桥梁工程全册完整教学课件.ppt

1、桥梁工程全册完整教学课件桥梁工程全册完整教学课件 绪论绪论 桥梁工程的规划与设计桥梁工程的规划与设计 桥梁的设计作用桥梁的设计作用（荷载荷载） 桥面构造桥面构造 混凝土简支梁上部构造混凝土简支梁上部构造 其它桥型其它桥型 桥梁概念设计专题讲座桥梁概念设计专题讲座 一周的课程设计一周的课程设计 课程内容课程内容 第一章第一章 绪论绪论 2021年1月20日 混凝土桥 第一章 绪论 5 桥梁的重要性及优势（以中国高铁为例）桥梁的重要性及优势（以中国高铁为例） 桥梁是高速铁路土建工程中重要组成部分，比例大、 高架桥及长桥多，同时也是控制建设周期和保证安全舒适 运营的关键。 京沪高铁丹阳至昆山特大桥，

2、全长164.7公里，为世界第一长桥。 高铁桥梁的功能不再仅仅提供跨越功能，而是为高速列车提供 稳定、平顺的线路。 2021年1月20日 混凝土桥 第一章 绪论 6 高铁桥梁优势是利于桥下交通、节约土地、控制变形。 在平原及人口密集区高速铁路若采用高架桥的形式通过，可以 合理利用空间，节约土地资源； 在软土地区及其他地质条件较差的地区，修建桥梁作为轨道的 下部基础可以利用桥梁刚度大变形小的特点，来保证轨道的平顺性， 以满足高速行车的需要。因此，桥梁在高速铁路中所占的比例较大。 中国内陆高速铁路桥梁所占比例（%） 三、桥梁的结构体系三、桥梁的结构体系 中国四大古桥中国四大古桥 桥梁专家茅以升在桥梁

3、谈往中称誉洛阳桥说：“这种基础，就是近代桥梁专家茅以升在桥梁谈往中称誉洛阳桥说：“这种基础，就是近代 桥梁的筏型基础，但在国外只有不到一百年的历史，所用桥梁的浮运桥梁的筏型基础，但在国外只有不到一百年的历史，所用桥梁的浮运 法，就是今日还很通行。法，就是今日还很通行。 1950年，德国人菲斯特瓦德(Ulrich Finsterwalder)首次采用悬臂灌注技术施工 跨越拉恩河上的保德尤斯腾桥。 南京长江二桥北汊桥南京长江二桥北汊桥 南京长江二桥北汊桥主跨165m，为国内连续梁之最。 2001年建成。 洛溪大桥是我国预应力混凝土桥梁向大跨发展的开端。 当今技术条件下，砼梁桥最大跨度当今技术条件下

4、，砼梁桥最大跨度270270米。世界上最大跨度的砼米。世界上最大跨度的砼 梁桥是主跨梁桥是主跨301m301m的挪威斯托尔马桥，是普通砼与轻质砼的复合砼结的挪威斯托尔马桥，是普通砼与轻质砼的复合砼结 构，轻质砼骨料从美国进口。复线桥主跨跨度达到了构，轻质砼骨料从美国进口。复线桥主跨跨度达到了330 m, 330 m, 是同是同 类桥梁中的世界之最类桥梁中的世界之最, , 因此在主跨跨中因此在主跨跨中108m 108m 节段引入钢箱梁节段引入钢箱梁, ,以以 减小截面的高度。老桥减小截面的高度。老桥19801980年建成，是茅以升主持设计的最后一座年建成，是茅以升主持设计的最后一座 特大桥，主跨

5、特大桥，主跨156+174m156+174m。复线桥邓文中设计。复线桥邓文中设计。 湖南凤凰乌巢大桥 山西晋城丹河大桥（矢跨比1/4.5） 20世纪六七十年代后，钢筋砼拱长期成为我国主导桥型。为减轻自重、节约圬工和钢材、方便施 工，1964年出现了双曲拱桥，迅速风靡中华大地。但双曲拱的缺点是整体性与耐久性差，现已基本淘 汰。 双曲拱之后又出现了刚架拱和桁架拱。考虑拱上建筑与主拱圈共同受力，减轻自重，整体性比双 曲拱好。 1980年，将预应力技术引入桁架拱，形成预应力桁式组合拱。主要特点是使桁架拱桥在拱脚部位 的上下弦与墩台固结，在跨径中部适当位置把上弦断开，下弦保持连续，形成拱梁组合体系。优点

6、是 拱脚受力改善，上弦拉力减小，施工时利用弦杆进行悬拼，不像其它拱桥悬拼时需要拉杆，节约施工 用钢量。 长沙黑石铺湘江大桥，5x80m箱肋拱+（144+162+144）m钢管拱+3x80m箱肋拱，11 连拱结构，2004.5通车。南县茅草街大桥，主跨368m，桥宽16m。 卢浦大桥为钢箱拱，主跨550m。建成 时跨度世界第一。 长沙福元路湘江大桥为3x210m连续提 篮式（内倾12度）钢拱一结合梁组合结构， 顶推施工。 重庆朝天门大桥为三跨中承式钢桁架拱，同时承担轻轨及公路，主跨552m，世界第一， 2009年通车。 2009年合拢的南京大胜关长江大桥是世 界上设计荷载最大的高速铁路桥（6线铁

