城市道路桥梁工程.ppt

,桥梁工程,课程内容,内容对象 城市道路、公路及铁路常用中、小跨度桥梁设计、施工的基本知识，以桥梁为主。内容组成 概念：名词术语、概念分类 构造原理：构件截面形式、结构尺寸 计算原理：内力计算理论、方法 设计原理：受力特点、设计方法与步骤 施工概要,第一章 绪论,本章提要本章简述桥梁在交通路线中的重要作用及其 在社会经济和文化发展中的重要地位，说明桥梁的组成、结 构体系和分类，阐述国内外各种桥梁的发展简况及现状。章节内容 1.1桥梁的概述 1.2桥梁的组成与分类 1.3桥梁建设的成就与展望,1.1桥梁概述,一、桥梁的基本概念 供铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、海湾、湖泊、山谷、低地或其它交通线路使用的建筑结构。二、桥梁的重要性 桥梁是各种道路工程的关键节点，难度高、造价大 在战争和发生灾害时桥梁是咽喉要道、生命线工程 桥梁是城市立体交通的主要构成 社会性：桥梁在国家和地区的经济、文化、社会发展中 起巨大作用,1.1桥梁概述,三、桥梁设计的复杂性桥梁上的主要活荷载是车辆荷载及其影响力，灵活性很大，造成结构计算复杂在正常使用条件下，风、车辆造成的结构振动问题地震影响复杂性温度变化、基础变位不容忽视结构构件形式多样（杆、板、壳、体、索），存在空间问题，构造复杂，内力计算复杂跨越深谷、河流，施工难度大，设计要考虑施工过程,1.2桥梁的组成与分类,一、桥梁的基本组成部分及术语1、基本组成部分 桥跨结构 上部结构 桥面结构 桥墩 下部结构 桥台 基础 支座 附属结构,1.2桥梁的组成与分类,2.桥梁名词术语正桥、引桥、桥头堡,1.2桥梁的组成与分类,尺度术语,跨度、主跨净跨径、总跨径、计算跨径、标准跨径桥梁全长、桥梁总长桥下净空高度、建筑高度、容许建筑高度、允许建筑高度,1.2桥梁的组成与分类,二、桥梁的基本体系 按照桥梁主要承重结构的受力特点对桥梁分类：1.梁式桥 1）主要承重结构：以简支、悬臂或连续梁形式支撑在桥墩或桥台上的梁 2）受力特点：竖向荷载作用下，支座对结构无水平反力：梁内承受的弯矩很大，轴力为零 3）适宜材料：钢筋混凝土，预应力混凝土、钢,1.2桥梁的组成与分类,1.2桥梁的组成与分类,连续梁桥示例,1.2桥梁的组成与分类,悬臂梁桥示例1：英国福斯湾河口桥 The Forth Rail Bridge,位于英国的苏格兰东海岸，为19世纪末期世界上最大的双线铁路、悬臂钢桁架桥，也是世界上最早采用平炉钢建造的桥梁,该桥于1883年开工，1889年竣工，至今仍在通火车，并且仍保持着悬臂钢桁架中跨度的第二位（521米）,1.2桥梁的组成与分类,悬臂梁桥示例2：加拿大魁北克桥 The Quebec Bridge,全长986.9米，主跨跨度548.64米，中间挂孔长195.1米，两锚跨各长156.97米是迄今为止跨度最长的悬臂式钢桁架桥，1940-1912年建设，施工中发生两次重大事故。第一次在1970年8月29日晨，在架设梁部过程中，南侧梁部坠入河中，当时在桥上工作的,86人中只有11人幸免于难，第二次在1916年，9月提升挂孔过程中，悬挂的4个吊点中有一个吊点从支座上滑脱，致使长195.1米、重达5000吨的钢梁坠入河中。,1.2梁桥的组成与分类,二、梁桥的基本体系 2.拱式桥 1）主要承重结构：拱圈（拱肋）2）受力特点：竖向荷载下，桥墩或桥台称重水平推力：拱内承受的轴压力很大，弯矩较小 3）适宜材料：圬工材料（砖、石、混凝土）、钢筋混凝土,1.2桥梁组成与分类,拱桥示例1：赵州桥,河北省赵县安济桥，又称赵州桥，为隋朝石匠李春所造，距今有1400年。其“敞肩拱”的运作，为世界桥梁史上的首创。赵州桥结构新奇，造型美观，全长50.82米宽9.6米，跨度为37.37米,161年3月4日，赵州桥被中华人民共和国国务院公布为第一批全国重点文物保护单位，1991年9月4日，被美国土木工程师学会选定为世界第十二处“国际土木工程历史古迹”并增牌纪念。,1.2桥梁的组成与分类,拱桥示例2：卢沟桥,拱桥示例3：万县长江大桥劲性骨架钢筋混凝土箱型拱桥，主跨420米,1.2桥梁的组成与分类,计算跨径：两相邻拱脚截面形心点的水平距离计算矢高：拱顶截面形心至相邻拱脚截面形心的垂直距离失跨比：计算矢高与计算跨径之比净跨径与净失高 标准跨径与净跨径,拱桥的尺度术语：,1.2桥梁的组成与分类,二、桥梁的基本体系 3.