桥梁工程第一章桥梁工程概论.pptx
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1、李亚东:桥梁工程概论 第一章1电子教案版权所有 Copyright 20002011李亚东:桥梁工程概论 第一章23第一章 绪论第一节 桥梁概说工程与土木工程工程(engineering)是指应用科技知识和实践经验,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学科或生产活动。土木工程是其分支之一。土木工程(civil engineering)是以建筑结构、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技和实践的统称。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。桥梁(结构)工程是其分支之一。土木工程的内涵 既指工程设施本身,
2、也指与其相关的各种科技活动。李亚东:桥梁工程概论 第一章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)的工程建筑物李亚东:桥梁工程概论 第一章5李亚东:桥梁工程概论 第一章桥梁概说桥梁工程的内涵桥梁建筑的实体建造桥梁所需的科技知识(应用理论研究、规划、勘察设计、建造和养护维修等)桥梁的起源与发展天生桥(自然界)原始桥型(汀
3、步桥,踏板石桥,圆木桥,绳桥等)三种基本型式梁,拱,索,并随历史演进和社会进步逐步发展动力陆地交通运输工具及工程材料的变化与发展意义宏观,陆地交通土建工程(包括桥梁)与国民经济、国防建设的关系(注意点线关系、局部整体的关系)技术,涉及工程设计、建筑材料和建造工艺水平经济,涉及投资,对山区线路、高速铁路尤其如此审美,工程结构物与建筑艺术实体李亚东:桥梁工程概论 第一章64世界上最长的天然石拱桥,长119.5m,印第安人称其为“彩虹”,位于美国犹他州国家公园天生桥石拱桥梁工程概论 第一章(1)桥梁工程概论An Introduction To Bridge Engineering西南交通大学土木工程
4、学院 桥梁工程系李亚东 博士 教授Email:李亚东2011.3授课内容绪论(桥梁组成、分类,国内外发展简史)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、设计概念)结构设计理论和桥梁设计规范西南交通大学桥梁工程系1step-stone bridge李亚东:桥梁工程概论 第一章7李亚东:桥梁工程概论 第一章8一章 9李亚东:桥梁工程概论 第中国最长的天然石拱桥,跨庐山天桥 度80m,位于四川涪陵小溪中国的天生石桥张家界天生桥贵州水城干河天生桥,高
5、135m,宽35m,横顶厚度15m,跨度5060m10李亚东:桥梁工程概论 第一章11印度山区的天然索桥李亚东:桥梁工程概论 第一章12桂林漓江汀步桥西藏高山湖泊中的倒木李亚东:桥梁工程概论 第一章桥梁起源汀步桥湖南凤凰汀步桥可能是桥的最早雏四川柳江古镇汀步桥形,最简单型式原始桥的共同特点:现成材料,无需加工,保存时间有限桥梁工程概论 第一章(1)天生桥石梁李亚东世界各地的天生石桥美国犹他州的Owachomo天生梁,大约有32m高,55m长2011.3西南交通大学土木工程学院桥梁工程系2ClapperBridgeor比汀步桥有所改进在英国中部和北部保存较多slabbridgeClapperBr
6、idge13-4centuryUK李亚东:Clapper桥梁工程概Bridge论第一章18centuryIreland13Stone Arch BridgeRope Bridge14李亚东:桥梁工程概论 第一章1516李亚东:桥梁工程概论 第一章 17桥梁起源石拱桥叠涩拱拱劵两河流域(底格里斯、幼发拉底)文明,公元前6040世纪,土坯晒成砖块建屋,砌拱(叠涩拱)希腊迈锡尼桥,1300BC李亚东:桥梁工程概论 第一章18李亚东:桥梁工程概论 第一章桥梁起源绳(索)桥雅鲁藏布大峡谷溜索桥将藤蔓等捻制成绳或索,固定其两段,供人通行多见于亚洲、非洲、南美地区桥梁工程概论 第一章(1)桥梁起源(圆)木桥
7、Log Bridgelog bridge in Blythe RiverCanyon South Africa梁的雏形陕西半坡村遗址(公元前4500年左右)李亚东四川剑阁古道石墩石梁桥李亚东:桥梁工程概论 第一章西藏独木桥2011.3西南交通大学土木工程学院桥梁工程系3419铁链桥绵阳窦团山墨脱藤桥A vine bridge in Botswana各种绳(索)桥Kazura Vine Bridge in JapanA rope bridge inPERU20藤(索)桥李亚东:桥梁工程概论 第一章21李亚东:桥梁工程概论 第一章桥梁的基本类型梁拱李亚东:桥梁工程概论 第一章22李亚东:桥梁工程概