7、 路），6跨连续钢桁拱，主跨2x336m。用钢 量是武汉长江大桥的4倍。 长沙银盆岭湘江大桥1991年通车，主桥105+210+105m，建成之初为中国跨度最大的双塔单索面斜拉桥。 2021年1月20日 混凝土桥 第一章 绪论 荆岳长江大桥主桥为双塔钢箱梁与预应力混凝土箱梁相结合的混合梁斜拉桥，主桥跨径组成为（100m298m） 816m（80m275m）。 苏通长江大桥主桥为双塔钢箱梁斜拉桥，主跨1088m，砼主塔高300.4米，斜拉索的 长度577米，均列世界第一，总投资60亿，2008年通车。 西堠门大桥连接舟山与宁波的特大型 跨海桥梁，为主跨1650米钢箱梁悬索桥， 是目前世界上最大跨

8、度的钢箱梁悬索桥， 全长在悬索桥中居世界第二、国内第一， 2009年底通车。 矮寨特大悬索桥是吉茶高速公路的控制 性工程，在矮寨镇上空355米处跨越德夯大 峡谷。大桥主跨1176米，是目前世界上跨 峡谷跨径最大的钢桁梁悬索桥。 长沙湘江三汊矶大桥主跨钢箱梁部分为自锚式悬索 桥，主跨328米；佛山平胜大桥主桥采用独塔单跨四索面 自锚式悬索桥，主跨350m。 自锚式悬索桥 江苏泰州长江大桥采用主跨21080米的 三塔双跨钢箱梁悬索桥，系世界首创。中塔采 用纵向人字形、横向门式框架型钢塔。全桥 2011.9.28合拢，2012年底竣工通车。 桥梁工程展望桥梁工程展望 桥跨结构继续向大跨发展桥跨结构继

9、续向大跨发展 预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体 结构型式和构造呈多样化发展结构型式和构造呈多样化发展 桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁设计理论更趋完善和合理 桥梁桥梁CADCAD技术应用更趋广泛技术应用更趋广泛 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展 The Worlds Largest Bridges 意大利意大利Messina大桥设计大桥设计 Messina大桥截面设计大桥截面设计 表现在以下几方面：表现在以下几方面： ( (1 1) ) 中小跨度的公路中小跨度的公路、铁路桥梁以及城市立交铁路桥梁以及城市立交、 高架桥

10、多采用钢筋混凝土或预应力混凝土桥；高架桥多采用钢筋混凝土或预应力混凝土桥； ( (2 2) ) 预应力混凝土连续梁预应力混凝土连续梁（刚构刚构）成为跨度在成为跨度在 100100 300300m m范围内的公路范围内的公路、铁路桥的优选桥式铁路桥的优选桥式，具具 有强大的竞争力；有强大的竞争力； ( (3 3) ) 对更大跨度对更大跨度（300300 500500m m），可考虑采用可考虑采用 混凝土斜拉桥混凝土斜拉桥、拱桥等桥型拱桥等桥型。 预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体预应力混凝土桥仍是中小跨度桥梁的主体 桥梁设计理论更趋完善和合理桥梁设计理论更趋完善和合理 自自2020世纪世纪70

11、70年代以来，国际上开始逐步采用以年代以来，国际上开始逐步采用以 可靠性理论为基础、以分项安全系数表达的概可靠性理论为基础、以分项安全系数表达的概 率极限状态设计法，如英国规范率极限状态设计法，如英国规范BS5400BS5400、美国、美国 规范规范AREAAREA（铁路）和（铁路）和AASHTOAASHTO（公路）、加拿大（公路）、加拿大 规范规范CAN/CSACAN/CSA- -S6S6- -8888等。等。 与过去采用的容许应力设计和破坏强度设计等与过去采用的容许应力设计和破坏强度设计等 方法相比，极限状态设计理论更趋完善和合理。方法相比，极限状态设计理论更趋完善和合理。 我国公路桥梁已

12、从我国公路桥梁已从19851985年开始采用极限状态法年开始采用极限状态法 进行结构设计，新的铁路桥梁设计规范规也即进行结构设计，新的铁路桥梁设计规范规也即 将颁布实施。将颁布实施。 桥梁桥梁CADCAD技术应用更趋广泛技术应用更趋广泛 由于计算机工业的高速发展，由于计算机工业的高速发展，CADCAD技术在铁路技术在铁路 桥梁工程中的应用也越来越广泛。桥梁工程中的应用也越来越广泛。 桥梁桥梁CADCAD技术的主要内容有以下几部分：结构技术的主要内容有以下几部分：结构 分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专分析、图形绘制、结构优化、工程数据库、专 家系统等。目前使用较多的是前三部分。家系统等。

