桥梁工程基础知识.ppt

1,桥梁工程基础知识,2,桥梁工程基础知识,桥梁的组成：,桥梁工程图,桥跨结构（上部结构）它是线路跨越障碍时的主要承载结构,桥墩和桥台（下部结构）它们支承桥跨结构，并将荷载传至地基，位于桥中间的叫桥墩，位于桥两端的叫桥台,附属结构包括栏杆、灯柱、支座等,按受力方式分有梁式、拱式、悬吊式三种基本形式以及它们之间的各种组合形式。,按用途分有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥及专用桥等。,按桥长和跨度分有特大桥、大桥、中桥、小桥等。,按建桥的材料分有石桥、钢筋混凝土桥、木桥、钢桥等。,桥梁的分类：,桥梁工程图,4.4.3.1 桥梁工程图概述,4.4.3.4 斜拉桥,4.4.3 桥梁工程图,4.4.3.2 桥梁总体布置图,4.4.3.3 构件结构图,4.4.3.1 桥梁工程图概述,桥位平面图主要表示道路路线通过江河、山谷时建造桥梁的平面位置，采用较小的比例绘制。它将桥梁和桥梁与路线连接处和地形、地物、河流、水准点、地质探孔等表达清楚，与路线平面图差不多。,设计一座桥梁要绘制许多图纸，包括桥位平面图、桥位地质断面图、桥梁总体布置图、构件结构图等。,桥位地质断面图是根据水文调查和地质钻探所得的水文地质资料绘制的桥位处的河床的水文地质断面图，包括河床断面、最高水位线、常水位线和最低水位线，作为设计桥梁、桥台、桥墩和计算土石方量的依据。,主要表示桥梁与路线连接的平面位置，桥位中心里程桩，水准点，工程钻孔，以及桥梁附近的地形、地物等，作为桥梁设计和施工定位的依据。,桥梁与路线连接的平面位置,桥位中心里程桩,水准点,地形、地物,4.4.3.1 桥梁工程图概述,一、钢筋混凝土梁桥工程图,桥位地质断面图主要用作设计桥梁、桥墩、桥台和计算土石方工程量的依据。,主要表示河床断面线（用粗实线绘制），最高水位、常水位、最低水位，钻孔位置、间距、孔口标高和钻孔深度，土壤的分层（用细实线绘制）、标高和各土层的物理力学性质等。,4.4.3.2 桥梁总体布置图,主要表示桥梁的型式、孔数、跨度、桥长、桥高，各部位标高，各主要构件的相互位置关系，桥面和桥头引道的坡度，桥宽，桥跨截面布置，桥梁线形及其与公路的衔接，桥梁与河流或桥下路线的相交情况，以及技术说明等。,桥梁总体布置图由立面图、平面图和横剖面图三部分组成。,平面图：采用掀土画法，表达桥面宽度和护栏、立柱、桥台的平面位置。,立面图中还表达出桥位处的地质水文状况、墩台的埋置深度、墩台变截面处的标高。,标尺：在绘制各构件的标高位置时都统一使用这个标尺。,立面图：反映桥梁的特征和桥型。,上部结构为预应力钢筋混凝土空心板简支板，两板端部留有4mm间隙。,六孔桥，每跨20m，全长125.04m。,中间为五个单排双柱式钢筋混凝土桥墩。,下部结构：两端为钢筋混凝土桥台。,简支梁桥总体布置图,4.4.3.2 桥梁总体布置图,横剖面图用1100的比例画出，较详细地表达出各片预应力钢筋混凝土空心板的位置及防撞护栏、桥墩的形式。,4.4.3.3 构件结构图,为了满足施工和工程监理的需要，必须根据总体布置图采用较大的比例，绘制能完整清晰表达各个构件的形状、大小以及钢筋布置情况的构件图，称为构件结构图。,仅画构件形状、大小，不画钢筋的构件图称为一般构造图。常用比例为110 150。,4.4.3.3 构件结构图,斜拉桥是由斜索、主塔和主梁三部分组成的一个统一体，它可以减小主梁截面和增大跨度。,4.4.3.4 斜拉桥,立面图：采用12000的比例只画外形轮廓，表达主桥的跨径、桥道纵坡、桥面中心标高以及塔柱的纵向形状和桩、桥墩基础的埋置深度、梁底、通航水位的标高尺寸等。,横剖面图：用1500的比例，从跨中剖开，显示箱梁的断面形状和横隔梁的形状；拉索在塔柱上的分布情况与尺寸，及桥墩承台、基础的形状和高度尺寸，钻孔灌注桩的直径大小与数量，基础标高和桩的埋置深度等。,平面图：采用12000的比例绘制，表达桥面、人行道、塔柱断面和拉索；及桥墩的平面布置情况、桥墩承台的外形轮廓形状和桩的平面布置情况。,主梁横断面图：采用1200的断面图，显示出单箱三室钢筋混凝土梁各部分的主要尺寸。,14,一、桥梁的组成与分类,1.桥梁的组成 2.桥梁的分类3.