吊桥（悬索桥）1）主要承重结构：两边悬挂在塔架上的缆索及悬挂在缆索上的吊杆 2）受力特点：竖向荷载作用下，缆索承受很大拉力；在桥台后方要修筑非常巨大的锚定结构；缆索拉力很大，弯矩为零 3）适宜材料：钢缆（由高强钢丝编制成）,1.2桥梁的组成与分类,吊桥示意图,1.2桥梁的组成与分类,悬索桥示例1：布鲁克林桥 Brooklyn Bridge,主跨486.16米，建于1869年-1883年，为当时世界最大跨度的悬索桥,1.2桥梁的组成与分类,悬索桥示例2：金门大桥 Golden Gate Bridge,跨美国旧金山海湾的公路悬索桥，建成于1937年，主跨1280.9米，钢桁加劲梁，在同类桥梁中称冠世界27年,1.2桥梁的组成与分类,悬索桥示例3：明石海峡大桥,日本1998年建成，主跨1991米，目前为世界第一跨,1.2桥梁组成与分类,悬索桥示例4：润扬长江公路大桥,主跨1490米，世界第三，中国第一,1.2桥梁组成与分类,二、桥梁的基本体系 4.刚架桥 1）主要承重结构：桥跨结构与桥台刚接在一起的刚架结构 2）受力特点：梁和柱连接处有很大的刚性；竖向荷载作用下，柱脚处也受有水平反力；梁内弯矩很大，轴力较小；柱内压力和弯矩都较大。3）适宜材料：钢、预应力混凝土,1.2桥梁组成与分类,刚架桥图示,1.2桥梁组成与分类,二、桥梁的基本体系 5.组合体系桥 主要承重结构是梁、拱、刚、吊四者的各种组合,梁拱结合示意图,1.2桥梁组成与分类,斜拉桥（梁吊结合）示意图,1.2桥梁组成与分类,1.2桥梁组成与分类,二、桥梁的其它分类 1.按工程规模大小分 特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞 2.按主体结构用材分 圬工桥（砖桥、石桥）、混凝土桥、钢桥、木桥 3.按跨越障碍的性质分 跨河桥、跨谷桥、跨线桥（高架桥、立交桥）、旱桥 4.按用途分 公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、城市道路桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）、栈桥、其他专用桥,1.2桥梁组成与分类,三、桥梁的其它分类 5.按上部结构行车道位置分 上承式桥、下承式桥、中承式桥 6.按平面布置分 正桥（直桥）、斜桥、弯桥（曲线桥）:坡桥、匝道桥 斜桥：桥轴线与支承线的垂线呈一夹角。当桥位必须服从路线规定时，如果桥行车方向与桥下水流方向或路线方向不垂直，桥墩线即支承线与桥轴线不再垂直，即出现斜桥 7.按固定情况分 固定式桥、开合桥、活动桥（浮桥、舟桥）,1.2桥梁组成与分类,跨谷桥、跨河桥示例图,1.2桥梁组成与分类,旱桥示例图,1.2桥梁组成与分类,开合桥示例,1.3桥梁建设的成就与展望,一、桥梁发展概况 1.桥梁发展的影响因素 社会环境：社会生产力、工业水平 施工：施工技术的进步 理论：数学、力学理论的进展、计算技术的变革 建筑材料的变革,1.3桥梁建设的成就与展望,一、桥梁的发展概况 2.发展历程 1）土、石、砖木、铁 2）钢材：19世纪中期钢材出现，开始了第一次飞跃，随后又产生了高强钢材、钢丝、钢索，结构跨度从砖石木的几米、几十米飞跃到百米、几百米甚至几千米以上，并开创了在大江、海峡上修建大桥的奇迹。3）钢筋混凝土和预应力混凝土：19世纪中期，钢筋混凝土开始被应用，20世纪初广泛使用，实现了第二次飞跃，20世纪30年代开始兴起预应力混凝土，发生第三次飞跃。,1.3桥梁建设的成就与展望,二、当今世界桥梁的建设规模,1.3桥梁建设的成就与展望,二、当今世界桥梁的建设规模,1.3桥梁建设的成就与展望,二、当今世界桥梁的建设规模,1.3桥梁建设的成就与展望,二、当今世界桥梁的建设规模,第二章 桥梁的设计与规划,本章提要 本章介绍桥梁设计应遵循的基本原则，桥梁平面设计，桥孔和桥面净空要求，最后介绍桥梁设计与建设的程序和设计步骤。