13、目前使用较多的是前三部分。 在我国，除采用国外商业化通用程序进行结构在我国，除采用国外商业化通用程序进行结构 分析外，还逐步开发了一些桥梁结构分析及分析外，还逐步开发了一些桥梁结构分析及 CADCAD专项软件，较大地提高了设计质量和效率。专项软件，较大地提高了设计质量和效率。 建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展建桥材料向高强、新功能、轻质方向发展 材料强度方面材料强度方面 高强钢的屈服点（抗拉强度：高强钢的屈服点（抗拉强度：600600900MPa900MPa） 预应力钢筋（预应力钢筋（28mm28mm，900MPa900MPa44mm44mm，1350MPa1350MPa） 高强度钢丝及钢

14、绞线（高强度钢丝及钢绞线（44- -9mm,15509mm,1550- -2000MPa2000MPa） 高强混凝土（高强混凝土（C100C100- -C200C200级）级） 材料的新功能方面材料的新功能方面 耐侯钢耐侯钢 抗裂钢，抗层裂钢，变厚度钢抗裂钢，抗层裂钢，变厚度钢 新材料新材料 碳纤维强化复合材料碳纤维强化复合材料 第二章第二章 桥梁工程的规划与设计桥梁工程的规划与设计 在满足一定的在满足一定的功能功能的同时，还应该能够的同时，还应该能够安全安全地承自然界地承自然界 和人类活动所施加的各种荷载；和人类活动所施加的各种荷载； 社会所能为结构支付的人力社会所能为结构支付的人力、物力和

15、财力都是有限的物力和财力都是有限的， 所以所以，又必须讲求又必须讲求经济经济； 结构结构固定固定（stationary）在不同位置在不同位置，其规划其规划、设计和设计和 施工需因时因地而异施工需因时因地而异，逐个逐个（unique）进行；进行； 是否是否美观美观，是否是否与环境协调与环境协调。 土木工程结构的基本属性土木工程结构的基本属性 第一节第一节 桥梁设计原则和科学依据桥梁设计原则和科学依据 一、基本原则一、基本原则 安全要求安全要求 桥梁的安全既包括桥上车辆桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全行人的安全， 也包括桥梁本身的安全也包括桥梁本身的安全。结构在使用年限以内结构在使用年限以内，

16、 在各种自然情况和荷载作用下在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的能具有足够的 承载能力承载能力，能保持适当的安全度能保持适当的安全度，是对每一座是对每一座 桥梁的基本要求桥梁的基本要求。 桥梁的桥梁的适用要求适用要求包括：能保证行车的通畅包括：能保证行车的通畅、 舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要舒适和安全；桥梁运量既能满足当前需要，也也 可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥可适当照顾今后发展；对跨越线路或河流的桥 梁梁，要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市要求不妨碍桥下交通或通航；靠近城市、 村镇等的桥梁村镇等的桥梁，还当综合考虑桥头和引桥地区还当综合考虑桥头和引桥地区 的环境和发展

17、；在使用年限内的环境和发展；在使用年限内，桥梁一般只需桥梁一般只需 常规养护维修就可保证日常使用常规养护维修就可保证日常使用。 经济要求经济要求 在适用在适用、安全的前提下安全的前提下，经济是衡量技术经济是衡量技术 水平和作出方案选择的主要因素水平和作出方案选择的主要因素。桥梁设计应桥梁设计应 体现出经济特性体现出经济特性。对于重大的桥梁工程对于重大的桥梁工程，必须必须 进行多方案的比较进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性详细研究技术上的可行性 和先进性以及经济上的合理性和先进性以及经济上的合理性。这样这样，才能对才能对 桥梁的建造消耗桥梁的建造消耗、施工施工、技术发展和今后使用技术发展和

18、今后使用 等因素进行统筹考虑等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论得出合理的经济结论。 美观要求美观要求 在适用在适用、安全和经济的前提下安全和经济的前提下，尽可能使尽可能使 桥梁具有优美的外形桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调并与周围的环境相协调， 这就是对桥梁美观的基本要求这就是对桥梁美观的基本要求。合理的轮廓造合理的轮廓造 型和布局型和布局、正确表达力的传递正确表达力的传递、以及结构风格以及结构风格 和色彩与周围环境的和谐一致和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的是体现美观的 主要因素主要因素。在城市和游览地区在城市和游览地区，可适当考虑桥可适当考虑桥 梁建筑的艺术处理梁建筑的艺

19、术处理，但不应当追求浮华和繁琐但不应当追求浮华和繁琐 的细部装饰的细部装饰。 二、桥梁工程的基本依据二、桥梁工程的基本依据 数学数学（Mathematics） 力学力学（Mechanics） 计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD） 工程材料学工程材料学（Materials） 工程地质学工程地质学（Geology） 岩土力学岩土力学（Soil Mechanics） 水力学水力学（Hydraulics） 水文学水文学（ Hydrology ） 二、桥梁工程的基本依据（续）二、桥梁工程的基本依据（续） 混凝土结构工程混凝土结构工程（Concrete Structure） 钢结构工程钢结构工程（Ste

