解读土木工程概论第6章-桥梁工程课件.ppt

1、1.了解桥梁的基本组了解桥梁的基本组成和分类。成和分类。2.了解桥梁的结构形了解桥梁的结构形式。式。3.了解桥梁基础。了解桥梁基础。6.1 6.1 概述概述6.2 6.2 桥梁的基本组成和分类桥梁的基本组成和分类6.3 6.3 桥梁的结构形式桥梁的结构形式6.4 6.4 桥墩、桥台桥墩、桥台6.5 6.5 桥梁基础桥梁基础本章目录本章目录基本要求基本要求第第6.16.1节节 概述概述1.1.概述概述了解桥梁工程了解桥梁工程本节目录本节目录基本要求基本要求 桥梁桥梁(bridge)就是供车辆就是供车辆(汽车、列车汽车、列车)和行人等跨越和行人等跨越障碍障碍(河流、山谷、海湾或其他线路等河流、山谷

2、、海湾或其他线路等)的工程建筑物。的工程建筑物。桥梁工程桥梁工程(bridge engineering)是土木工程的一个分是土木工程的一个分支。支。“桥梁工程桥梁工程”一词通常有两层含义：一是指桥梁建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。营、管理和养护维修等。第第6.26.2节节 桥梁的基本组成和分类桥梁的基本组成和分类1.1.桥梁的基本组成桥梁的基本组成2.2.桥梁的分类桥梁的分类1.1

3、.了解桥梁的基本组成和分类了解桥梁的基本组成和分类本节目录本节目录基本要求基本要求6.2.1 6.2.1 桥梁的基本组成桥梁的基本组成 桥梁桥梁由上部结构由上部结构(或桥垮结构或桥垮结构)、下部结构、下部结构(或桥墩或桥或桥墩或桥台台)和基础组成和基础组成。路面标高路面标高l0l0l0低水位低水位设计水位设计水位高水位高水位桥台桥台桥垮结构桥垮结构支座支座桥墩桥墩基础基础H1Hhhl 桥垮结构：它是线路中断时跨越障碍的主要承重结桥垮结构：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。要承受很大的车

4、辆荷载。桥墩和桥台：它是支撑桥垮结构并将恒载和车辆等桥墩和桥台：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，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。其作用是使桥上全部荷载传至地基。6.2.2 6.2.2 桥梁的分类桥梁的分类1 1、按工程规模分：、按工程规模分：有特大桥、大桥、中桥、小桥等有特大桥、大桥、中桥、小桥等。2 2、按其使用功能分：、按其使用功能分：有铁路桥有铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、农桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、农桥等等。3 3、按主要承重结构所用材料按主要承

5、重结构所用材料分：分：有钢桥，钢筋混凝土桥，预应力混凝土桥，结合梁桥，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用砖、石、素混凝土块等砌体材料(习称圬工习称圬工)建造的建造的拱桥，木桥等。拱桥，木桥等。4 4、按跨越障碍物性质按跨越障碍物性质分：分：有跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱有跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱桥、跨海桥等。桥、跨海桥等。杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，它北起浙域的跨海大桥，它北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾宁波慈溪水路湾。第第6.

6、36.3节节 桥梁的结构形式桥梁的结构形式1.1.梁式桥梁式桥2.2.拱式桥拱式桥3.3.钢架桥钢架桥4.4.悬索桥悬索桥5.5.斜拉桥斜拉桥6.6.组合体系桥梁组合体系桥梁1.1.了解桥梁的各种结构形式了解桥梁的各种结构形式本节目录本节目录基本要求基本要求6.3.1 6.3.1 梁式桥梁式桥定义：定义：梁桥是古老的结构体系之一。梁作为承重结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。在竖向荷构，主要是以其抗弯能力来承受荷载的。在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的。载作用下，其支承反力也是竖直的。分类：分类：悬臂梁和连续梁都是利用增加中间支承以减悬臂梁和连续梁都

7、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。大跨越能力。6.3.2 6.3.2 拱式桥拱式桥 拱桥的类型多样，构造各异，但最基本的组成仍拱桥的类型多样，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；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、空腹式拱按拱上建筑的形

8、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；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、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、下承式拱桥中承式拱桥、下承式拱桥 混凝土拱桥混凝土拱桥钢管拱桥钢管拱桥木拱桥木拱桥钢拱桥钢拱桥6.3.3 6.3.3 钢架桥钢架桥定义：定义：刚架桥刚架桥是梁与立柱是梁与立柱(或称为墩柱或称为墩柱)的组合体系，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。在一起的刚架结构。分类：分类：钢

9、架桥一般可采用钢架桥一般可采用T形刚架桥形刚架桥(也称钢构桥也称钢构桥)、连续刚架桥，斜钢架三种类型。连续刚架桥，斜钢架三种类型。连续钢构桥连续钢构桥斜腿钢构桥斜腿钢构桥6.3.4 6.3.4 悬索桥悬索桥定义：定义：悬索桥悬索桥以缆索跨过索塔顶锚固在河岸上作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。车行人，缆索受拉。索塔受压弯。缆索缆索吊杆吊杆塔架塔架6.3.5 6.3.5 斜拉桥斜拉桥定义：定义：斜拉桥斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。高强钢由斜索、塔柱和主梁所组成。高强钢材制成的斜

