10《桥梁工程》(1).pdf

二一级土木工程（交通土建）专业桥桥梁工程梁工程（）教教 案案 教师：文 国 华 班级:1003307、308 班 课时:64 学时湖南城市学院土木工程学院二一三年二月1课程名称 桥 梁 工 程（）使用教材 桥 梁 工 程 主 编 邵旭东 出版社 人民交通 出版（修订）时间 2007 专业班级 1003307、3308 授课时数 总 64 课时；理论：64 课时；实践：0 课时；其他：0 课时授课教师 文 国 华 授课时间 2013 年 上 学期 成绩的考核 为考试科，成绩按：作业（含平时）30 分，考试 70 分计 主要参考文献：1、高等院校土木工程专业系列教材桥梁工程主编王丽荣，2005 年 9 月；2、高等学校教材桥梁工程主编范立础，1993 年 7 月；3、高等学校教材桥梁工程主编姚玲森，1999 年 4 月；4、国标公路桥涵设计通用规范2004 年 10 月；5、国标公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范2004 年 10 月；6、国标公路圬工桥涵设计规范2005 年 11 月；7、自编教学讲议桥梁工程习题集2012 年 1 月等。1第一篇 总 论 第一章 概 述目的要求：了解桥梁在交通中的地位、桥梁的发展概况；掌握桥梁的组成和分类教学重点：桥梁的组成和分类教学难点：各类桥梁的受力特点教学课时：4 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：先导概念1、桥梁是连续道路中断空间、跨越道路受阻障碍、传递交通流的道路工程结构物。包括“桥”与“涵洞”两类工程建筑。2、桥梁建设的意义适应经济发展，满足交通运输需要，促进地区交流，加强民族团结，巩固国防等。3、桥梁在道路工程中的地位数量上 一般公路为座桥涵km；山区公路为座桥涵km。造价上 一般公路的桥涵占其公路总造价 1020；高等级公路的可达 30以上。工期上 是全线施工工期的关键。重要程度上 是交通运输的咽喉，是道路正常运输的关节。社会性上 立交桥、城市桥成为当地经济、文化、政治的标志。第一节 桥梁的组成与分类一、桥梁的基本组成与常用术语桥梁的基本组成桥梁的基本组成 、上部结构（或桥跨结构、或桥孔结构）定义 桥梁结构中跨越障碍的主要承载结构，如梁桥的主梁，拱桥的主拱。作用 连续中断的路线、承受交通荷载并将荷载产生的作用反力传递给墩台上的支座。、支座定义 桥跨结构中墩台上支承主要承载结构的传力装置。作用 传递上部结构的荷载作用，适应桥跨设计变位，联结上下部结构。、下部结构 定义 为桥跨中支承上部结构的桥墩、桥台。2作用 桥墩的作用是支承上部结构并将上部结构的作用反力传递给基础；桥台的作用是支承上构并衔接路堤、抵御路堤土压力、防止路堤填土的滑坡和坍落。、附属结构（设施）种类 包括桥面系、伸缩缝、桥头搭板、桥台两侧锥坡、护岸以及导流工程等。作用 保证桥梁结构的正常使用、防止路基边坡填土的滑坍、改变流水的流向以防止流水对桥梁的冲刷的构造物部分。桥梁结构的主要术语桥梁结构的主要术语、跨径 净跨径（l0）（见 P.2）对于梁桥是设计洪水位上相邻两个桥墩或桥台之间的净距，对于拱桥是拱跨内两个拱脚截面最低点之间的水平距离。总跨径（l0）多孔桥梁中各孔净跨径的总和。计算跨径（l）对于梁桥是桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离，对于拱桥是桥孔内两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离。桥梁全长（L）（见 P.3）为桥梁两端两个桥台的侧墙后端点之间的距离。标准跨径（lk）对于梁（板）桥梁，它是指相邻两桥墩中线间的距离或桥墩中线至桥台的台背墙前缘之间的距离；对于拱桥梁，它是指该桥梁的净跨径。（桥规给出了 22 种标准跨径。）、高度 桥梁建筑高度（h）它是行车道路面到上部结构最下缘之间的距离。容许建筑高度 它是桥面标高与桥下通航净空界限顶面的垂直距离。