章节内容 2.1桥梁设计的基本原则 2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求 2.3桥梁设计程序 2.4桥梁设计方案比选,2.1桥梁设计的基本原则,1、安全：整个桥梁结构及构件，在制造、运输、安装和使用各个阶段应有足够的强度、刚度、稳定性及耐久性2、使用：满足桥上交通的需求；满足桥下泄洪、安全通航或通车的要求；保证使用年限，不出现过大变形和裂缝；便于检查和维修3、经济：通过技术经济比较，从建造期间的造价、取材、工期、运输、安装、施工等方面及使用期间的运营、养护、维修等方面，尽量使成本最低、效益最高4、美观：结构精炼，比例协调，与环境协调5、技术先进6、保护环境和可持续发展,2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求,2.2.1 平面布置（桥梁的平面设计）1.平面形式：直桥、斜桥、弯桥、斜弯桥 2.确定原则（1）小桥和涵洞符合路线走向（斜度小于45度）：特大及大、中桥，桥路综合考虑，尽可能直桥（2）弯桥：平面曲线半径、平面曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置，应满足等级线路的规定（3）公路和铁路桥梁宜分建,2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求,桥跨、孔径（桥梁的纵断面设计）桥梁纵断面设计包括：总跨径、分孔、道桥标高、纵坡、基础埋置深度 1、桥梁总跨径 原则：满足排洪量：越小越好：使河床不致过大冲刷 总跨径、排洪、冲刷、基础埋置深度的关系 桥梁总跨径小、经济越好，但排洪面积小，河床冲刷严重，基础要深埋；反之，桥梁总跨径大，桥梁造价高，但排洪好，河床不受大的冲刷，安全，深基础允许河床一定程度冲刷，可减小总跨径。山区河流流速快、冲刷大，要采用较大的跨径,2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求,2.2.2 桥跨、孔径（桥梁的纵断面设计）2、桥梁分孔 1）主要由上、下部结构造价决定 原则是使上、下部结构总造价最低 性质：分孔多，跨径小，上部造价低、下部造价高 2）通航要求：通航孔满足通航要求，其余按经济跨径 3）地质要求：深谷、水深流急时尽量单孔 4）结构受力：采用理论上的合理跨径比例，便于设计 5）其他：标准跨径、施工工期、施工能力、备战,2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求,2.2.2 桥跨、孔径（桥梁的纵断面设计）3、桥道标高 依据路线纵断面设计。尚需考虑：a设计洪水位、桥下通航（通车）净空的需要；b结合桥型、跨径；c流水净空要求；d两端与道路衔接 流水净空：P18，关于有支座桥梁和无铰拱桥 通航净空：P19，关于内河和通航海轮桥梁 跨线桥桥下的交通要求：参见公路、铁路桥梁建筑界限 纵坡：利于排水，避免或减少挖方填方、一般桥上纵坡小于4%，桥头引道纵坡小于5%；交通繁忙处二者皆小于3%,2.2桥梁平面设计、桥孔和桥上净空要求,桥上净空（桥梁的横断面设计）1、桥宽方面 可查公路、铁路的相关规定，包括：1）公路、铁路桥梁建筑界限 2）自行车道、人行道或安全道的宽度和净空要求 3）人行道及安全带应高出行车道面：至少2025cm；当车速、坡度大时，应高出3035cm2、横向坡度要求 根据桥面铺装类型，设置双坡1.5%3%，利于排水。3、结构截面形式,2.3桥梁设计程序,1、“预可”阶段 主要目标：建设项目的上报立项问题 主要工作：几个桥型方案；造价、资金来源、投资回报左做初步估算和设想2、“工可”阶段 主要工作：工程可行性研究。与河道、航运、规划等部门研究，选用和补充相关技术标准。提出几个桥型方案：估算造价3、初步设计 主要工作：进行方案比选，推荐最优方案上报,2.3桥梁设计程序,4、技术设计 对复杂的特大桥、互通式立交桥或新型桥梁结构进行。主要工作：根据初步设计批复意见，对重大、复杂问题进行研究，加深勘探调查，修正工程概算5、施工图设计 主要工作：详细结构计算，绘制施工详图，制定施工组织设计，编制施工图预算 注：对一般桥梁，采用两阶段设计，即初步设计和施工图设计。技术简单方案明确的小桥，可采用一阶段设计，即施工图设计,2.4桥梁设计方案比选,1、为什么进行方案比较 桥梁投资大。对特大桥、大桥方案可能要七、八个。2、方案比较的原则 个方案必须可行：方案有可比性3、结论是推荐方案4、方案比较的复杂性,谢谢观赏,WPS Office,