8、论 第一章第二节 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),满足通行要求的附属设置下部结构(substructure),也叫支承结构,包括桥墩与桥台(pier and abutment)支承上部结构 向下传递荷载墩台基础(foundation)桥墩基础桥台支座(bearing),连接桥跨结构和墩台,可划归为上部结构附属结构物(护坡、导流堤等)承重结构(桥跨结构支承结构)索支座李亚东:桥梁工程概论 第一章23常用技术术语正桥(bridge proper)和引桥(approach)跨度或跨径(sp
9、an)表征桥梁技术水平的重要指标主跨(最大跨度,跨越河流的主航道或主要障碍物)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、公路桥定义不同;有利于制造,养护,战备)净跨径与总跨径(桥位处泄洪能力的大小)桥长桥梁规模或划分指标桥下净空高度(clearance)通航与排洪桥梁建筑高度(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多孔跨径总长(公)或桥长(铁)划分指标桥梁全长工程规模计算跨径桥梁建筑高度净跨径桥下净空高度标准跨径(公路)桥墩基础桥台支座计算跨径李亚东:桥梁工程概论 第一章24二、桥梁的分类两者区别荷载、管线、造型等弃
10、用铸铁与锻铁林区、临时性山区,中小跨度材质、重量、跨度与养护中小跨度为主混凝土桥面板钢梁水、气、电缆等中大跨度为主桥梁工程概论 第一章(1)李亚东2011.3西南交通大学土木工程学院工程规模桥涵分类公路桥涵铁路桥涵多孔跨径总长L/m单孔跨径LK/m桥长L/m特大桥L1000L150KL500大桥100L100040LK150100L500中桥30L10020LK4020L100小桥8L305LK20L20涵洞L5K李亚东:桥梁工程概论第一章27人行桥(PedestrianBridge)荷载不大,造型多样,轻盈别致、线条流畅、与环境协调,是其特点高速公、铁路桥上不设人行道李亚东:桥梁工程概论第一
11、章2825河流功能大跨高墩互通跨越下方穿过无水区域防腐、环境与施工交叉跨越26桥梁的分类(续)与河 交桥 交正 流正对应永久性桥梁对应固定式桥梁李亚东:桥梁工程概论 第一章29李亚东:桥梁工程概论 第一章开启桥(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:美国西雅图预应力混凝土开启桥右下:英国世纪眼人行拱桥目的和特点:节省总造价,可保证水上交通;陆地交通受限制,维修管理费用较高30李亚东:桥梁工程概论 第一章贝雷桥(Bailey Bridge)浮 桥(Pontoon Bridge)美国San Diego的一座浮
12、桥军用制式舟桥近距离支援坦克桥系统战争期间的浮桥漩口寿江大桥震后采用贝雷梁架设“桥上桥”李亚东:桥梁工程概论 第一章单折剪刀式桥梁工程概论 第一章(1)桥梁的分类(续)李亚东2011.3西南交通大学土木工程学院桥梁工程系5德国Kochertal BridgePont du GardWorld Heritage Bridge栈桥(Trestle)缅甸柚木桥31临时性栈桥,辅助施工明月四川广元 李亚东:桥梁工程概论 第一章峡古栈道澳大利亚排架式梁柱结构由栈道而得名,通向河中连接码头的通道李亚东:桥梁工程概论 第一章32高架路美国风向标桥高架桥(Viaduct)瑞士Chillon高架桥33运河桥(C
13、anal Bridge)李亚东:桥梁工程概论 第一章34管线桥(Pipeline Bridge)用于输送油、气、水、通讯电缆等的桥李亚东:桥梁工程概论 第一章法国加德水道桥李亚东:桥梁工程概论 第一章36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建于AD14年,长262m,高50m,三层半园拱结构(7,10,35),最大跨度24m结构宏伟,比例协调合理(按黄金分割率设计尺寸),色泽光亮,石料加工精细渡槽(Aqueduct)桥梁工程概论 第一章(1)李亚东2011.3建成后约400年,两端被战争破坏,1670年重建,世界著名风景名