二、桥梁的分类按力学体系分按力学体系分1、梁式体系，桥跨主要承重结构是主梁，主梁以受弯为主。2、拱式体系，桥跨主要承重结构是主拱，主拱以受压为主。3、悬吊体系，桥跨主要承重结构是悬吊索，悬吊索以受拉为主。按桥梁结构主要承重结构的受力情况分类按桥梁结构主要承重结构的受力情况分类、梁（板）桥（简称梁桥、板桥）结构：如图 1-1-3特点 其主要承重构件是梁（板）；在竖向荷载作用下梁（板）支承处只产生竖向反力，在梁（板）内主要产生弯拉应力；结构简单、施工方便，能符合设计标准化、结构连续化、施工装配化。建材：抗弯拉能力强的材料，如钢材、钢筋砼、预应力砼。、拱桥（简称拱桥）3 结构：如图 1-1-4特点 其主要承重构件是主拱圈；在竖向荷载作用下拱脚处除竖向反力外还有水平推力；拱圈内主要产生弯压应力。建材：抗弯压能力强的材料，如钢材、钢筋砼、砼、石料。、刚构桥 结构：如图 1-1-5 （门式刚架 a、T 型刚构 c、连续刚构 d、斜腿刚构 f）特点 其主要承重结构是主梁（板）与墩台整体刚性联结的刚架结构；在竖向荷载作用下，其受力状态介于梁构和拱构之间；结构跨越能力较强，桥梁建筑高度较小，施工可向装配化方向发展。建材：抗弯拉能力强的材料，如钢材、钢筋砼、预应力砼。、斜拉桥结构：如图 1-1-6、1-1-7特点 其主要承重结构是锚固在塔架上的斜拉索；斜拉索的竖向分力使主梁成为多跨弹性支点的连续梁；斜拉索的水平分力给主梁施加了预压力；结构跨越能力大，结构轻巧，建筑高度小。建材：斜拉索为高强钢材，行车道梁可为钢箱梁、预应力砼箱梁或钢筋砼箱梁，桥塔为钢筋砼。、吊桥（悬索桥）结构：如图 1-1-8特点其主要承重结构是悬挂在两边桥塔架上并锚碇在两岸台后的缆索；在竖向荷载作用下，缆索只承受拉力；桥构整体刚度较小、受荷变形和振动较大。建材：缆索为高强钢材，行车道梁可为钢箱梁、预应力砼箱梁或钢筋砼箱梁，桥塔为钢筋砼。按桥面行车道的位置分类（按桥面行车道的位置分类（P.8）、上承式桥梁 结构：如图 1-1-4a特点其行车道位于其主要承重结构之上；构造简单、行车视野开阔；4主要承重结构横向布置可进行经济优化，且施工简单。、下承式桥梁 结构：如图 1-1-4d特点其行车道位于其主要承重结构之下；易于满足桥下净高的设计要求、能改善桥头两端引道的纵断面线型、减少引道工程数量。、中承式桥梁 结构：一般多为拱桥所采用，如图 1-1-4c。特点其行车道位于主要承重结构的竖向中间的某一位置；对桥下净空和桥头引道工程可灵活优化；在不等跨拱桥中可以平衡桥墩受到的不相等恒载推力（如飞燕式拱桥）。按桥梁跨径分类按桥梁跨径分类(P.8)可分为以下五种类型：特大桥；大桥；中桥；小桥；涵洞。（具体划分标准见 P.3 的表 1-1-1）按桥梁的特性分类按桥梁的特性分类、按材料特性分 圬工（石、砼）桥；钢筋砼桥；预应力砼桥；钢桥。、按用途特性分 公路桥；铁路桥；公铁两用桥；城市桥；农用桥；人行桥；特种用途桥（渡槽）等。、按跨越障碍的特性分 跨河桥；跨线桥（立交桥）；高架桥；栈桥（天桥）等。、按特殊条件分 永久性桥；临时桥（便桥）；固定式桥；开合式桥；浮桥等等。第二节 桥梁的发展一、桥梁发展的三次飞跃1、19 世纪中叶钢材引入桥梁，加大了工业化建桥的步伐；2、20 世纪初混凝土引入桥梁，促进了桥梁跨径的发展；3、20 世纪 50 年代计算机和有限元技术引入桥梁设计，推动了桥型的结构创新。二、我国公路桥梁和城市桥梁的发展趋向、在结构体系方面 总体上讲是“结构连续化、标准化”、在建桥材料方面 总体上讲是“轻质高强”。轻质砼和高强钢材。、在设计理论方面 结构的设计由弹性理论向塑性理论过度；安全系数由单一转向多项。、在砼工艺方面 砼工艺由钢筋砼向预应力砼工艺发展5、在工程施工方面 总体上讲是“机械化、装配化”。本章作业：1-1-1、什么是桥梁？1-1-2、桥梁建设的意义有哪些？1-1-3、试论述桥梁在道路工程中所占的地位。1-1-4、桥梁一般由哪四个基本部分组成？各基本部分的主要作用是什么？1-1-5、什么是桥梁的净跨径、计算跨径、标准跨径？