底）至桥跨结构最下缘的垂直高度h，称为桥梁建筑高度。马路或铁路桥梁线路设，称为桥梁建筑高度。马路或铁路桥梁线路设计中所确定的桥面（或轨底）高程与通航及排计中所确定的桥面（或轨底）高程与通航及排洪要求所规定的净空高度之差，为容许建筑高洪要求所规定的净空高度之差，为容许建筑高度。明显，桥梁建筑高度不得大于容许建筑高度。明显，桥梁建筑高度不得大于容许建筑高度。度。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类桥梁有各种不同的分类方式，每一种分类方式均反映出桥梁在某一方面的特征。按工工程程规规模模划分，有特大桥、大桥、

17、中桥、小桥等，见表1.1。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按桥梁用途划分，有铁路桥、马路桥、公铁两用桥、人行桥等。铁路桥(railway bridge)专供铁路列车行驶，桥的宽度和跨度有限，其所承受的车辆活载相对较大。由于铁路迂回运输不易实现，铁路桥必需牢固耐用且易于修复。与铁路桥相比，马路桥(highway bridge)的车辆活载相对较小，桥的宽度和跨度相对较大。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类公公铁铁两两用用桥桥(combined highway&railway bridge)指指同同时时承承受受马马路路和和铁铁路路车车辆辆荷荷载载的的桥桥

18、。我我国国长长江江上上的的主主要要特特大大桥桥（如如武武汉汉、南南京京、枝枝城城、九九江江、芜芜湖湖等等大大桥桥）都都是是如如此此。一一般般认认为为：在在增增加加费费用用不不多多的的状状况况下下（桥桥的的墩墩台台和和基基础础可可以以共共用用），将将马马路路、铁铁路路桥桥合合建建，就就可可把把专专为为马马路路建建桥桥的的时时间间大大为为提提前前。随随着着经经济济发发展展，马马路路交交通通量量剧剧增增，专专为为马马路路修修建建特特大大桥桥的的事事现现已已屡屡见见不不鲜鲜。通通常常，除除高高速速公公（铁铁）路上的桥梁外，其他桥梁均具备行人过桥的通道。路上的桥梁外，其他桥梁均具备行人过桥的通道。人人行

19、行桥桥(pedestrian bridge,footbridge)指指专专供供行行人人（有有时时包包括括非非机机动动车车）运运用用的的桥桥。它它跨跨越越城城市市繁繁忙忙街街道道处处（也也叫叫天天桥桥，overpass)，或或市市区区内内河河流流，或或封封闭闭的的高高速速马马路，为行人（及行车）供应便利。路，为行人（及行车）供应便利。在在我我国国，还还曾曾有有农农桥桥一一词词，它它指指在在南南方方水水网网地地区区专专为为农农用用机械越过沟渠而建的小桥。今日，这一名词已无好用意义。机械越过沟渠而建的小桥。今日，这一名词已无好用意义。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按桥跨结构

20、所用的材料来划分，有钢桥，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，结合梁桥，用砖、石、素混凝土块等砌体材料（习称圬工）建立的拱桥，木桥等。由于钢材具有匀质性好、强度高、自重小等优点，钢桥(steel bridge)具有较大的跨越实力，在跨度上处于领先地位。在我国，传统上铁路桥接受钢桥（钢板梁桥、钢桁梁桥）较多。近年来随着大跨度马路悬索桥和斜拉桥的发展，马路桥接受钢桥也越来越多。钢筋混凝土桥(reinforced concrete bridge)和预应力混凝土桥(prestressed concrete bridge)的建立费用较少，养护修理便利，是目前应用最为广泛的桥梁，在中、小跨度内已逐步取代钢桥，在

