1、中南大学桥梁工程系中南大学桥梁工程系 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（荷载）桥梁的设计作用（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2022年1月18日混凝土桥 第一章 绪论4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，全长164.7公里，为世
2、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。2022年1月18日混凝土桥 第一章 绪论5 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谈往中称誉洛阳桥说：桥梁专家茅以升在桥梁谈
3、往中称誉洛阳桥说：“这种基础，就是近代这种基础，就是近代桥梁的桥梁的筏型基础筏型基础，但在国外只有不到一百年的历史，所用桥梁的，但在国外只有不到一百年的历史，所用桥梁的浮运浮运法法，就是今日还很通行。，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，砼梁桥最大跨度270270米。世界上最大跨度的砼米。
4、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, ,以减以减小截面的高度。老桥小截面的高度。老桥19801980年建成，是茅以升主持设计的最后一座特年建成，是茅以升主持设计的最后一座特大桥，主跨大桥，主跨156+174m156+174m。复线桥邓文中设计。
5、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
6、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1
7、991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。2022年1月18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
8、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
9、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、铁路桥梁以及城市立中小跨度的公路、铁路桥梁以及城市立交、高架桥多采用钢筋混凝土或预应力混凝土桥；交、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（刚构）成为跨度预应力混凝土连续梁（刚
10、构）成为跨度在在100100 300m300m范围内的公路、铁路桥的优选桥式，范围内的公路、铁路桥的优选桥式，具有强大的竞争力；具有强大的竞争力； (3)(3) 对更大跨度（对更大跨度（300300 500m500m），可考虑采用），可考虑采用混凝土斜拉桥、拱桥等桥型。混凝土斜拉桥、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7070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
11、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/CSA-S6-88CAN/CSA-S6-88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
12、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。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
13、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）高强度钢丝及钢绞线（高强度钢丝及钢绞线（4-9mm,1550-2000MPa4-9mm,1550-2000MPa）高强混凝土（高强混凝土（C100-C200C100-C200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