1-1-6、什么是桥梁高度、桥梁建筑高度？1-1-7、什么是桥下净空、桥面净空？1-1-8、按受力体系分，桥梁可分为哪三种基本体系？各种体系的主要受力特点是什么？1-1-9、按照主要承重结构桥梁可分为哪五种基本类型？各种类型的主要受力特点是什么？1-1-10、按桥面行车道的位置分，桥梁可分哪三种？各种的特点是什么？1-1-11、桥梁的发展历程了哪三次飞跃？1-1-12、试从结构、建材、设计理论、砼工艺和施工上，论述我国桥梁的发展趋势是什么？本章教学小结：1、2、3、6第二章 桥梁的总体规划设计目的要求：了解总体规划与设计要点、设计基本原则；掌握纵断面，横断设计和平面布置；方案比较教学重点：桥梁设计基本原则，平纵横断面设计方法与步骤教学难点：平纵横断面设计方法教学课时：4 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：第一节 桥梁设计的基本原则一、我国桥梁设计的基本原则一、我国桥梁设计的基本原则技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理、同时应满足美观、环境保护和可持续发展。二、设计基本原则的要求二、设计基本原则的要求1、“技术先进”的要求成熟的新结构、新设备、新材料、新工艺；充分利用最新科学技术成果。2、“安全可靠”的要求桥构不仅要有足够的承载能力，还具有抵御突发事件的能力；不仅要有合理的桥面系结构，还必须满足交通的畅通、舒适。3、“适用耐久”的要求既满足道路当前的使用功能，又照顾道路将来的发展；既满足一般条件下的要求，又满足特殊条件（战争、地震）下的要求。4、“经济”的要求选择桥位的条件要好，建材能因地制宜；施工、维护方便，综合费用最省。5、“美观”的要求桥型上，结构轮廓应与其周围环境相协调；施工上，应同时注重外观质量。6、“环境保护和可持续发展”的要求桥梁建设与营运中，对桥位环境的保护；考虑桥梁和桥位地区的可持续发展的需要。7第二节 桥梁平、纵、横断面设计一、桥梁平面设计设计依据设计依据1、公路工程技术标准；2、路线等级、桥位路线线型、平曲线相关设计数据。直线桥与曲线桥的选择直线桥与曲线桥的选择 高等级道路上，大中桥梁在平面设计上应满足路线设计线性要素的要求，若桥位处于路线平面曲线上时应设计成曲线桥；公路为二级以下时，大中桥梁一般宜设计为直线桥；小桥一般设计成直线桥。正交桥与斜交桥的选择正交桥与斜交桥的选择 公路路线上的大中桥梁一般应设计成正交的桥跨；大中桥梁设计成斜交桥时，对于通航的河流斜度不宜大于 5；小桥应设计成斜交桥时，斜度应小于 45。二、桥梁纵断面设计纵断面设计的内容纵断面设计的内容确定桥梁总跨径、桥梁分孔、桥面行车道标高、纵坡、基础埋置深度等。桥梁总跨径的确定桥梁总跨径的确定、跨河桥梁总跨径的确定确定依据 桥位水文；河床地质；基础埋置；河岸地形等综合分析确定。基本原则（P.22 D3）、跨线桥（或立交桥）总跨径的确定依据桥下道路的净空要求；上线桥头两端路堤顶高与下线路面之间的高差；自身桥型结构与桥位环境。、桥梁总跨径确定时应注意的一般要点(见 P23，S2S6)非坚硬岩基础时，浅基础的桥梁桥总跨径宜大，深基础总跨径可小；山区河流时，桥头路堤应不压缩河床；平原区的宽滩河流时，视桥位建桥条件，宜压缩。桥梁的分孔桥梁的分孔1、桥梁经济分孔原则：布跨分孔应使其上、下部结构的总造价趋于最低。2、桥梁分孔时应注意的几个问题(见 P.23，S13 有 5 点)桥下通航（或通车）的要求；桥位地质、地形的要求；8结构受力的要求。桥面行车道标高的确定桥面行车道标高的确定、对于跨河桥 在非通航和无流筏的河流上，桥下净空应符合的要求（见 P.24，表 1-2-1）；在通航和流筏的河流上，桥下净空应符合的要求桥位河道的通航净空要求（见表 1-2-2）。