桥梁的主要类型,15,桥梁由四个基本部分组成上部结构 下部结构 支座 附属设施,16,桥梁的组成,17,桥跨结构（上部结构）路线中断时跨越障碍的 主要承载结构桥墩、桥台（下部结构）支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物基础 桥墩（台）中使全部荷载传至地基的底部奠基部分,18,桥梁的基本附属设施包括桥面系 伸缩缝 桥头搭板锥形护坡,19,支座 在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的传力装置护坡 路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石砌锥形体，保证边坡稳定,20,河流中的水位 低水位 高水位 设计水位：按规定的设计洪水频率计算所得的高水位通航水位,21,净跨径 设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥）计算跨径 桥跨结构相邻两个支座中心距离（梁桥）,两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离（拱桥）,22,总跨径 各孔净跨径之和桥梁全长 两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离桥下净空 设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离桥面净空 桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限，公路、铁路、城市桥梁有相应的规定标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）,23,2.桥梁的分类,按跨径分类特大桥 大桥 中桥 小桥 涵洞,24,桥梁涵洞分类,公路工程技术标准,表1-1,25,按桥面的位置分类 上承式 视野好、建筑高度大 中承式 下承式 建筑高度小、视野差,26,赵州桥,27,虎门辅航道桥,28,上海卢浦大桥(中承式),幻灯片13,29,30,下承式拱桥,31,郑州黄河二桥,32,郑州黄河二桥(下承式),33,郑州黄河二桥(下承式)夜景,34,郑州黄河二桥(下承式)夜景,35,天津解放桥(开启桥),36,天津解放桥(开启桥)开启状态,37,38,按用途分类 公路桥 铁路桥 公铁两用桥人行桥,39,武汉长江大桥(公铁两用桥),40,武汉长江大桥(公铁两用桥),41,按承重结构材料分类木桥 钢桥 圬工桥 钢筋混凝土桥 预应力混凝土桥 钢混凝土组合桥,42,按跨越障碍的性质分类 跨河桥 立交桥高架桥栈桥,43,按桥跨结构的平面布置分类 正交桥斜交桥 弯桥,44,按结构体系分类梁式桥 拱桥 刚架桥 吊桥 斜拉桥（组合体系桥）,45,梁式桥,46,拱桥,47,河南嵩县桥(桁架拱),48,长沙湘江桥(双曲拱桥),49,拱桥,50,万县长江大桥,51,刚架桥,52,刚架桥,53,吊桥,54,缆索承重桥梁,55,润扬长江大桥,56,组合体系桥梁拱组合,57,58,组合体系桥斜拉桥,59,60,南京长江二桥,61,日本多多罗大桥,62,润扬长江大桥,63,二、桥梁的规划与设计基本原则,1.桥梁的设计程序（大型桥梁）预可行性研究报告与工程可行性研究报告初步设计技术设计施工设计2.桥梁设计的一般原则野外勘测与调查研究工作桥梁纵横断面设计和平面布置,64,65,桥梁的设计程序（大型桥梁）,1、预可行性研究报告与可行性研究报告预可行性研究报告：在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性。可行性研究报告：在预可行性研究报告审批后，在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究工程上和投资上的可行性。,66,预可行性研究报告与可行性研究报告的主要内容,1、工程必要性论证：评估桥梁建设在国民经济中的作用2、工程可行性论证：3、制定桥梁标准问题4、自然条件及周围环境问题5、桥式方案问题6、桥位问题,67,68,经济可行性论证造价及回报问题资金来源及偿还问题二、初步设计进一步的水文、勘测工作桥式方案比选施工组织设计概算,69,三、技术设计技术补充勘探结构总体及细部的技术设计实施科研项目结构各部分详细的设计图纸修正概算四、施工设计施工钻探绘制施工详图编制工程预算,70,1.3.2 桥梁设计的一般原则,野外勘测与调查研究工作调查研究桥梁的具体任务选择桥位绘制桥位地形图桥位地质钻探报告水文情况风向、风速及地震资料其他情况,71,桥梁纵横断面设计和平面布置桥梁纵断面设计确定总跨径一般桥梁：水文计算要求：排洪面积足够，冲刷小，缩短总长度浅基础：总跨大，路堤不压河床深基础：允许较大冲刷，总跨小,72,73,桥梁分孔跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。