21、大跨度范围内也具有较强的竞争力。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类钢与混凝土形成的结合梁桥(composite bridge)主要指钢梁与钢筋混凝土桥面板组合形成的梁桥或加劲梁。圬工桥(masonry bridge)主要指石拱桥，其取材便利，构造简洁，适用于跨度不大、取材便利的山区拱桥。除临时性桥梁和林区桥梁外，一般不接受木桥(timber bridge)。在历史上，还曾先后接受过铸铁(cast iron)和锻铁(wrought iron)作 为 建 桥 材 料，在 结 构 钢(structural steel)出现之后，这类桥梁就不再修建了。二、桥梁的分类二、桥梁的分类

22、二、桥梁的分类二、桥梁的分类按结构体系（结构受力特征及立面形态）划分，有梁桥(beam bridge,girder bridge)、拱桥(arch bridge)、悬索桥(suspension bridge)三种基本体系，以及由基本体系组合或一种基本体系与梁、塔、斜索等构件形成的组合体系，如图1.2(i)所示的斜拉桥(cable-stayed bridge)，具体论述见后续有关章节。梁桥在竖向荷载作用下，只产生竖向反力；有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥拱桥：拱桥在竖向荷载作用下有竖向反力和拱脚推力，无铰拱还有支承弯距。悬索桥以缆索跨过索塔顶锚固在河岸上作桥的承重结构，在缆索上悬挂吊杆，吊着桥面系

23、供行车行人，缆索受拉。索塔受压弯。刚架桥的显著特点是桥跨和墩台刚性连接成整体，在竖向荷载作用下和拱一样，有竖向反力和水平反力，无铰刚架还有支承弯距。刚构桥：梁与墩刚性连接。组合体系桥是由不同体系组合而成的桥梁。梁拱组合、梁索组合(斜拉桥等)二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按桥跨结构与桥面的相相对对位位置置划分，有上承式、下承式和中承式桥。对梁桥和拱桥，桥面(deck)布置在桥跨结构上面的，为上承式桥上承式桥(deck bridge)；相应地，布置在桥跨结构下面的称为下下承承式式桥桥(through bridge，如图1.2(j)所示)，布置在桥跨结构中间的称为中中承承式

24、式桥桥(half through bridge,如图1.2(c)所示)。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类桥面位置的选择与容许建筑高度和实际须要有关。上承式桥被广泛接受，适用于容许建筑高度较大的状况，其特点是上部结构的宽度较小，墩台的材料用量有所节约，桥面视野开阔等。在容许建筑高度很小、布置上承式桥困难时，可接受下承式桥。由于桥跨结构在桥面之上且须要满足桥面净空的要求，故结构横向宽度相对较大，墩台尺寸也相应有所增加。有时因地形限制或结构造型须要把桥面布置在桥跨结构高度的中间部位，形成中承式桥。因承重结构有一部分是位于桥面之上，占用了桥面宽度；为使桥面宽度满足要求，必需加宽

25、两片拱肋或析梁的中心距，这将使横梁跨度增加，用料偏多。在一座桥中，桥跨结构与桥面的相对位置可有不同型式。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按桥梁所跨越的对象划分，有跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱桥、跨海桥等。大部分桥梁是跨越河流的。修建跨河桥(river-crossing bridge)，不行使河流功能受到损害。为此，必需遵循桥渡勘测设计规范的要求，使桥的孔径、跨度、桥面高程、基础埋深等既能保证桥在排洪和通航时的平安，又不碍及河流的功能。跨谷桥(gorge-crossing bridge)指跨越谷地的桥梁。谷地的特点是地形变更大、地质变更大、水流变更大，谷底至

26、桥面较高，不适于接受跨度小、跨数多、桥墩高的结构型式。通常，对于较窄的河谷，可考虑接受一跨结构（如拱或斜腿刚架）作为正桥越过，避开修建高桥墩；对于较为开阔平坦的河谷，可考虑接受跨度较大的多跨连续梁（刚构）桥。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类干脆跨越其他线路（马路、铁路、城市道路等）的桥称为跨线桥(grade separation bridge)。当跨线桥还须要与其所跨越的线路互通时，就形成立交桥(flyover bridge)。跨线桥和立交桥多建于城区，由于桥下净空和桥面高程的要求，容许建筑高度有限，需考虑接受建筑高度小的桥跨结构。当桥梁接受下降方式（而不是架空方式），

