桥梁的基本组成和分类.ppt

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1、桥梁的基本组成和分类桥梁的基本组成和分类 桥梁的基本组成及分类1-1 桥梁的基本组成部分一、桥梁的基本组成v上部结构上部结构（桥桥跨跨结结构）构）v下部下部结结构（构（桥桥墩墩桥桥台）台）v支座支座 v附属附属结结构构上部结构通过上部结构通过支座支座与墩台连接与墩台连接上部结构桥梁的基本组成名称名称组成组成作用作用上部结构上部结构（桥跨结构）（桥跨结构）承重结构承重结构、桥面系桥面系承受车辆荷载、跨承受车辆荷载、跨越障碍。越障碍。下部结构下部结构桥台桥台：位于桥梁两端，支承桥梁上部结：位于桥梁两端，支承桥梁上部结构并和路堤相衔接的建筑物。构并和路堤相衔接的建筑物。桥墩桥墩：两孔和两孔以上的桥梁

2、中，除桥：两孔和两孔以上的桥梁中，除桥台外其余的中间支撑结构；台外其余的中间支撑结构；基础基础：桥墩和桥台的底部奠基部分。：桥墩和桥台的底部奠基部分。支撑上部结构，并支撑上部结构，并将恒载和活载传至将恒载和活载传至地基。地基。桥台桥台挡土。挡土。支座支座上下部结构之间的传力装置上下部结构之间的传力装置传递荷载、保证变传递荷载、保证变形。形。附属结构附属结构桥头锥坡（八字墙、一字墙）、护岸、桥头锥坡（八字墙、一字墙）、护岸、调治构造物调治构造物保护主体结构、挡保护主体结构、挡土、防治水流冲刷。土、防治水流冲刷。桥梁的基本组成桥梁的基本组成基本术语v净净跨径跨径：l0 梁式桥：梁式桥：指设计洪水位

3、上相邻两个桥墩（或桥台）之间指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距。的净距。拱式桥：拱式桥：指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。指每孔拱跨拱脚截面内边缘之间的距离。v总总跨径跨径：l0多孔桥梁中各孔净跨径之和，也称桥梁孔径，用以反映桥多孔桥梁中各孔净跨径之和，也称桥梁孔径，用以反映桥下宣泄洪水的能力。下宣泄洪水的能力。l0l0l0基本术语v计计算跨径算跨径：l 桥桥跨跨结结构的一切力学构的一切力学计计算均以算均以计计算跨径算跨径l为为基准。基准。有支座的桥梁：有支座的桥梁：桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离拱式桥：拱式桥：辆相邻拱脚截面形心点之间的水平

4、距离；辆相邻拱脚截面形心点之间的水平距离；或：拱轴线两端点之间的距离。或：拱轴线两端点之间的距离。拱轴线：拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线。拱轴线：拱圈（或拱肋）各截面形心点的连线。l基本术语v标标准化跨径准化跨径 梁式桥梁式桥：指相邻两桥墩中心线的距离，或桥墩中心线与：指相邻两桥墩中心线的距离，或桥墩中心线与台背前缘间的距离。台背前缘间的距离。拱式、拱涵、箱涵、圆管涵、盖板涵拱式、拱涵、箱涵、圆管涵、盖板涵：以净跨径为标准：以净跨径为标准跨径。跨径。公路工程技公路工程技术标术标准准JTG B01-2003 及及公路公路桥桥涵涵设计设计通通用用规规范范JTB D60-2004 规规定：定：当当

5、标标准准设计设计或新建或新建桥桥涵跨径在涵跨径在50m及以下及以下时时，宜采用，宜采用标标准准跨径。跨径。桥桥涵涵标标准化跨径准化跨径规规定如下：定如下：0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10.0m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m。基本术语v桥桥梁全梁全长长 total lengh of bridge：L有桥台：有桥台：桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点间的桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点间的距离。距离。无桥台：无桥台：桥面系行车道的全长。桥面系行车道的全长。桥桥梁和涵

6、洞的梁和涵洞的总长总长反映它反映它们们在整段在整段线线路建路建设设中的重要性：中的重要性：比重、造价。比重、造价。L基本术语v高度高度 桥梁高度（桥梁高度（H1）：简称桥高，是指桥面与低水位之间：简称桥高，是指桥面与低水位之间的高差，或是桥面与桥下线路路面之间的距离。桥高的高差，或是桥面与桥下线路路面之间的距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。在某种程度上反映了桥梁施工的难易性。H1基本术语v桥桥梁梁净净空空 bridge clearance 桥面净空桥面净空：指保证车辆行人安全通过桥梁所需要的桥：指保证车辆行人安全通过桥梁所需要的桥梁净空界限。梁净空界限。桥下净空桥下净空：指通航、流

7、水、流水等所需的净跨和净高。：指通航、流水、流水等所需的净跨和净高。基本术语v高度高度 桥梁建筑高度（桥梁建筑高度（h、h）：桥上行车路面（或轨顶）标：桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。高至桥跨结构最下缘之间的距离。它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。行车部分在桥上布置的高度位置而异。容许建筑高度容许建筑高度：公路（或铁路）定线中所确定的桥面：公路（或铁路）定线中所确定的桥面（或轨顶）标高，与桥下通航净空顶部标高之差。（或轨顶）标高，与桥下通航净空顶部标高之差。hh基本术语v拱的拱

