土木工程概论_第6章 桥梁工程.ppt

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1、1.了解桥梁的基本组成和分类。2.了解桥梁的结构形式。3.了解桥梁基础。,6.1 概述6.2 桥梁的基本组成和分类6.3 桥梁的结构形式6.4 桥墩、桥台6.5 桥梁基础,本章目录,基本要求,第6.1节 概述,概述,了解桥梁工程,本节目录,基本要求,桥梁(bridge)就是供车辆(汽车、列车)和行人等跨越障碍(河流、山谷、海湾或其他线路等)的工程建筑物。,桥梁工程(bridge engineering)是土木工程的一个分支。“桥梁工程”一词通常有两层含义：一是指桥梁建筑的实体；二是指建造桥梁所需的科技知识，包括桥梁的基础理论和研究，以及桥梁的规划、设计、施工、运营、管理和养护维修等。,第6.2

2、节 桥梁的基本组成和分类,1. 桥梁的基本组成2. 桥梁的分类,1.了解桥梁的基本组成和分类,本节目录,基本要求,6.2.1 桥梁的基本组成,桥梁由上部结构(或桥垮结构)、下部结构(或桥墩或桥台)和基础组成。,桥垮结构：它是线路中断时跨越障碍的主要承重结构。它不仅需要承受桥梁自身的恒荷载，而且还需要承受很大的车辆荷载。桥墩和桥台：它是支撑桥垮结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物桥梁基础：是桥墩、桥台埋入土中的扩大的部分，其作用是使桥上全部荷载传至地基。,6.2.2 桥梁的分类,1、按工程规模分：,有特大桥、大桥、中桥、小桥等。,2、按其使用功能分：,有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、农

3、桥等。,3、按主要承重结构所用材料分：,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)建造的拱桥，木桥等。,4、按跨越障碍物性质分：,有跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱桥、跨海桥等。,杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾。,第6.3节 桥梁的结构形式,1. 梁式桥2. 拱式桥3. 钢架桥4. 悬索桥5. 斜拉桥6. 组合体系桥梁,1.了解桥梁的各种结构形式,本节目录,基本要求,6.3.1 梁式桥,定义：梁桥是古老的结构体系之一。梁作为承重结构，主要是以其抗弯能力来承受荷载的。在竖向荷

4、载作用下，其支承反力也是竖直的。,分类：悬臂梁和连续梁都是利用增加中间支承以减少跨中正弯矩，更合理地利用材料和分配内力，加大跨越能力。,6.3.2 拱式桥,拱桥的类型多样，构造各异，但最基本的组成仍为基础、桥墩台、拱圈及拱上建筑。其中主拱圈是拱桥的重要承力构件。,拱桥按使用的材料可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、木拱桥及钢拱桥；按拱上建筑的形式可分为实腹式拱桥、空腹式拱桥；按主拱圈的拱轴线形式可分为圆弧拱、抛物线拱和悬链线拱；按桥面与主拱圈的相对位置可分为上承式拱桥、中承式拱桥、下承式拱桥,混凝土拱桥,钢管拱桥,木拱桥,钢拱桥,6.3.3 钢架桥,定义：刚架桥是梁与立柱(或称为墩

5、柱)的组合体系，它的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构。,分类：钢架桥一般可采用T形刚架桥(也称钢构桥)、连续刚架桥，斜钢架三种类型。,连续钢构桥,斜腿钢构桥,6.3.4 悬索桥,定义：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，吊着桥面系供行车行人，缆索受拉。索塔受压弯。,6.3.5 斜拉桥,定义：斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。,6.3.6 组合体系桥梁,定义：根据结构的受力特点，由几种不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。,其形式主要有：,(1)

6、梁和拱的组合体系,(2)钢梁与悬吊系统组合,(3)钢梁与斜拉系统组合,(4)斜拉索与悬索系统组合,第6.4节 桥墩、桥台,1. 桥梁墩台的受力特点2. 桥梁墩台的类型,1.了解桥梁墩台的受力特点和类型,本节目录,基本要求,6.4.1 桥梁墩台的受力特点,桥墩：承受上部结构荷载、流水压力、风力、冰压力和撞击力； 桥台：承受上部结构荷载、台背填土及其上车辆和在产生的附加侧压力。,对桥墩、桥台的要求：(1)本身的强度、刚度、和稳定性要求；(2)地基的承载能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻力要求，防止过大的水平位移、转动或者沉降；(3)墩台的设计与结构受力、土质构造、地质条件、水文、及河床内的埋置深度

7、有关。,6.4.2 桥梁墩台的类型,桥墩的作用是支承在它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖直力和水平力。,一般公路桥梁常采用的桥墩类型根据其结构形式可分为实体式(重力式)桥墩、空心式桥墩和桩(柱)式桥墩。,重力式桥墩,构架式桥墩,X形桥墩,Y形桥墩,V形桥墩,桩式桥墩,双柱式桥墩,单柱式桥墩,我国公路桥梁的桥台有实体式桥台和埋置式桥台等形式。,U形式,埋置式,第6.5节 桥梁基础,1.定义2. 分类3. 基础类型的选定,1.了解桥梁基础的概念,本节目录,基本要求,6.5.1 定义,基础指桥梁结构物直接与地基接触的部分，是桥梁下部结构的重要组成部分。,承受基础传来的荷载的那一部分地层(岩层或土层

8、)则称为地基。地基与基础受到各种荷载后，其本身将产生应力和变形。为了保证桥梁的正常使用和安全，地基和基础必须具有足够的强度和稳定性，变形也应在容许范围之内。根据地基土的土层变化情况、上部结构的要求和荷载特点，桥梁基础可采用各种类型。,6.5.2 分类,桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。在特殊情况下，也用气压沉箱基础。,1、刚性扩大基础,刚性扩大基础是桥梁实体式墩台浅基础的基本型式。 它的主要特点是基础外伸长度与基础高度的比值必须限制在材料刚性角的正切tan的范围内。若满足此条件，则认为基础的刚性很大，基础材料只承受压力，不会发生弯曲和剪切破坏。刚性扩大基础即由此而得名。此基础施

9、工简单，可就地取材，稳定性好，也能承受较大的荷载。,2、桩基础,桥梁的桩基础是桥梁基础中常用的型式。桩基础由若干根桩与承台两部分组成。桩基础的作用是将墩台传来的外力由其经过上部软土层传到较深的地层中去。,桩基础,桩基础一般适合以下情况：荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位置较深时； 河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算准确时；采用刚性扩大基础困难大，其它方案在技术经济上不合理时。,3、沉井基础,是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。,沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定性好，能承受较大的竖向作用和水平作用，沉井井壁既是基础的一部分，又是施工时的档土和挡水结构物，

10、施工工艺也不复杂。 因此这种结构型式在桥梁基础中得到广泛使用，随着施工技术的提高，还将得到应用与发展。,4、沉箱基础,沉箱基础又称之气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础。,工作原理是：当沉箱在水下就位后，将压缩空气压入沉箱室内部，排出其中的水，这样施工人员就能在箱内进行挖土施工，并通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室，即成为沉箱基础。,6.5.3 基础类型的选定,基础类型的选定主要取决于地质土层的工程性质与水文地质条件、荷载特性、桥梁结 构型式及使用要求，以及材料的供应和施工技术等因素。,选择的原则是：力争做到使用上安全可靠、施工上简便可行、经济上节约合理。因此，必要时应作不同方案的比较，从中得出较为适宜与合理的设计和施工方案。,