27、从被跨越线路的下方穿过时，因其主要部分是位于地下，便称为地道桥(underground bridge)。旱桥(dry bridge)指建在无水地面的桥。其跨度一般不大，其桥墩截面形态不需适应水流须要。对于引桥的不过水区段，有时用此名称。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类跨跨海海桥桥泛泛指指跨跨越越海海峡峡(straits)、海海湾湾(gulf,bay)或或为为连连接接近近海海岛岛屿屿而而在在海海上上建建立立的的桥桥。在在通通航航常常见见的的狭狭窄窄海海峡峡或或海海上上航航道道处处，多多接接受受特特大大跨跨度度的的悬悬索索桥桥或或斜斜拉拉桥桥作作为为正正桥桥；对对水水域域相

28、相对对宽宽敞敞的的海海面面，引引桥桥可可接接受受多多跨跨的的预预应应力力混混凝凝土土梁梁。跨跨海海桥桥的的长长度度，从从几几千千米米到到几几十十千千米米，需需在在自自然然条条件件困困难难的的海海洋洋环环境境中中施施工工，对对质质量量（尤尤其其对对材材料料耐耐久久性性和和防防腐腐蚀蚀）的的要要求求高高，应应接接受受以以大大吨吨位位预预制制浮浮运运架架设设为为主主的的施施工工方方法法，尽尽量量削削减减海海上上作作业业量及对海洋环境的影响。量及对海洋环境的影响。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按桥梁的平面形态划分，有直桥、斜桥、弯桥。绝大部分桥梁为直桥或正交桥(right b

29、ridge)，其纵轴线方向同水流方向（或所跨越的线路方向）基本正交。斜桥(skew bridge)指水流方向（或所跨越的线路方向）同桥的纵轴线不呈直角相交的桥。由于斜桥所供应的桥下净空的有效宽度比直桥所供应者小，为供应同样的桥下有效宽度，斜桥的跨度就需加大，因此，不宜使桥梁斜交过甚。在水平面上呈曲线状的桥，就称为弯桥或曲线桥(curved bridge)。当桥位于线路的曲线区段，则在桥的跨度小时，可以仍用多跨直线梁（按折线布置），仅让桥面适应曲线要求；但当跨度较大时，便应变更桥梁的形态，使桥跨结构本身呈曲线状。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类按预料运用时间的长短划分，有

30、永久性桥梁和临时性桥梁。永久性桥梁(permanent bridge)指用钢材、混凝土、石材等耐久材料所修建的桥梁。桥梁的设计和施工应当遵照适用的规范办理，期在经济合理，期望的运用寿命在100年左右。临时性桥梁(temporary bridge)也称为便桥(detour bridge)，指为了使线路早日开通，对运用寿命不作许久准备的桥。其材料可用木材、钢材和制式设备（如万能杆件等），孔径和跨度可以不考虑洪水影响；当造桥物资不足够时，还可以对桥上的行车提出一些限制。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类绝大部分的桥梁在建成后不行移动，称为固定式桥梁；在特殊状况下，为同时满足线路

31、高程要求和河流通航要求，也修建开启桥或活动桥(bascule bridge,movable bridge)。开启桥指一部分桥跨结构（通常为钢梁）可以提升或转动（平转或竖转）的桥，而上升或转动的目的则是为了让桥下可通过较高的船舶。与固定式桥梁相比，开启桥的建立费用可以节约，但其交通量将受限制，而修理管理费用也较高。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类为军事目的而修建的桥，可称之为军用桥(military bridge)。军事上常用的临时性桥梁之一就是贝雷桥(Bailey Bridge)，其由桁架组成，拆装简便，运输便利，承载力大；另一种就是浮桥或舟桥(floating bri