、公路与公路立体交叉的跨线桥，桥下净高应符合下穿公路的净空要求：公路等级：高速公路 一级 二级 三级 四级 桥下净高：5.00(M)5.00(M)5.00(M)4.50(M)4.50(M)桥面行车道纵坡的确定桥面行车道纵坡的确定（见 P.25，D8）小桥及明涵上的行车道纵坡应符合路线的设计纵坡；大、中桥首先应符合路线纵坡，当路线在桥位处的纵坡小于时、桥面纵坡应设双向纵坡；公路梁桥和拱桥的纵坡不大于 4；城市桥的纵坡不大于 3；公路桥引道纵坡不大于 5；城市桥引道纵坡不大于 3。三、桥梁横断面设计桥面横断面的几何技术要求桥面横断面的几何技术要求 桥面净宽一般包括行车道、非机动车道和人行道的宽度（绘图）。、公路或城市道路桥梁的行车道宽度（见 P26 表 1-2-3、4、5、6、7）各公路等级要求的行车道宽度 公路等级:高速公路 一级 二级 三级 行车道宽:3-净 11.25 2-净 7.5 或 7 2-净 7 或 6.5、桥面横坡坡度的设置双向横坡：1.53；单向横坡：符合路面设计的超高要求。第三节 桥梁设计与建设的程序一、前期工作（项目可行性研究）1、“预可”（预工程可行性研究）阶段 该阶段应解决的问题 必要性；可行性；经济性。该阶段的工作成果 提交预工程可行性研究报告，供投资者决策是否采用该项目。2、“工可”（工程可行性研究）阶段 该阶段应解决的问题 规划、技术要求；估算造价；经济分析（来源、回报）。该阶段的工作成果 提交工程可行性研究报告，供投资者决策是否采用该项目。二、正式设计1、初步设计阶段9 该阶段应解决的问题 桥位地质、水文；拟定 23 种桥梁结构方案；进行方案比较。该阶段的工作成果 提交项目初步设计文件，报项目主管部门审批。2、技术设计阶段该阶段应解决的问题 对初步设计中的特大桥、新桥构的桥型进行优化设计，进行方案比较，提供技术支持。该阶段的工作成果是技术设计文件，它是特大桥、新桥构施工图设计的基本依据。3、施工图设计阶段 该阶段应解决的问题 对初步设计阶段（或技术设计阶段）的确定方案进行结构施工图设计。该阶段的工作成果 提交工程施工图设计文件。第四节 桥型方案比选简介一、影响桥型的因素1、独立因素 是设计任务书中已经明确的设计要求。包括：桥面净宽、桥下通航（通车）净空、荷载等级；2、主要因素 是桥梁应满足的设计原则要求。包括：适用性、安全性、经济性、美观性；3、限制因素 是桥梁建设中客观存在的与设计者、建设者和环境条件有关的因素。它包括：桥位的地质、地形、水文等自然条件，设计、施工技术水平，建筑材料，社会环境等要求。二、桥型方案的比选步骤（P29 S6）1、明确桥位各种标高的要求2、初步拟定桥型方案草图3、桥型方案初选 对初步拟定的几种桥构草图进行技术、适用、经济、美观上的初步评估，筛选出个具有可比性的桥型方案。4、详绘各筛选出的桥型方案图（P30）5、编制估算或预算6、方案选定和文件汇总 编制方案比较表（见表 1-2-8）编写各方案的具有比较特性的说明：编制设计方案的主要依据；方案选择的具体理由；桥梁结构拟定的方法；10方案的综合评价。绘制推荐方案桥型布置图。本章作业：1-2-1、桥梁设计的基本原则是什么？1-2-2、试解释“技术先进”、“安全可靠”、“适用耐久”、“经济合理”各自的具体要求。1-2-3、桥梁平面设计中，直线桥与曲线桥的选择是如何确定的？1-2-4、桥梁纵断面设计包括哪些内容？1-2-5、桥梁总跨径确定时应注意的一般要求有哪三点？1-2-6、桥梁经济分孔原则是什么？桥梁分孔时应注意哪些主要因素？1-2-7、桥梁设计的基本步骤有哪两个主要阶段？1-2-8、初步设计阶段应解决的问题是什么？该阶段的工作成果是什么？1-2-9、影响桥型方案的因素可归纳为哪三大类？1-2-10、桥型方案的比选应遵循怎样的步骤？本章教学小结：1、2、3、11第三章 桥梁上的作用目的要求：了解桥梁上的作用包含荷载和影响力；掌握桥梁设计规范中有关设计作用的规定教学重点：桥梁设计作用的规定、作用的效应组合教学难点：桥梁设计、验算作用的效应组合教学课时：3 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：先导概念1、施加在桥梁上的“作用”是指桥梁结构受到的荷载和影响力。第一节 桥梁设计时采用的作用一、作用分类（P32 表 1-3-1）永久作用；可变作用；偶然作用。