10、索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和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。车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。6.3.6 6.3.6 组合体系桥梁组合体系桥梁定义：定义：根据结构的受力特点，由几种不同体系的结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构组合而成的桥梁称为组合体系桥组合体系桥。其形式主要有：其形式主要有：(1)梁和拱的组合体系梁和拱的组合体系(2)钢梁与悬吊系统组合钢梁与悬吊系统组合(3)钢梁与斜拉系统组合钢梁与斜拉系统组合(4)斜拉索与悬索系统组合斜拉索与悬索系统组合第第6.46.4节节 桥墩、桥台桥墩、桥台1

11、.1.桥梁墩台的受力特点桥梁墩台的受力特点2.2.桥梁墩台的类型桥梁墩台的类型1.1.了解桥梁墩台的受力特点和类型了解桥梁墩台的受力特点和类型本节目录本节目录基本要求基本要求6.4.1 6.4.1 桥梁墩台的受力特点桥梁墩台的受力特点 桥墩：桥墩：承受承受上部结构荷载、流水压力、风力、冰上部结构荷载、流水压力、风力、冰压力和撞击力压力和撞击力；桥台：桥台：承受承受上部结构荷载、台背填土及其上车辆上部结构荷载、台背填土及其上车辆和在产生的附加侧压力。和在产生的附加侧压力。对桥墩、桥台的要求：对桥墩、桥台的要求：(1)本身的强度、刚度、和稳定性要求；本身的强度、刚度、和稳定性要求；(2)地基的承载

12、能力、沉降量、地基与基础之间的摩阻地基的承载能力、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；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有关文、及河床内的埋置深度有关。6.4.2 6.4.2 桥梁墩台的类型桥梁墩台的类型 桥墩的作用桥墩的作用是支承在它左右两跨的上部结构通过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。支座传来的竖直力和水平力。一般公路桥梁一般公路桥梁常采用的常采用的桥墩类型桥墩类型根据其结构形式可分根据其结构形式可分为实体式

13、为实体式(重力式重力式)桥墩、空心式桥墩和桩桥墩、空心式桥墩和桩(柱柱)式桥墩式桥墩。重力式桥墩重力式桥墩构架式桥墩构架式桥墩X形桥墩形桥墩Y形桥墩形桥墩V形桥墩形桥墩桩式桥墩桩式桥墩双柱式桥墩双柱式桥墩单柱式桥墩单柱式桥墩我国公路桥梁的我国公路桥梁的桥台桥台有实体式桥台和埋置式桥台等形式有实体式桥台和埋置式桥台等形式。U形式形式埋置式埋置式第第6.56.5节节 桥梁基础桥梁基础1.1.定义定义2.2.分类分类3.3.基础类型的选定基础类型的选定1.1.了解桥梁基础的概念了解桥梁基础的概念本节目录本节目录基本要求基本要求6.5.1 6.5.1 定义定义 基础基础指桥梁结构物直接与地基接触的部分

14、，是桥梁下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。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承受基础传来的荷载的那一部分地层(岩层或土层岩层或土层)则称为则称为地基地基。地基与基础受到各种荷载后，其本身将。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，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。结

15、构的要求和荷载特点，桥梁基础可采用各种类型。6.5.2 6.5.2 分类分类 桥梁基础的类型有桥梁基础的类型有刚性扩大基础刚性扩大基础、桩基础桩基础和和沉井基础沉井基础等。在特殊情况下，也用等。在特殊情况下，也用气压沉箱基础气压沉箱基础。1 1、刚性扩大基础、刚性扩大基础 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。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限制在材料刚性角的正切tan的范围内。若满足此条件，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

16、会发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。此基生弯曲和剪切破坏。刚性扩大基础即由此而得名。此基础施工简单，可就地取材，稳定性好，也能承受较大的础施工简单，可就地取材，稳定性好，也能承受较大的荷载。荷载。2 2、桩基础、桩基础 桥梁的桥梁的桩基础桩基础是桥梁基础中常用的型式。桩基础由若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。的外力由其经过上部软土层传到较深的地层中去。桩基础桩基础桩基础一般适合以下情况：桩基础一

17、般适合以下情况：荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位荷载较大，地基上部土层软弱，适宜的持力层位置较深时；置较深时；河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计河床受冲刷较大，河道不稳定或冲刷深度不易计算准确时；算准确时；采用刚性扩大基础困难大，其它方案在技术经济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。上不合理时。3 3、沉井基础、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。深基础。沉井基础的特点沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定性好，能承是埋深大、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

18、既是基础的一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，施工工艺也不部分，又是施工时的档土和挡水结构物，施工工艺也不复杂。复杂。因此这种结构型式在桥梁基础中得到广泛使用，随着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施工技术的提高，还将得到应用与发展。4 4、沉箱基础、沉箱基础 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。筑的桥梁墩台或其它构筑物的基础。工作原理工作原理是：当沉箱在水下就位后，将压缩空气压是：当沉箱在水下就位后，将压缩空气

19、压入沉箱室内部，排出其中的水，这样施工人员就能在箱入沉箱室内部，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，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。高，最后用混凝土填实工作室，即成为沉箱基础。6.5.3 6.5.3 基础类型的选定基础类型的选定基础类型的选定基础类型的选定主要取决于主要取决于地质土层的工程性质与水地质土层的工程性质与水文地质条件、荷载特性、桥梁结文地质条件、荷载特性、桥梁结 构型式及使用要求，构型式及使用要求，以及材料的供应和施工技术等因素。以及材料的供应和施工技术等因素。选择的原则选择的原则是：力争做到使用上安全可靠、施工上简是：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的比较，从中得出较为适宜与合理的设计和施工方案。案。