32、dge,pontoon bridge)，其用船或浮箱代替桥墩，浮在水面。在军用的制式舟桥中，为增加其机动性，每让其具有自行性。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类伴随着城市交通的发展，也须要修建高架桥(viaduct)或高架路。其主要目的是让线路高出于地面，从而保持线路畅通或增加其通行实力。在山区修建高架桥，主要目的则是为了爱护森林植被，削减对自然环境的破坏。高架桥也指跨越深谷或宽谷的高桥。在码头上用于沟通河岸与轮船，以装卸货物或上下旅客的通道，称为栈桥(trestle bridge)。栈桥接受桩和梁作为承重结构，因其与古代栈道相像而得名。在桥梁施工中，为在河岸与水中桥墩之

33、间建立通道，往往也搭建临时性栈桥。二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类二、桥梁的分类专为输水而修建的架空渠道称为渡槽或水道桥(aqueduct)。为输送自然气、煤气、自来水、电力等而建立的桥，统称为管线桥(pipeline bridge)。连接运输河的桥称为运输河桥(canal bridge)，桥上可行船。另外，还可依据桥梁的突出构造特点进行命名和分类，在此不一一列举。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系按结构体系及其受力特点，桥梁可划分为梁、拱、索三种基本体系和组合体系。不同的结构体系具有不同的结构型式和受力特点，简述如下。三、桥梁的结构体系三、桥梁

34、的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系1梁桥梁桥是古老的结构体系之一。梁作为承重结构，主要是以其抗弯实力来承受荷载的。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、剪，不承受轴向力。常用的简支梁(simply-supported beam，见图1.1)的跨越实力有限，跨度通常不超过40m；悬臂梁和连续梁(图1.2(a)和图1.2(b)得到发展。它们都是利用增加中间支承以削减跨中正弯矩，更合理地利用材料和安排内力，加大跨越实力。悬臂梁(cantilever beam)接受铰结或一简支跨（称为挂孔）来连接其两个端头，其为静定结构，受力明确，计算简便；因结构变形在连接处不连续

35、而对行车和桥面养护产生不利影响，近年来已很少接受。连续梁(continuous beam)因桥跨结构连续，克服了悬臂梁的不足，是目前接受得较多的梁式桥型。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系梁桥分实腹式和空腹式。实腹梁的横截面形式多为T形、I字形和箱形等，空腹梁主要指析架(truss)式桥跨结构。梁的高度和截面尺寸可在桥长方向保持一样或随之变更。对中小跨度的实腹梁桥，常接受等高度T形梁（混凝土）或I形梁（钢）；跨度较大时，可接受变高度（在中间支承处增大梁高）箱形截面预应力混凝土连续梁（刚构）桥或钢桁架梁，并协作悬臂方法施工。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体

36、系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系2拱桥拱桥(图1.2(c)的主要承重结构是具有曲线外形的拱圈(arch ring)。在竖向荷载作用下，拱圈主要承受轴向压力，但也受弯、受剪。拱趾处的支承反力除了竖向反力外，还有较大的水平推力(thrust)。依据拱的受力特点，多接受抗压实力较强且经济合算的砌体材料（石材等）和钢筋混凝土来修建拱桥；也因拱是有推力的结构，对地基的要求较高，故一般宜建于地基良好之处。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系依据静力学划分，拱分成单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱。因铰的构造较为困难，一般常接受无铰拱体系。随着施工方法的进步，除了传统的

37、满堂支架或拱架施工方法外，现可接受悬臂施工、转体施工、劲性骨架施工等无支架施工新技术，这对拱桥在更大跨度范围内的应用，起到了重要的促进作用。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系3悬索桥悬索桥主要由缆(又称索，cable)、塔(pylon)、锚锭(anchorage)、加劲梁(stiffening girder)等组成，见图1.2(d)示意。对跨度较小（如小于300m）、活载较大且加劲梁较刚劲的悬索桥，可以视其为缆与梁的组合体系。但大跨度悬索桥的主要承重结构为缆，组合体系的效应可以忽视。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系在