20、el Structure） 基础工程基础工程（Foundations） 铁道、道路工程铁道、道路工程（Railway, Highway） 其他其他 工程制图工程制图（Drawing） 工程测量工程测量（Surveying） 工程机械工程机械（Machinery） 建筑艺术建筑艺术（Architecture） 三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册三、桥梁技术规范、工作细则和常用手册 技术规范技术规范以科学的工程知识和成熟的工程经验为基以科学的工程知识和成熟的工程经验为基 础，汇集整理有关桥梁设计、施工、养护的技术要求，础，汇集整理有关桥梁设计、施工、养护的技术要求， 形成统一的标准规定，并以此作

21、为各项桥梁工作必须形成统一的标准规定，并以此作为各项桥梁工作必须 遵循的准则。遵循的准则。 工作细则工作细则对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不对内容广泛或技术复杂而在规范条文中不 便一一纳入的技术文件，通常采用工作细则的形式加便一一纳入的技术文件，通常采用工作细则的形式加 以补充。以补充。 常用手册常用手册把与桥梁有关的原始资料、规范规定、应把与桥梁有关的原始资料、规范规定、应 用公式、参考数据、结构常用的计算方法、参数、图用公式、参考数据、结构常用的计算方法、参数、图 表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能表、施工组织的各项定额、主要机具材料的规格性能 等汇编成的手册。等汇编成的手

22、册。 主要桥梁技术规范主要桥梁技术规范 中国铁路桥梁相关技术规范中国铁路桥梁相关技术规范 中国公路桥梁相关技术规范中国公路桥梁相关技术规范 英国桥梁设计规范（英国桥梁设计规范（BS5400BS5400） 美国公路桥梁设计规范（美国公路桥梁设计规范（AASHTOAASHTO） 欧洲桥梁（结构）设计参考规范（欧洲桥梁（结构）设计参考规范（EurocodeEurocode） 第二节第二节 桥梁立面、断面和平面布置桥梁立面、断面和平面布置 立面布置立面布置 桥梁总长桥梁总长 桥梁孔径布置桥梁孔径布置 桥面标高与桥下净空桥面标高与桥下净空 桥上及桥头的纵坡布置桥上及桥头的纵坡布置 桥梁立面、断面和平面布

23、置（续）桥梁立面、断面和平面布置（续） 断面布置断面布置 桥面净空桥面净空 桥面宽度桥面宽度 行车道宽度行车道宽度 机动车道布置机动车道布置 人行道人行道 自行车道布置自行车道布置 横坡布置横坡布置 铁路桥梁建筑限界铁路桥梁建筑限界 桥梁立面、断面和平面布置（续）桥梁立面、断面和平面布置（续） 平面布置平面布置 一般，大、中桥梁的平面线一般，大、中桥梁的平面线 型为直线。当地形限制时，型为直线。当地形限制时， 可把桥梁设置在曲线上（直可把桥梁设置在曲线上（直 梁布置成折线状）或直接建梁布置成折线状）或直接建 造造曲线桥曲线桥（结构本身呈曲线（结构本身呈曲线 状）。桥上宜避免采用反向状）。桥上宜

24、避免采用反向 曲线。曲线。 在某些情况下（如对城市桥在某些情况下（如对城市桥 梁）也允许修建公路梁）也允许修建公路斜桥斜桥， 其斜度一般不大于其斜度一般不大于4545 ，在，在 通航河流上不宜大于通航河流上不宜大于5 5 。 第三节第三节 桥梁设计与建设程序桥梁设计与建设程序 一一 、 基基 本本 程程 序序 二、可行性研究（规划设计）二、可行性研究（规划设计） 可行性研究可行性研究 工程必要性是否需要建桥？工程必要性是否需要建桥？ 工程可行性桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题工程可行性桥梁设计标准、桥位、桥式等技术问题 经济可行性工程投资、资金筹措与偿还经济可行性工程投资、资金筹措与偿还 研

25、究中的主要问题研究中的主要问题 桥梁标准桥梁标准 桥位桥位 桥式桥式 勘测与调查勘测与调查 勘测与调查勘测与调查 地形测量草勘地形测量草勘 地质勘探收集资料、验证性钻孔地质勘探收集资料、验证性钻孔 水文资料水文资料 河道性质 桥位处河床断面 历年水流资料（流量、流速、最高最低水位、百年一遇洪水 位等） 设计通航水位和通航净空 外部条件外部条件 砂、石料、水、电力供应情况 运输条件 场地征用 三、初步设计三、初步设计 设计任务书是进行初步设计的依据设计任务书是进行初步设计的依据 初步设计是一份供必选的建桥项目文件初步设计是一份供必选的建桥项目文件，内容包括拟内容包括拟 定结构型式（桥型、体系、孔