通航河流：满足通航要求平原区：主槽布置跨径大的通航孔山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间桥墩不利地质段：移桥基，加跨径,74,多孔跨径的比例：钢筋砼三跨连续梁：中跨/边跨=1.00/0.80 五跨连续梁:1.00/0.90/0.65多孔桥梁：奇数跨（结构对称）基础工程：在大桥施工中起控制作用，应减少基础数量，加大跨径。美观要求：整体规划桥梁分孔时应考虑,75,桥道标高、桥下净空及纵坡根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需要，结合桥型、跨径等确定。梁桥 梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于50 cm，支座底面高出设计洪水位不小于25cm无铰拱桥 拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2/3，拱顶底面高出设计洪水位1.0m,76,通航孔 通航净空：在桥跨中垂直于流水方向所规定的空间界限（多边形图）立体交叉 车辆净空高度（桥梁横断面设计）桥梁横断面设计桥面行车道净宽标准：2*净-7.5，2*净-7.0，净-7.0，净-6.0人行道宽度 0.75m，1m，大于 1m 按 0.5m 的倍数增加,77,人行道、安全带：应高出行车道至少 2025cm弯道桥梁：按路线要求加宽、设超高桥面排水：设横坡 1.5%3%平面布置线形、桥头引道平顺曲线桥梁应符合路线规定尽量避免斜交，斜交角度不大于450,78,桥梁设计基本原则,实用经济安全美观,79,桥梁的设计荷载,1.桥梁设计荷载的分类2.规范中有关设计荷载的规定3.荷载组合,80,1.桥梁设计荷载的分类,永久荷载（恒载）结构物自重，桥面铺装，附属设施，土重，土侧压力，基础变位影响力，水浮力，预加应力，砼收缩徐变影响力。,81,2、可变荷载,基本可变荷载（活载）：汽车（含冲击力、离心力），平板挂车，履带车，人群及其土侧压力其它可变荷载：汽车制动力，支座摩阻力，温度影响力，风力，流水压力，冰压力，铁路桥：列车横向摇摆力，冻胀力,82,偶然荷载 地震力，船只、漂流物的撞击力，施工荷载等,83,规范中有关设计荷载的规定,永久荷载（恒载）跨径20150m，自重占全部设计荷载的3060%以上。跨径越大，比例越高。预应力：正常使用极限状态设计时计入 承载能力极限状态设计时作为抗力收缩徐变：超静定混凝土桥梁,84,可变荷载,车辆荷载计算荷载：公路桥涵设计的荷载标准中把大量、经常 出现的汽车荷载排列成车队形式：公路级、公路级车道荷载：,85,86,横隔梁、行车道板、桥台或挡土墙后土压力的计算应采用车辆荷载。主梁、主拱和主桁架等的计算应采用车道荷载。进行桥梁结构计算时不得将车辆荷载和车道荷载的作用叠加。,87,车辆荷载的影响力,冲击力 冲击作用：车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆、发动机抖动等原因，使桥梁结构引起振动。冲击系数：1+,88,制动力制动力：汽车在桥上刹车时，为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生的滑动摩擦力。12车道，按荷载长度内一行汽车车队总重的10%计算。但不小于一辆重车的30%。四车道增加一倍。,89,离心力曲线桥梁，时，须考虑。土侧压力 按换算的等代均布土层厚度计算,90,人群荷载,设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时，应同时考虑人行道上人群荷载所产生的内力。一般公路桥梁的人群荷载规定为 城市郊区行人密集地区一般为 可根据实际情况或参照所在地城市桥梁设计的规定予以确定。,91,偶然荷载,偶然荷载在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。公路桥梁的抗震设防一般为设计地震烈度8度，连续梁桥、T形刚构桥等为7度。公路工程抗震设计规范通航河流、有漂流物的河流：桥梁墩台，应考虑船只或漂流物的撞击力。,92,荷载组合,组合一（主要设计组合）：基本可变荷载+永久荷载组合二（附加设计组合）：基本可变荷载+永久荷载+其它可变荷载 组合三（验算组合）：平板挂车、履带车+自重、预应力、土重、土侧压力,3,93,组合四（撞击力组合）：基本可变荷载+永久荷载+撞击力组合五（施工组合）：施工荷载（自重、脚手架、材料机具、人群、风力、拱的单向推力等）组合六（地震力组合）：（自重、预应力、土重、土侧压力）+地震力,94,二、桥面布置与构造,1.5.1 桥面构造1.5.2 桥面铺装1.5.3 桥梁排水系统1.5.4 桥梁伸缩缝1.5.5 人行道、栏杆、护栏、灯柱,95,1.5.1 桥面构造,行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具、伸缩缝,96,桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影响到桥梁的使用功能。桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑，根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定。,97,桥面横坡沥青砼、水泥砼铺装：1.5%-2%路拱：行车道，抛物线型人行道，直线型,98,桥面横坡的形式横坡设在墩台顶部，等厚铺装层，上部结构双向倾斜横坡设在墩台顶部，三角垫层，等厚铺装层双向倾斜行车道板,99,桥面布置双向车道布置分车道布置双层桥面布置,100,桥面铺装,保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用普通水泥砼铺装 表面粗糙，耐磨好沥青砼铺装 较轻，养护方便，通车快非严寒地区，小桥，无防水层，铺装厚58cm,101,防水砼铺装 非冰冻地区需防水时用，厚810cm，上面可铺2cm沥青磨耗层具有贴式防水层的铺装 防水程度高，桥面板位于受拉区时“三油二毡”厚12cm 砼保护层厚4cm,102,桥面铺装构造,103,1.5.3 桥梁排水系统,桥面纵坡2%，桥长2%，桥长=50m，设一个泄水管桥面纵坡2%，每隔68m设一个泄水管泄水管：要求过水面积不小于23cm2/m2,左右对称或交错排列，距缘石2050cm，可在人行道下设置,104,泄水管的型式金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径1015cm，管下端伸出行车道板底面1520cm以上钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完整的落水管道,105,金属与钢筋混凝土泄水管,106,1.5.4 桥梁伸缩缝,伸缩缝的作用保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩徐变等影响下按净力图式自由变形使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞减小车辆通过的噪音,107,伸缩缝的设计与施工要求,适应桥梁温度变化引起的伸缩桥面平坦，行驶良好施工安装方便，与桥梁结构连成整体安全排水、防水承担车辆荷载养护、修理、更换方便经济价廉,108,伸缩缝的种类,对接式伸缩缝钢制支承式伸缩缝组合剪切式（板式）橡胶伸缩缝模数支承式伸缩缝无缝式（暗缝型）伸缩缝,109,W形伸缩装置,110,钢板叠合式伸缩装置,111,板式橡胶伸缩缝装置,112,SG型（模数式）伸缩缝,113,SG型（模数式）伸缩缝横断面,114,GP型桥面连续构造,115,离心力曲线桥梁，时，须考虑。土侧压力 按换算的等代均布土层厚度计算,116,桥面铺装构造,117,1.5.3 桥梁排水系统,桥面纵坡2%，桥长2%，桥长=50m，设一个泄水管桥面纵坡2%，每隔68m设一个泄水管泄水管：要求过水面积不小于23cm2/m2,左右对称或交错排列，距缘石2050cm，可在人行道下设置,118,泄水管的型式金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径1015cm，管下端伸出行车道板底面1520cm以上钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完整的落水管道,119,金属与钢筋混凝土泄水管,120,1.5.4 桥梁伸缩缝,伸缩缝的作用保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩徐变等影响下按净力图式自由变形使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞减小车辆通过的噪音,121,伸缩缝的设计与施工要求,适应桥梁温度变化引起的伸缩桥面平坦，行驶良好施工安装方便，与桥梁结构连成整体安全排水、防水承担车辆荷载养护、修理、更换方便经济价廉,122,伸缩缝的种类,对接式伸缩缝钢制支承式伸缩缝组合剪切式（板式）橡胶伸缩缝模数支承式伸缩缝无缝式（暗缝型）伸缩缝,123,W形伸缩装置,124,钢板叠合式伸缩装置,125,板式橡胶伸缩缝装置,126,SG型（模数式）伸缩缝,127,SG型（模数式）伸缩缝横断面,128,GP型桥面连续构造,129,1.5.5 人行道、栏杆、护栏、灯柱,请自学归纳,