14、胜之一李亚东:桥梁工程概论 第一章西南交通大学35土木工程学院桥梁工程系6wood bridge,covered bridge石家庄南二环钢箱结合梁公路桥,最大跨度:96m 梁,工 1999 论 第一章37The first cast iron archbridge in the world,1779预制拼装施工方法Britannia Tubular Bridge,wrought iron,in Wales UKSpans of 70+146+146+70m,built during 1845-1850Tests in the bridges buildingproved the reliab
15、ility of solid-web girder bridge,23m spanmodel testDestroyed by fire in 1970 andlater rebuilt as an arch bridge铸铁和锻铁桥Coalbrookdale Bridgein England38Steel trussed archHighway bridge with span of 503mCompleted in 1932Designed by Ralph Freeman李亚东 桥 程概39李亚东:桥梁工程概论 第一章结合梁桥(Composite Bridge)剪力键波纹钢腹板混凝土板4
16、0李亚东:桥梁工程概论 第一章木桥(廊桥,风雨桥)位于广西三江,建筑上集桥、廊、亭三者于一身,侗族建筑艺术的杰出代表。1924年建成李亚东:桥梁工程概论 第一章浙江泰顺县的泗溪溪东桥Harpersfield Covered Bridge,Ashtabula County,Ohio李亚东:桥梁工程概论 第一章法国米勒桥李亚东:桥梁工程概论 第一章42立交桥-美国洛杉矶5号和110号高速公路的立体交叉七塔斜拉桥,主跨342m,大桥桥面离地270m,塔顶离地343m,2004年地形、地质、水流变化大,谷底至桥面较高,适于大跨,避免修建高桥墩Grade SeparationFlyover桥梁工程概论
17、第一章(1)李亚东Sydney Harbour Bridge in Australia2011.3西南交通大学41土木工程学院桥梁工程系7闻名,被誉为“国际土木工程里程碑建东:”桥梁工程概论 第一章筑 。43李亚东:桥梁工程概论 第一章45南京长江大桥1968年完成,钢桁架连续梁桥西陵长江大桥方案比选桥头堡连接正桥与路,中小跨度李亚东:桥梁工程概论 第一章46芜湖长江大桥低塔加劲连续钢桁架梁桥,主跨312m,双层桥面,公铁两用悬臂拼装法施工主跨160m,双层桥面,公铁两用悬臂拼装法施工,深水基础施工德国费马恩大桥跨越主要障碍,大跨度,深水基础2000年完成,位于安徽芜湖李亚东:桥梁工程概论 第
18、一章47宜万铁路万州长江大桥广西来宾红水河铁路斜拉桥桥型采用168.7+360+168.7m的单拱连续钢桁梁2002年12月开工,2005年6月合龙48苏通长江大桥主桥为双塔钢斜拉桥,主跨1 088m,排名世界第一辅航道桥为主跨268m的预应力混凝土连续刚构桥总投资在60亿元左右,2003年开工 亚东:桥年工程概论 第一章李,2008 梁建成桥梁工程概论 第一章(1)地道桥(Underground Bridge)李亚东:桥梁工程概论 第一章李亚东2011.3赵州桥在隋大业元年(公元605年左右),李春在河北赵县修建了赵州石拱桥(又称安济桥)该桥净跨37.02m,宽9m,构思巧妙,造型美观,工艺
19、精致,历1400年而无恙,举世李亚 44土木工程学院桥梁工程系8基础李亚东:桥梁工程概论 第一章49江阴长江大桥李亚东:桥梁工程概论 第一章50东海大桥:上海国际航运中心集装箱深水港的配套工程。跨海段桥长25公里,设有主通航孔一个(主跨420m的钢斜拉桥),副通航孔三个。非通航孔为50、60、70m的混凝土连续梁投资71亿,2002年6月开工,05年完成跨海桥杭州湾跨海大桥:全长36公里,双向六车道高速公路,长度世界第一总投资约107亿元。2003年6月开工,2008年完工。主跨1385m,全焊钢箱加劲梁,1999年李亚东:桥梁工程概论 第一章51主要桥式a悬臂梁桥b连续梁桥c拱桥d悬索桥e刚
20、架桥fT形刚构g斜腿刚架h连续刚构i斜拉桥j系杆拱英国Forth桥李亚东:桥梁工程概论 第一章52结构体系梁桥梁为承重结构,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。悬臂梁为静定结构,计算简单;连续梁结构变形连续,有利行车。梁式体系分实腹式和空腹式,前者的梁截面为T形(钢筋砼或预应力砼)、I形(钢)和箱形(预应力砼或钢)等,后者指桁架(主要为钢)结构;梁的高度可等高或变高跨度不大变形不连续挂孔(梁)简支梁桥 悬臂梁桥 等截面(高)连续梁桥 变截面(高)连
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