38、竖向荷载作用下，其悬索受拉，锚锭处会承受较大的竖向（向上）和水平（向河心）力。悬索通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多接受钢桁架梁或扁平箱梁，桥塔可接受钢筋混凝上或钢。因缆的抗拉性能得以充分发挥且其尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越实力始终在各种桥型中名列前茅。不过，由于结构较柔，悬索桥较难满足当代铁路桥的要求。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系在修建跨度相对较小（通常不大于300m）的悬索桥，当两岸用地受到限制而无法布置锚锭时或出于景观须要，可接受自锚式悬索桥(self-anchored suspension bridge)。其特点是：将大缆的两端固定

39、在加劲梁的两端，省略了大尺寸的锚锭，但导致了梁的材料用量的增加，也增加了施工难度。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系4组合体系组合体系桥(combined system bridge)指承重结构接受两种基本体系，或一种基本体系与某些构件（梁、塔、柱、斜索等）组合在一起的桥。在两种结构体系中，梁常常是其中种；与梁组合的，则可以是柱、拱、缆或塔、斜索。代表性的组合体系有以下几种。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系(1)刚架桥刚架桥(portal bridge)是梁与立柱（或称为墩柱）的组合体系。刚架桥中的梁与立柱刚性连接，

40、形成刚架，见图1.2(e)。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系其主要特点是：立柱具有相当的抗弯刚度，故可有效分担梁部跨中正弯矩，达到降低梁高、增大桥下净空的目的。在竖向荷载作用下，主梁与立柱的连接处会产生负弯矩；主梁、立柱承受弯矩，也承受轴力和剪力；柱底约束处既有竖直反力，也有水平力。刚架桥多接受立柱直立的、单跨或多跨的门形框架、柱底约束可以是铰结或固结。钢筋混凝土刚架桥适用于中小跨度的、建筑高度要求较严的城市或马路跨线桥。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系立柱斜向布置的刚架桥称为斜腿刚架桥(portal bridge

41、 with inclined legs，图1.2(g)，其受力特点与刚架桥大致相同。在竖向荷载作用下，斜腿以承压为主，两斜腿之间的梁部受到确定的轴向力。斜腿底部可接受铰结或固结形式，并受到较大的水平推力。对跨越深沟峡谷、两侧地形不宜建立直立式墩柱的状况，斜腿刚架桥表现出其独特之处。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系另外，墩柱在立面上呈v形并与梁部固结的桥梁，称为v形形刚刚架架桥桥，其在受力上具有连续梁和斜腿刚架的特点。由于v形支撑的作用，支点负弯矩及梁高可适当减小，跨度可适当加大，外形也较美观。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁

42、的结构体系(2)T形刚构桥和连续刚构桥随着预应力技术和悬臂施工方法的发展，具有刚架形式和特点的桥梁可用于跨径更大的状况，如T形刚构桥(T-shaped rigid frame bridge)，见图1.2(f)。预应力混凝土T形刚构桥是因悬臂施工方法的发展而衍生出来的一种桥型。其桥墩的尺寸及刚度较大，墩顶与梁部固结，墩底与基础固结；仍在跨中设铰或挂孔来连接邻近两T构。它融合了悬臂梁桥和刚架桥的部分特点：因是静定结构，能削减次内力、简化主梁配筋；T构有利于对称悬臂施工，但粗大的桥墩因承受弯矩较大而费料；桥面线形不连续而影响行车。目前，已很少接受这种桥式。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁

43、的结构体系三、桥梁的结构体系在连续梁桥的基础上，把主跨内较柔细的桥墩与梁部固结起来，就形成所谓的连续刚构桥(continuous rigid frame bridge，图1.2(h)。其特点是：桥墩（为单墩或双薄壁墩）较为纤细，以承受轴向压力（而不是弯矩）为主，表现出柔性墩的特性，这就使得梁部受力仍旧体现出连续梁的受力特点（主跨梁部仅受到较小轴向力作用）。这种桥式除保持了连续梁的受力优点外，还节约了大型支座的费用，削减了桥墩及基础的工程量，改善了结构在水平荷载下的受力性能，有利于简化施工工序，适用于须要布置大跨、高墩的桥位。近年来，预应力混凝土连续刚构体系在桥梁工程中的应用越来越普遍，马路桥的