二、永久作用1、定义（见 P32D3）指结构使用期限内，其值不随时间变化、或其变化与平均值相比可忽略不计的作用。2、永久作用的种类及取值要点结构重力（1）结构重力是结构自身重量。其值为结构实际体积乘以相应建材的工程容重。预加应力（2）对预应力砼桥梁，预应力应作为永久荷载参予结构受力计算。土的重力（3）作用在桥梁墩台结构上的填土重力可按作用土体的重量取定。土侧压力（4）作用在桥台结构四周的土的侧压力。砼收缩及徐变作用（5）对于超静定砼桥梁结构，砼在收缩及徐变作用下将产生内力。水的浮力（6）水对墩台的浮力，应根据墩台处的地基透水特性而取定。基础变位作用（7）对于超静定结构的桥梁，应计算地基不均匀沉降对结构产生的影响力。三、可变作用1、定义（见33S13）指结构使用期内，其值随时间不断变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。2、可变作用的种类及取值要点汽车荷载（8）荷载等级与公路等级的关系（见表 1-3-2）汽车荷载的组成：12a、车道荷载：如图 1-3-1，见33 D12-D3；b、车辆荷载：如图 1-3-2，见33 D2 加载方式a、车道荷载（为设计荷载）用于桥梁结构内力的全过程计算中；b、车辆荷载（为验算荷载）用于桥梁结构中重要构件的内力计算；c、车道荷载计算的内力不得与车辆荷载计算的内力进行叠加；d、横桥向汽车荷载的布置采用车辆荷载，按图 1-3-3 和表 1-3-4 的要求进行；e、汽车荷载的折减，见表 1-3-5，1-3-6。汽车冲击力（9）冲击力计算 为冲击系数（）与设计汽车荷载（汽）的积。冲击系数（）a、定义：是汽车荷载对桥梁结构产生的坚向动力效应的增大系数。b、取值：根据桥跨结构的自振频率（基频）f，按式 1-3-1 计算；当计算主梁的悬臂板时，=0.3。人群荷载（12）取值要求（见 P35D2）。布载：人群荷载在横桥向只满布于人行道净宽，在纵向应布于使结构产生最不利荷载效应的跨段。汽车离心力（10）取值：其大小为*C C 是离心力系数，见式 1-3-3要求：当弯道桥的平曲线半径等于或小于 250 米时，需计算该作用的影响。汽车荷载引起的土侧压力（11）取值：将汽车荷载换算为等代均布土层厚度 h（见式 1-3-4），再按桥规主动土压力计算。汽车制动力（13）取值要求（见 P36D3）风荷载（14）取值及要求见桥规。流水冲压力（15）取值及要求见桥规。流冰压力（16）取值及要求见桥规。温度作用（17）分为均匀温度效应和梯度温度效应，温度影响力的计算见后续有关章节。支座摩阻力（18）F=W 见式 1-3-5四、偶然作用（P42 D3）1、定义（见42 D2）是指在结构使用期内，有可能偶然出现的、其作用值很大的、而且作用持续时间很短的作用。2、偶然作用的取值及要点地震作用（19）13 桥梁所受到的地震力是指地震引起的结构惯性力。地震作用应根据桥位的地震列度、桥梁结构型式，按抗震规范进行取值。船只的撞击作用（20）对于跨河桥梁，当船只或漂流物撞击桥构时产生的影响力，其值的取定见桥规。汽车的撞击作用（21）对于跨线桥或立交桥，当下穿的车辆撞击桥构时产生的影响力，其值的取定见 P43D20。第二节 作用效应组合一、基本概念1、作用效应组合的定义 桥梁结构在设计使用期限内可能同时受到的、桥规规定的几种特定作用各自效应内力的加权之和称为作用效应组合。2、公路桥梁设计方法中的两种极限状态承载能力极限状态理论基础：塑性理论。用途：用于结构设计的强度计算，确保结构的安全性。正常使用极限状态理论基础：弹性或塑性理论。用途：用于结构的刚度与稳定性验算，确保结构的适用性和耐久性。二、作用效应组合计算1、极限状态的设计原则作用效应不利组合的设计值应小于或等于结构抗力的设计值（见式 1-3-8）。2、承载能力极限状态的作用效应组合基本组合（P45 D10）用途：对桥梁结构的常规设计计算，所有桥涵设计都要用该组合。计算表达式：见式 1-3-9a。偶然组合（P45 D5）用途：在桥梁使用中突然受到偶然作用时的特殊情况下，对桥梁结构的设计验算。