26、径等）及其主要构造尺定结构型式（桥型、体系、孔径等）及其主要构造尺 寸，提出施工方案，估算经济指标（工程概算、主要寸，提出施工方案，估算经济指标（工程概算、主要 建筑材料数量）等，重点在桥式和结构总体构思方面。建筑材料数量）等，重点在桥式和结构总体构思方面。 初步设计的目的初步设计的目的 （1 1）说明本桥梁工程的特点和要求；）说明本桥梁工程的特点和要求； （2 2）提出若干可行的比较方案；）提出若干可行的比较方案； （3 3）推荐准备采用的较好方案；）推荐准备采用的较好方案； （4 4）估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措）估算实现推荐方案所需的费用、工期、技术措 施等的目的。施等的目的

27、。 三、桥梁初步设计（续）三、桥梁初步设计（续） 初步初步设计设计的内容的内容 （1 1）设计任务的来源和要求；设计任务的来源和要求； （2 2）桥址自然条件的基本资料；桥址自然条件的基本资料； （3 3）技术条件的选定；技术条件的选定； （4 4）桥位方案的比选桥位方案的比选，上上、下部结构方案的研究下部结构方案的研究、比比 较和确定；较和确定； （5 5）推荐的建桥方案及其理由；推荐的建桥方案及其理由； （6 6）推荐方案的指导性施工组织推荐方案的指导性施工组织，包括施工方法包括施工方法、进进 度安排度安排、场地布置场地布置、主要机具主要机具、材料和劳力配置等；材料和劳力配置等； （7 7

28、）工程概算工程概算。 在初步设计阶段进行的勘测工作称为在初步设计阶段进行的勘测工作称为“初勘初勘” 四、技术设计四、技术设计 技术设计的主要内容对选定的桥式方案中的各个结技术设计的主要内容对选定的桥式方案中的各个结 构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结 构各部分的设计提出详尽的设计图纸，包括结构断面、构各部分的设计提出详尽的设计图纸，包括结构断面、 配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。 对常规桥梁，通常不需要进行技术设计而直接进行施对常规桥梁，通常不需要进行技术设计而直接进行施 工设计；对新型、

29、复杂、重要、大型的桥梁结构，往工设计；对新型、复杂、重要、大型的桥梁结构，往 往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问往需要对初步设计进行细化，以便发现可能存在的问 题、进一步优化设计。题、进一步优化设计。 技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘”）技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘”） 五、施工设计五、施工设计 施工设计一般由原编制技术设计的单位继续进行施工设计一般由原编制技术设计的单位继续进行， 也可由中标的施工单位进行也可由中标的施工单位进行 内容包括结构设计计算内容包括结构设计计算（具体细节具体细节），绘制能让施绘制能让施 工人员按图施工的施工详图等工人员按图施工的施工详图等

30、。 在施工设计阶段还要进一步根据施工需要进行补充在施工设计阶段还要进一步根据施工需要进行补充 钻探钻探（称称“施工钻探施工钻探”） 根据施工设计根据施工设计，施工单位编制施工组织设计和工程施工单位编制施工组织设计和工程 预算预算 在所有设计文件经上级主管部门审批后在所有设计文件经上级主管部门审批后，即可着手即可着手 实施桥梁施工的各项工作实施桥梁施工的各项工作 桥梁建成后桥梁建成后，通常还需进行试验验收工作及办理交通常还需进行试验验收工作及办理交 接手续接手续，由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养由接收部门负责今后的桥梁通车运营和养 护维修护维修。至此至此，建桥工作始告完成建桥工作始告完成 第

31、四节第四节 桥梁建筑美学的基本观点桥梁建筑美学的基本观点 建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用建筑艺术的基本原则在桥梁工程中的应用，可大可大 致归纳为以下几点致归纳为以下几点。 1 1、桥梁须与周围环境融合桥梁须与周围环境融合，成为自然整体中的一个成为自然整体中的一个 协调部分协调部分。在这方面在这方面，材料的选择材料的选择、表面的质感以及表面的质感以及 色彩的运用起着重要作用色彩的运用起着重要作用。协调中也包含着对比协调中也包含着对比。 2 2、桥梁本身的造型须有恰当的比例桥梁本身的造型须有恰当的比例。另外另外，也须注也须注 意结构的秩序感和韵律感意结构的秩序感和韵律感，避免造型上的单调和重

32、复避免造型上的单调和重复。 3 3、桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格桥梁建筑处理应当表现清新雅洁的风格。既要避既要避 免勉强堆砌的藻饰和不必要的投资；也要避免忽略建免勉强堆砌的藻饰和不必要的投资；也要避免忽略建 筑的艺术处理筑的艺术处理。 背景图片背景图片: :日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥 第三章第三章 桥梁的设计作用（荷载）桥梁的设计作用（荷载） 城城- -A A级车辆荷载，总重级车辆荷载，总重700kN700kN 1879年Tay Bridge风毁，从无到有 （静风压力） 1940年Tacoma Narrows Bridge风毁，从静到动 （动风压力） 由于轨道不平顺等原因由于轨道不