44、跨度已超过300m。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系为突出结构造型上的不同，将T形刚构桥和连续刚构桥划归为组合体系。但从主要受力特点上看，T形刚构桥和连续刚构桥仍主要表现出梁的受力特点。字面上“刚构”一词可以理解为墩梁刚性连接形成的桥跨结构。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系(3)梁、拱组合体系梁、拱组合体系同时具备梁的受弯和拱的承压特点。组合形式可以是刚性拱及柔性拉杆（称为系杆拱），也可以是柔性拱及刚性梁（见图1.2(j)）。这类结构的主要优点是：利用梁部受拉（若是混凝土梁部则对其施加预应力）来承受和抵消拱在竖向荷

45、载下产生的水平推力。这样，桥跨结构既具有拱的外形和承压特点，但又不存在大的水平推力，可在一般地基条件下修建。相对而言，梁、拱组合体系的施工较为困难。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系(4)斜拉桥斜拉桥(cable-stayed bridge，见图1.2(i)是梁与塔、斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型美丽壮丽。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。梁体被斜索多点扣住，表现出弹性支承连续梁的特点；这样，梁所承受的恒载弯矩减小，梁高可以降低，结构自重可以减轻，跨度可以增加；另外，塔和斜索的材料性能也能得到较充分地发挥。因此，斜拉桥的

46、跨越实力仅次于悬索桥，是近几十年来发展很快的一种桥式。由于刚度问题，斜拉桥在铁路桥梁上的应用极为有限。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系(5)其他组合体系其他组合体系主要包括斜拉体系（塔及斜索）与梁、拱、索的组合。例如，矮塔、斜索与变截面预应力混凝土连续梁或连续刚构形成的组合体系(extradosed prestressing bridge，国内称为矮塔斜拉桥或部分斜拉桥)。这种桥型将原来置于梁体内的一部分预应力钢筋外置，以便提高预应力效率；外形上与斜拉桥相近，但受力上介于传统梁桥和斜拉桥之间。典型的桥例是：瑞士的甘特桥（主跨174m，1980年），日本的

47、Ibigawa桥（主跨 271.5m，2001年）,中国的柳州三门江桥（主跨160m，在建）。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系斜拉体系也可与大跨度钢桁架梁组合。在这种体系中，主要承重结构是钢桁架梁，斜拉体系只起到协助施工和分担荷载的“加劲”作用，如芜湖长江大桥。斜拉体系与拱的组合，形成斜拉拱桥(cable-stayed arch bridge)。在这种桥式中，将斜索下端锚 于 桥 面 以 分 担 荷 载，如 马 来 西 亚 的 Seri Saujana桥（主跨 300m，2002年）。将斜索布置在悬索桥桥塔两侧，形成斜拉一悬索 组 合 体 系(cable

48、-stayed-suspension hybrid bridge)。这一桥式现主要用于悬索桥加固，也曾作为一些跨海峡特大桥（如直布罗陀大桥，印尼的爪哇一巴厘桥等）方案。三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系对结构体系的分类，无确定之规（例如，悬索桥和斜拉桥可划分为缆索承重桥一类）,上述分类也不行能包涵式样繁多的桥型。须要强调的是，仅仅对桥梁的（纵向）结构体系有所了解，还远不能完全把握住桥梁的结构特点。在结合桥位状况选择某种结构体系的同时，还须要对这一结构体系相适应的建桥材料（钢，混凝土或两者）、结构横截面形态及布置（多主梁，或箱梁，或桁架梁）、结构的横向和立面布置（如斜拉桥的塔及索面的布置和造型）、重要构造细微环节（如预应力配筋方式，节点处理）、施工方法（如浮运、顶推、悬臂施工等）等进行比较、分析和选择。这样，才能建立出符合工程规律、具有经济效益的桥梁。