8、的术语术语 基本术语v拱的拱的术语术语 2 桥梁的基本组成及分类1-2 桥梁的分类 按照不同的划分标准和方法，可以按照不同的划分标准和方法，可以将桥梁进行不同的分类，但桥梁结构工将桥梁进行不同的分类，但桥梁结构工程师更关心的是桥梁的受力特点和构造程师更关心的是桥梁的受力特点和构造特点，故着重介绍按照结构体系划分的特点，故着重介绍按照结构体系划分的方法。方法。桥梁的基本体系1.1.梁式桥梁式桥 组成：组成：受力特点：受力特点：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台处无水平反力，梁以受在竖向荷载作用下，桥墩和桥台处无水平反力，梁以受弯为主。弯为主。用材：用材：抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢一混凝

9、抗弯、抗拉能力强的材料（钢、配筋混凝土、钢一混凝土组合结构等）土组合结构等）主梁主梁桥墩（台）桥墩（台）桥墩（台）桥墩（台）梁式桥 分类v简支梁简支梁 静静定定结结构构。结结构构简简单单，施施工工方方便便，对对地地基基要要求求不不高高，但但跨跨越越能能力力较较差差，常常用用于于中中小小跨跨径径，目目前前多多采采用用预预制制装装配配的的施施工工方法。方法。经济跨径：预应力混凝土梁经济跨径：预应力混凝土梁50m50m，桁架梁，桁架梁:50-150m:50-150mv悬臂梁悬臂梁通通常常为为静静定定结结构构。可可利利用用支支座座处处的的负负弯弯矩矩来来减减小小跨跨中中弯弯矩矩，使使梁梁跨跨内内的的内

10、内力力分分配配更更为为合合理理，但但使使用用上上存存在在问问题题，现现在在较较少采用。少采用。v连续梁连续梁超静定结构。各跨共同参与受力，跨越能力增大，但多余超静定结构。各跨共同参与受力，跨越能力增大，但多余约束会产生附加内力，对地基条件要求高。约束会产生附加内力，对地基条件要求高。经济跨径：预应力混凝土梁经济跨径：预应力混凝土梁:25-200m:25-200m，桁架梁，桁架梁:100-400m:100-400m梁式桥梁式桥飞云江桥飞云江桥多跨简支梁，全长多跨简支梁，全长1721m1721m，分跨为，分跨为18x51+5x62+14x35(m)18x51+5x62+14x35(m)，桥面宽，桥

11、面宽13m13m拱桥2.2.拱拱桥桥 组成：组成：主拱圈主拱圈吊吊杆杆纵梁（系杆）纵梁（系杆）桥墩（台）桥墩（台）桥墩（台）桥墩（台）受力特点：受力特点：在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，承重承重 结构（拱圈或拱肋）以受压为主。结构（拱圈或拱肋）以受压为主。用材：用材：抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢抗压能力强的圬工材料（如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土、钢等来建造。筋混凝土、钢等来建造。拱桥 型式：型式：a)双曲拱双曲拱 c)中承式钢管拱中承式钢管拱 d)系杆拱桥系杆拱桥 e)“飞雁式飞雁式”三跨自锚式微小推力拱桥三跨自锚式微小

12、推力拱桥拱桥丫髻沙大桥丫髻沙大桥（飞雁式拱桥，（飞雁式拱桥，767636036076m76m，桥梁全长桥梁全长1084m1084m，2000 2000年建成）年建成）刚架桥3.3.刚刚架架桥桥刚架桥v刚刚架架桥桥是是由由桥桥跨跨结结构构(主主梁梁)与与墩墩台台(支支柱柱、板板墙墙)整整体体相相连连而而形成的结构体系，其形成的结构体系，其梁柱结点为刚结梁柱结点为刚结。v在在荷荷载载作作用用下下，其其结结构构中中梁梁和和柱柱(支支柱柱、板板墙墙)的的截截面面均均作作用用有弯矩、剪力和轴力。有弯矩、剪力和轴力。v刚架桥的外形尺寸较小，刚架桥的外形尺寸较小，桥下桥下净空净空较大较大，视野开阔，视野开阔

13、，适用于建筑高度受限、需适用于建筑高度受限、需要较大桥下净空的情况。要较大桥下净空的情况。v刚架桥设计必须考虑刚架桥设计必须考虑附加附加内力内力。大跨度预应力。大跨度预应力刚架刚架桥桥近年来近年来发展迅速发展迅速。v刚架桥要求桥址有较好的刚架桥要求桥址有较好的地基地基条件或采用深基础。条件或采用深基础。刚架桥v缺点：是一种弯压结构，梁柱刚结处易开裂。缺点：是一种弯压结构，梁柱刚结处易开裂。刚架桥刚架桥刚架桥吊桥4.4.悬索桥（悬索桥（吊吊桥桥）组成：组成：塔塔柱柱缆索缆索锚锚锭锭锚锚锭锭塔塔柱柱吊杆吊杆加劲梁加劲梁 受力特点：受力特点：竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于竖向