33、平顺等原因，列车在行进中会发生左右列车在行进中会发生左右 摇摆摇摆，产生一种横桥向的水平力产生一种横桥向的水平力。这种横向摇摆力这种横向摇摆力 很难准确计算很难准确计算，规范取规范取100kN，作为一个集中荷载取作为一个集中荷载取 最不利位置最不利位置，以水平方向垂直线路中心线作用于轨以水平方向垂直线路中心线作用于轨 顶面顶面。 多线桥梁只计算任一线上的横向摇摆力多线桥梁只计算任一线上的横向摇摆力。 空车时应考虑横向摇摆力空车时应考虑横向摇摆力。 横向摇摆力可以与离心力横向摇摆力可以与离心力、风力组合风力组合。 地震力的计算地震力的计算 震级：里氏（震级：里氏（Richter），地震的强弱，）

34、，地震的强弱，080512汶川汶川8.0级，级，110311 日本东部海域日本东部海域9.0级，级，7级以上即为强震，每差一级，能量差级以上即为强震，每差一级，能量差32倍。倍。 烈度：地震对地面结构的破坏程度，对于一次地震，震级只有一烈度：地震对地面结构的破坏程度，对于一次地震，震级只有一 个，烈度则随地点变化有若干个。个，烈度则随地点变化有若干个。 设计烈度：抗震设计中所采用的地震烈度，取决于建桥地区的基设计烈度：抗震设计中所采用的地震烈度，取决于建桥地区的基 本烈度、桥梁的重要性、遭破坏后修复的难易程度等。本烈度、桥梁的重要性、遭破坏后修复的难易程度等。 抗震设防烈度对应设计基本地震动加

35、速度，如抗震设防烈度对应设计基本地震动加速度，如8级对应级对应0.2(0.3)g。 水平地震系数：水平地震系数： 计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析计算方法：静力法、反应谱理论，动态时程分析 地震力的计算地震力的计算 gk ghmax Wk g W mF hgg max max WkF h 反应谱理论 静力法 第四章第四章 桥面构造桥面构造 板式无砟轨道 钢轨钢轨 扣件扣件( (含充填式垫板含充填式垫板) ) 预制轨道板：预制轨道板： 普通混凝土框架板普通混凝土框架板(RF)(RF) 预应力混凝土平板预应力混凝土平板(P)(P) 预应力混凝土框架板预应力混凝土框架板(PF)(PF) 凸

36、形挡台及凸形挡台及 周围填充树脂周围填充树脂 水泥乳化沥青砂浆调整层水泥乳化沥青砂浆调整层 ( (袋装灌注袋装灌注) ) 现浇钢筋混凝土底座现浇钢筋混凝土底座 双块式无砟轨道 长枕埋入式无砟轨道 混凝土底座 道床板（现浇） 穿孔轨枕 扣件系统 第五章第五章 混凝土简支梁桥混凝土简支梁桥 混凝土简支梁桥的设计与构造特点混凝土简支梁桥的设计与构造特点 混凝土简支梁桥的制造和施工方法混凝土简支梁桥的制造和施工方法 混凝土简支梁桥的设计计算混凝土简支梁桥的设计计算 背景图片：温福铁路白马河大桥中国最大跨度的背景图片：温福铁路白马河大桥中国最大跨度的 铁路预应力混凝土简支梁桥，跨度铁路预应力混凝土简支梁

37、桥，跨度64m 第一节第一节 混凝土简支梁桥的设计与构造特点混凝土简支梁桥的设计与构造特点 概述概述 单孔静定结构，受力明确单孔静定结构，受力明确 构造简单，易于设计成系列化和标准化，有利于在工构造简单，易于设计成系列化和标准化，有利于在工 厂内或工地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制厂内或工地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制 生产生产 施工方便施工方便 ，装配式的施工方法，可以大量节约模板支，装配式的施工方法，可以大量节约模板支 架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速 度度 中小跨径桥梁中应用最广泛的桥型中小跨径桥梁中应用最广泛的桥

38、型 一、截面型式一、截面型式 三种类型：三种类型：板桥板桥（6m以下）、以下）、肋板式桥肋板式桥和和箱型梁桥箱型梁桥 公路板桥截面公路板桥截面 铁路板桥截面铁路板桥截面 肋板式梁桥肋板式梁桥型和型和T T型型 型型 公路公路型型 铁路铁路型型 不需横向联结不需横向联结 支座脱空问题支座脱空问题 较少应用较少应用 肋板式梁桥肋板式梁桥型和型和T T型（续）型（续） T型型 铁路铁路T梁桥梁桥 公路公路T梁桥梁桥 整体式整体式 双主梁式双主梁式 装配式装配式 槽型梁槽型梁 二、分块方式二、分块方式 装配式梁桥预制拼装单元的划分装配式梁桥预制拼装单元的划分直接影响到结构受直接影响到结构受 力力、构件