计算表达式：见式 1-3-9b。3、正常使用极限状态的作用效应组合短期效应组合（P46 S6）用途：对桥梁结构的挠度、抗裂性、裂缝宽度的设计计算。计算表达式：见式 1-3-10。14长期效应组合（P46 S13）用途：（同上）；计算表达式：见式 1-3-11。本章作业：1-3-1、试说明桥梁设计的“作用”与“荷载”二者的含义及区别。1-3-2、公路桥梁设计作用分为哪三类？各类作用的定义是什么？1-3-3、公路桥梁设计中的汽车荷载有哪两种？其中车道荷载由哪两个作用力组成？1-3-4、人群荷载在横桥向与纵桥向应怎样布载？1-3-5、公路桥梁设计方法中有哪两种极限状态？各自的用途是什么？1-3-6、作用效应组合的定义是什么？1-3-7、按承载能力极限状态设计时的作用效应组合有哪两种？各自的用途是什么？1-3-8、按正常使用极限状态设计时的作用效应组合有哪两种？各自的用途是什么？本章教学小结：1、2、3、15第四章 桥面系布置与构造目的要求：了解桥面铺装、桥面排水设施、桥面伸缩缝、人行道、栏杆和灯柱的构造教学重点：各种桥面构造的作用以及各桥面构造设施的适用场合教学难点：桥面连续教学课时：3 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：一、桥面布置1、桥面系包括的构造（图 1-4-1）桥面铺装层、防水和排水设施、伸缩缝与桥面连续、人行道、栏杆、灯柱等。2、桥面布置设计的意义保证桥梁使用功能的正常发挥，并满足交通流通行的安全；保护主要承重结构；展示桥梁的美观。3、桥面布置的型式双向车道布置用途：一般公路桥、城市桥。基本布置：（图 1-4-1）行车道与人行道在同一层。分车道布置用途：高速公路桥和高等级汽车专用公路桥。基本布置：（图 1-4-2）左右车道用中央分隔带或分离式主梁的防护栏分隔。双层桥面布置用途：一般公铁两用桥、汽车和行人流量大且另建一座桥又不现实时的桥。基本布置：（图 1-4-3）汽车道与人行道上下层面布置；汽车道与火车道上下层面布置。二、桥面铺装1、桥面铺装的作用（P48 S2）防止车轮直接磨损行车道板；16保护主梁（板）免受雨水、雪霜侵蚀；分散车轮的集中荷载。2、桥面铺装的类型与适用性普通水泥砼或沥青砼铺装适用性 非严寒地区的中小桥和明涵。贴式防水层铺装（图 1-4-4）适用性 严寒、冰冻地区的桥梁；超静定结构的桥梁；桥跨结构防水程度要求高的桥梁。防水砼铺装（图 1-4-5）适用性 非冰冻地区的桥梁和明涵；各地区的静定结构的桥梁。三、桥面排水设施1、泄水设备的设置泄水管设置要求与数量 纵坡2、桥长50时，可不设置泄水孔；纵坡2、桥长50时，每隔 1215设置一个泄水孔；纵坡2时，每隔 68设置一个泄水孔。泄水管设置的位置 一般性桥梁 沿行车道两侧左右对称或交错布置。城市高架桥、立交桥 设在与墩台帽位置相对应处行车道两侧，并用完善的落水管沿墩台身将雨水引到地下水道中。2、桥面横坡的设置横坡坡度的要求双向横坡：横坡坡度为 1.52.0。单向横坡：根据道路设计取定。横坡设置的方法墩台帽顶部斜高法 结构：图 1-4-7a，适用性：中小跨径的板桥、明涵。三角垫层法 结构：图 1-4-7b，适用性：装配式简支肋梁桥。行车道板直接倾斜法 结构：图 1-4-7c，适用性：箱梁。四、桥面伸缩缝与桥面连续1、桥面伸缩缝的作用（P50 D13）保证桥构在温变、活载、砼收缩与徐变等影响下，能按静定结构图式自由地变形。2、伸缩缝的类型与适用性 型锌铁皮伸缩缝（图 1-4-8a），用于小桥。跨搭钢板式伸缩缝（图 1-4-8b），用于大中桥。17 橡胶伸缩缝（图 1-4-8c），目前公路桥和城市桥的常用型。3、桥面连续桥面连续的定义：是指对多跨简支梁桥在施工中采取减少桥墩处桥面断缝的道数，使桥面连续为一体的结构处理措施。为什么要采用桥面连续（见 P52 S5S10）桥面连续的措施桥面铺装连续法（简称“下留缝上连续法”）适用性：用于小跨径简支板桥。措施要点：在桥墩处简支板的铺装层内增设桥面连续钢筋。梁端间接连续法适用性：用于多跨简支梁桥。