14、荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和悬索桥两端的锚碇结构中。缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。水平两个分力，因而悬索桥也是具有水平反力（拉力）的结构。吊桥v跨越能力最大，受力简单明了，成卷的钢缆易于运输，在将缆索架设完成后，便形成了一个强大稳定的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小。v悬索桥在设计计算悬索桥在设计计算时，除需考虑其结时，除需考虑其结构的静力特性外，构的静力特性外，还必须考虑其结构还必须考虑其结构的的动力特性动力特性，尤其，尤其它的它的抗风稳定性抗风稳定性

15、。计算通常采用有限计算通常采用有限变形理论。变形理论。吊桥吊桥的致命弱点是自重轻，结构的刚度差。在车辆吊桥的致命弱点是自重轻，结构的刚度差。在车辆动荷载和风荷载作用下，有较大的变形和振动。可以说动荷载和风荷载作用下，有较大的变形和振动。可以说，整个吊桥的发展史，就是和变形与振动斗争的历史，整个吊桥的发展史，就是和变形与振动斗争的历史，亦即争取刚度的历史。目前一般只用于公路桥。亦即争取刚度的历史。目前一般只用于公路桥。【资料】【资料】1940.11，主跨，主跨853m的美国的美国塔科马大桥塔科马大桥在在建成后仅建成后仅4个月，在个月，在19m/s的风速下突然垮塌，引起各国的风速下突然垮塌，引起各

16、国学者的大力研究桥梁的风振问题。学者的大力研究桥梁的风振问题。吊桥明石海峡桥明石海峡桥（L=1991mL=1991m）组合体系桥5.5.组合体系桥组合体系桥组合体系桥的种类很多，但究其实质不外乎梁、拱、吊组合体系桥的种类很多，但究其实质不外乎梁、拱、吊三者的不同组合，上吊下撑以形成新的结构。一般来说，这三者的不同组合，上吊下撑以形成新的结构。一般来说，这类桥型的施工工艺比较复杂。类桥型的施工工艺比较复杂。（1 1）刚构）刚构 梁梁-刚架的组合体系，随着悬臂施工方法而发展起来的刚架的组合体系，随着悬臂施工方法而发展起来的结构体系。结构体系。T T形刚构（形刚构（T T构）：构）：带铰或带挂梁的带

17、铰或带挂梁的T T构，目前较少采用。构，目前较少采用。连续刚构：连续刚构：墩梁固结的连续梁，经济跨径墩梁固结的连续梁，经济跨径100-300m100-300m。刚构桥刚构桥刚构桥系杆拱桥（2 2）梁）梁-拱组合体系桥拱组合体系桥v系杆拱：梁、拱均是主要承重结构，两者相互配合共同受系杆拱：梁、拱均是主要承重结构，两者相互配合共同受力。力。v由于吊杆将梁向上吊住，故可显著减小梁中的弯矩。由于吊杆将梁向上吊住，故可显著减小梁中的弯矩。v由于拱与梁连结在一起，拱的水平推力由梁来承受，梁成由于拱与梁连结在一起，拱的水平推力由梁来承受，梁成为拉弯构件，跨越能力远大于一般的简支梁桥，且对墩台没为拉弯构件，跨

18、越能力远大于一般的简支梁桥，且对墩台没有推力作用，是典型的梁和拱组合的有推力作用，是典型的梁和拱组合的无推力结构体系无推力结构体系，因此，因此对地基没有特殊要求。对地基没有特殊要求。系杆拱桥主梁主梁塔塔塔塔斜拉索斜拉索组合体系桥6.斜拉斜拉桥桥 组成：组成：受力特点：受力特点：竖向荷载作用下，受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和竖向荷载作用下，受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就象一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样压为主。跨度较大的主

19、梁就象一条多点弹性支承（吊起）的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。主梁截面的基本受力特征为偏心受压构件。高次超静定结构。受压构件。高次超静定结构。用材：用材：高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索，主梁用材有预应力混凝土、高强平行钢丝或钢绞线等制成斜拉索，主梁用材有预应力混凝土、钢、钢混凝土组合（结合、叠合）、钢混凝土混合等钢、钢混凝土组合（结合、叠合）、钢混凝土混合等斜拉桥v斜拉桥由斜拉桥由主梁主梁、拉索拉索和和索塔索塔组成。组成。v这种结构既发挥了高强材料的作用，又显著减小了主梁的截面，这种结构既发挥了高强材料的作用，又显著减小了主梁的截面，使结构减轻，跨越能力增大。使结构减轻，跨越能力增大。v与悬索桥相比，与悬索桥相比，抗风稳定性明显改善抗风稳定性明显改善，不需要巨大的锚锭结构。，不需要巨大的锚锭结构。与梁式桥相比，主梁结构的内力分布更均匀合理。与梁式桥相比，主梁结构的内力分布更均匀合理。斜拉桥岳阳洞庭湖大桥岳阳洞庭湖大桥长沙浏阳河洪山庙大桥长沙浏阳河洪山庙大桥日本多多罗桥日本多多罗桥