39、预制构件预制、运输和安装以及拼装接头的施工等问运输和安装以及拼装接头的施工等问 题题，也与所选用的横截面型式紧密相关也与所选用的横截面型式紧密相关。 块件划分的一般原则块件划分的一般原则：考虑考虑运输工具和装吊设备的运输工具和装吊设备的 承载能力承载能力，装载限界的要求；装载限界的要求；构造应当简单构造应当简单，并且并且 尽可能少用接头尽可能少用接头。块件形状和尺寸应力求标准化块件形状和尺寸应力求标准化。 钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥常用的分块方式常用的分块方式有有 纵向竖缝划分纵向竖缝划分 纵向水平缝划分纵向水平缝划分 纵横向竖缝划分纵横向竖缝划分 纵向竖缝划分纵

40、向竖缝划分 应用最为普遍。在这种结构中，作为主要承重构件的各根主梁，应用最为普遍。在这种结构中，作为主要承重构件的各根主梁， 包括相应行车道板，都是整体预制的，接头和接缝仅布置在次要包括相应行车道板，都是整体预制的，接头和接缝仅布置在次要 构件构件横隔梁（板）和行车道板内。这种划分方法使主梁受力横隔梁（板）和行车道板内。这种划分方法使主梁受力 可靠，施工也方便。可靠，施工也方便。 纵向竖缝纵向竖缝 纵向竖缝纵向竖缝 纵向水平缝划分纵向水平缝划分 用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋与板分割开来，再借助纵横向的用纵向水平缝将桥梁的全部梁肋与板分割开来，再借助纵横向的 竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件，

41、施工时先架设梁肋，再竖缝将板划分成平面呈矩形的预制构件，施工时先架设梁肋，再 安装预制板，最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结安装预制板，最后在接缝内或连同在板上现浇一部分混凝土使结 构连成整体。构连成整体。 水平缝水平缝 纵缝纵缝 纵横向竖缝划分纵横向竖缝划分 将用纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段。对将用纵向竖缝划分的主梁再通过横向竖缝划分成较小的梁段。对 于这样的预制梁段，由于没有普通钢筋穿过接缝，就必须对安装于这样的预制梁段，由于没有普通钢筋穿过接缝，就必须对安装 就位后的梁段串连以预应力筋施加预压力才能保证所有接缝具有就位后的梁段串连以预应力筋施加预压力才能保证

42、所有接缝具有 足够的连结强度，使梁整体受力。足够的连结强度，使梁整体受力。 横向分段块件的预应力连接横向分段块件的预应力连接 预留纵、横向预应力孔道预留纵、横向预应力孔道 剪力键槽剪力键槽 三、结构布置三、结构布置 介绍：板桥（整体式、装配式）介绍：板桥（整体式、装配式） 肋板式桥（公路、铁路肋板式桥（公路、铁路T型梁）型梁） 预应力混凝土简支梁预应力混凝土简支梁 （一）板桥（一）板桥 1 1、整体式板桥、整体式板桥 2 2 、 装 配 式 板 桥 （ 、 装 配 式 板 桥 （ 实 心 板 和 空 心 板 ） 实 心 板 和 空 心 板 ） 钢板联结构造钢板联结构造 空心板截面形式空心板截面

43、形式 （二）肋板式桥（二）肋板式桥 1 1、铁路桥（跨度、腹板、横隔板）、铁路桥（跨度、腹板、横隔板） 断缝断缝 腹板加厚腹板加厚 中横隔板中横隔板 端横隔板端横隔板 2 2、公路桥、公路桥 横隔板接头构造横隔板接头构造 （三）预应力混凝土简支梁（三）预应力混凝土简支梁 其其主要优点主要优点是：是： 1 1、采用高强度钢筋，可节约钢材、采用高强度钢筋，可节约钢材2020 40%40%； 2 2、预加压应力大大提高梁体的抗裂性，并增加了梁的耐、预加压应力大大提高梁体的抗裂性，并增加了梁的耐 久性；久性； 3 3、由于利用高标号混凝土，截面尺寸减小，梁体自重减、由于利用高标号混凝土，截面尺寸减小，

44、梁体自重减 轻，可以增大跨越能力，也有利于运输和架设；轻，可以增大跨越能力，也有利于运输和架设； 4 4、混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优、混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优 势，也提高了梁的刚度。势，也提高了梁的刚度。 道碴桥面后张法预应力混凝土梁构造图（道碴桥面后张法预应力混凝土梁构造图（l l = 24.0m= 24.0m） 道碴桥面后张法预应力混凝土梁构造图道碴桥面后张法预应力混凝土梁构造图( (续）续） 公路预应力混凝土梁构造图（公路预应力混凝土梁构造图（l l = 29.16m= 29.16m） 四、钢筋构造四、钢筋构造 （一一）一般构造一般构造 梁内钢筋