措施要点：（图 1-4-9）。先简支后连续法适用性：用于多跨预应力砼连续梁桥。措施要点：（图 1-4-10）在两梁端采用抗负弯矩的力筋将先简支的主梁进行连接。五、人行道1、适用性 用于城市桥、一般性公路桥。2、人行道构造与要求净宽（R 净）0.75，1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0m总宽（R）要求 R=R 净+0.25 m人行道面应高出车行道面 0.250.4 m，应设置 1.01.5的横坡。3、人行道的构造型类整体预制式（图 1-4-12a），用于肋梁桥、箱梁桥的人行道各类净宽。填筑与承力板式（图 1-4-12 b），用于板桥、拱桥。预制装配悬臂式（图 1-4-13），用于各类桥梁。六、一般公路桥梁或城市桥梁的栏杆1、栏杆的组成 栏杆柱、扶手、中间构件组成。2、栏杆构造（见桥梁栏杆设计图集）七、防撞护栏1、用途 用于高速公路、汽车专用公路的桥梁；立交桥、高架桥、跨线桥。2、护栏的构造与要求18钢筋砼梁柱式护栏（图 1-4-14a）由钢筋砼的矮立柱和纵梁组成，矮立柱的钢筋应与其纵梁、桥面板的钢筋连接。钢筋砼墙式护栏（图 1-4-14 b）设置钢筋砼整体矮墙，其钢筋应与桥面板的钢筋连接。金属梁柱式护栏（图 1-4-14 c）美观但防撞效果不好。组合式护栏（图 1-4-15）在钢筋砼墙式护栏的顶面增设矮立柱和纵梁，美观效果好。本章作业：1-4-1、桥面系通常包括哪些构造?1-4-2、桥面布置设计的意义是什么？桥面布置的型式通常有哪三种？1-4-3、桥面铺装的主要作用是什么？试指出桥面铺装的三种类型及各自的适用性。1-4-4、桥面横坡设置的方法有哪三种？试指它们各自的适用性。1-4-5、桥梁防水层有哪三种？试指出它们各自的适用性。1-4-6、城市高架桥、立交桥的泄水管宜设置在什么位置？1-4-7、桥面伸缩缝的作用是什么？试指出伸缩缝的三种类型及各自的适用性。1-4-8、桥面连续的定义是什么？试指出桥面连续常用的三种方法及各自的适用性。1-4-9、防撞护栏的构造有哪四种？本章教学小结：1、2、3、19第二篇 混凝土梁桥 第一章 概 述目的要求：了解混凝土梁桥的优缺点；掌握混凝土梁桥的分类教学重点：混凝土梁式桥的分类教学难点：各类梁桥的主要特性教学课时：1 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：一、混凝土梁桥的分类按材料分类按材料分类1、钢筋混凝土梁式桥2、预应力混凝土梁式桥按承重结构的横截面形式分类按承重结构的横截面形式分类1、板桥（图 2-1-1a、b）主要特性：建筑高度小，形状简单，结构整体刚度较大。2、肋梁桥（图 2-1-1c、d）主要特性受拉区砼得到了合理挖除、减轻自重；梁肋较高、抗力偶臂较大、抗弯矩的能力高。3、箱形梁桥（图 2-1-1e、f）主要特性在一定的截面面积的条件下、能获得较大的抗弯惯矩和抗扭刚度；在偏心活载作用下、整根梁的受力较均匀。按结构静力体系分类按结构静力体系分类1、简支梁式桥（图 2-1-2a）主要特性：静定结构，构造简单，用于中小跨径桥。2、连续梁式桥（图 2-1-2 b）20主要特性：超静定结构，桥墩支点处主梁截面产生的负弯矩能减小主梁跨中的正弯矩，用于大跨桥梁。3、悬臂梁式桥（图 2-1-2 c）主要特性：静定结构，桥墩支点处主梁截面产生的负弯矩能减小主梁跨中的正弯矩，用于大跨桥梁。按施工方法分类按施工方法分类（P.58 S1）整体浇筑式桥预制装配式桥本章作业：2-1-1、混凝土梁桥的主梁截面形式有哪三大类？各自的主要特性是什么？2-1-2、混凝土梁桥按结构静力体系分为哪三类？各自的主要特性是什么？2-1-3、梁桥的主要施工方法有哪两大类？各自有哪些主要优缺点？