45、可分为两大类：梁内钢筋可分为两大类：受力钢筋受力钢筋，对于钢筋对于钢筋 混凝土梁而言混凝土梁而言，主要是指梁弯曲后承受沿梁轴方向拉主要是指梁弯曲后承受沿梁轴方向拉 力的主筋和承受腹板内斜拉力的斜筋和箍筋力的主筋和承受腹板内斜拉力的斜筋和箍筋（或称蹬或称蹬 筋筋）；构造钢筋构造钢筋，其中包括施工时为便于绑扎成型其中包括施工时为便于绑扎成型 和固定主要钢筋位置的和固定主要钢筋位置的“ 架立筋架立筋”以及难于通过计算以及难于通过计算 确定其受力大小而凭经验设置的辅助钢筋确定其受力大小而凭经验设置的辅助钢筋。 （二二）公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例公路钢筋混凝土简支梁钢筋构造实例 1 1、板桥板桥

46、2 2、装配式装配式T T型梁桥型梁桥 1 1、板桥、板桥 整体式简支板桥整体式简支板桥 双向受力配筋双向受力配筋 装配式矩形板桥装配式矩形板桥 箍筋箍筋 主筋主筋 架立筋架立筋 用于板间搭接用于板间搭接 2 2 、 装 配 式 、 装 配 式 T T 型 梁 桥 型 梁 桥 钢筋骨架钢筋骨架 短斜筋短斜筋 架立筋架立筋 箍筋箍筋 纵向防纵向防 裂钢筋裂钢筋 （三）预应力混凝土简支梁钢筋构造特点（三）预应力混凝土简支梁钢筋构造特点 预应力筋预应力筋和非预应力筋非预应力筋 1 1、预应力筋的纵向布置、预应力筋的纵向布置 2 2、预应力筋的锚固布置、预应力筋的锚固布置 分散、均匀、对称原则分散、均

47、匀、对称原则 铁路后张法预应力混凝土梁钢筋布置图（跨度铁路后张法预应力混凝土梁钢筋布置图（跨度l l = 24.0m= 24.0m） 五、五、T梁截面尺寸拟定梁截面尺寸拟定 （一）梁高（一）梁高 取决于经济、梁重、建筑高度以及运输净空等因素，取决于经济、梁重、建筑高度以及运输净空等因素， 标准设计还要考虑梁的标准化，提高互换性。标准设计还要考虑梁的标准化，提高互换性。 （二）梁肋厚度（二）梁肋厚度 取决于最大主拉应力和主筋布置要求。取决于最大主拉应力和主筋布置要求。 （三）上翼缘板尺寸（三）上翼缘板尺寸 上翼缘板宽度视主梁间距而定，翼板的厚度应满足上翼缘板宽度视主梁间距而定，翼板的厚度应满足

48、强度和构造最小尺寸的要求。强度和构造最小尺寸的要求。 （四）下翼缘尺寸（四）下翼缘尺寸 根据主筋数量、类型、排列以及规定的钢筋净距和根据主筋数量、类型、排列以及规定的钢筋净距和 保护层厚度加以确定。保护层厚度加以确定。 第二节第二节 混凝土简支梁桥的制造混凝土简支梁桥的制造 和施工方法和施工方法 一、概述一、概述 施工方法：施工方法：就地浇筑就地浇筑和和预制安装预制安装。 就地浇筑就地浇筑无需预制场地无需预制场地，不需要大型吊运设备不需要大型吊运设备，梁体梁体 的主筋也不中断的主筋也不中断。但是但是，需要支架需要支架，工期长工期长，施工质量不施工质量不 如预制容易控制如预制容易控制，而且对于预

49、应力混凝土梁由于收缩和徐而且对于预应力混凝土梁由于收缩和徐 变引起的应力损失也较大变引起的应力损失也较大。 预制安装预制安装上、下部结构可平行施工，工期短；混凝土上、下部结构可平行施工，工期短；混凝土 收缩徐变的影响小，质量易于控制；有利于机械化生产。收缩徐变的影响小，质量易于控制；有利于机械化生产。 但需要设置预制场地和拥有必要的运输和吊装设备，而且但需要设置预制场地和拥有必要的运输和吊装设备，而且 当预制块件之间的受力钢筋中断时需要作接缝处理。当预制块件之间的受力钢筋中断时需要作接缝处理。 二、混凝土简支梁桥的预制二、混凝土简支梁桥的预制 （一）模板和支架（一）模板和支架 模板模板用于浇筑

50、混凝土，形成结构形状和尺寸的临时用于浇筑混凝土，形成结构形状和尺寸的临时 性板块结构性板块结构 支架支架用于在施工过程中临时支承梁体用于在施工过程中临时支承梁体 作用作用模板和支架不仅控制梁体尺寸精度，影响施工模板和支架不仅控制梁体尺寸精度，影响施工 进度和混凝土浇筑质量，还影响施工安全。进度和混凝土浇筑质量，还影响施工安全。 要求要求具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地 承受施工过程中可能产生的各项荷载；承受施工过程中可能产生的各项荷载；保证工程构保证工程构 造物的设计形状、尺寸及各部分相互之间位置的正确造物的设计形状、尺寸及各部分相互之间位置的正确