本章教学小结：1、2、3、21第二章 混凝土梁式桥构造与设计要点目的要求：掌握简支板桥、简支肋梁桥、悬臂体系和连续体系梁桥的构造教学重点：装配式 T 形简支梁桥的构造与设计、悬臂和连续体系梁桥构造和设计要点教学难点：各类桥梁的构造与受力特点教学课时：6 课时教学方法：课堂教学教学内容与步骤：第一节 板桥的构造一、整体式简支板桥的构造1、横截面类型与适用跨径等厚度矩形板（图 2-2-1 a）k 8m肋形板（图 2-2-1 b）k=613m变厚度异型板（图 2-2-1 c）k=816m2、钢筋、混凝土的规格配筋 主筋：10、20cm、a3cm、15；分布筋：6、25cm、a1.5cm。砼：标号C25二、装配式简支板桥的构造1、矩形实心板（图 2-2-3）适用跨径 k 8m常用横截面及构造 设计横截面施工横断面 中板 100H 99H 22边板 75H 74H2、矩形空心板（如图 2-2-4，2-2-6，2-2-7）适用跨径：钢筋砼板 6mk 13m 预应力砼板 8mk 20m常用横截面及构造 设计横截面施工横断面 中板 100H 99H 125H 124H 边板 75H 74H 100H 99H3、装配式板的横向联结横向联结的作用将预制板横向联结成整体；各板共同承受荷载；保证桥跨的横向刚度。联结方式企口混凝土铰联结 如图 2-2-7。钢板联结 如图 2-2-8。三、斜交简支板桥斜交角斜交角（P190S1）斜交角是指桥轴线的垂线与支承线的夹角，用 表示（图 2-7-1）。斜交板的受力特点斜交板的受力特点（P190D7P192S8）、各角点受力性能（可比拟为三跨连续梁，图 2-7-4abc）支承反力从钝角处向锐角处逐渐减少，甚至在锐角处出现负反力，将导致板内有较大的扭矩。在钝角 B、C 处有垂直于钝角平分线的负弯矩，其值随斜交角的增大而增加。、斜交板上荷载的传递趋势（图 2-7-4de）荷载具有向两支承边之间最短距离方向传递的总趋势；宽板中部最大主弯矩向垂直边传递，而其自由边两侧处最大主弯矩从外侧平行于自由边向支承边垂线方向偏转的传递趋势。3、正交板与斜交板桥受力的主要差别 斜交板的最大主弯矩（纵向弯矩）比同等桥跨的正交板桥要小，最大主弯矩的位置随斜交角的增大从跨中向钝角部位移动；斜交板的跨中横向弯矩比正交板桥要大，且增量相当于纵向弯矩的减小量。斜交板主钢筋的布筋要求（斜交板主钢筋的布筋要求（P192S12）1、斜交角不大于 15 度时，主筋可平行于桥轴线布置（图 2-7-6）。2、斜交角大于 15 度时，如图 2-7-7，P192D5。23第二节 简支肋梁桥的构造（P63）1、砼简支肋梁桥的分类：整体式（图 2-2-9）、装配式（图 2-2-10）2、上部结构的组成（图 2-2-11）：主梁、横隔梁、行车道板（桥面板）、桥面系3、特点：主梁为静定结构、受力明确；构造简单、设计施工方便。一、整体式简支 T 形梁桥1、适用性：现场便于架设支架的单孔中小桥。2、优点：整体性好、刚度大、能适应复杂桥面线形。3、构造与尺寸（见 P63 D14）主梁高度：H=（1/81/16）L主梁肋宽：b=（1/61/7）H，不小 16cm行车道板（桥面板）：跨中最小厚度 10 cm二、装配式简支 T 形梁桥主梁主梁1、构造（P65，见表 2-2-1）；2、预应力筋的布置纵向预应力筋力筋布置一般要求符合简支梁弯矩变化规律；符合支点处抗剪要求（力筋弯起产生的分力，可抵消部分剪力）；符合锚具布置的要求。力筋立面布置方式（图 2-2-13）梁端锚固式（图 a）特点：能满足抗剪的要求，力筋便于张拉，施工较复杂；力筋用量较大。梁端与梁顶分锚式（图 b）特点：能符合抗弯与抗剪的要求，能缩短力筋长度，能符合抗弯、抗剪的要求；张拉作业的操作较繁杂，摩阻引起的预应力损失较大。筋弯起的曲线线形 圆弧线形；悬链线形；抛物线形力筋在跨中的横向布置 布置原则力筋在满足构造要求前提下，应尽量相互紧密靠拢以减小马蹄的尺寸；在保证梁底保护层的前提下，应尽量使力筋的重心靠下以获得较大的抗弯惯矩。布置要求（如图 2-2-14）桥面板桥面板1、桥面板的构造24T 梁的桥面板 由各主梁的翼缘板连接形成的行车道板。构造尺寸根部厚度：（1/10）H；边部厚度：按（P65 D41）主梁间距和桥面板连接施工的方法确定。钢筋布置：主筋：10、20cm；分布筋：8、20cm。2、桥面板的横向连接焊接接头 图 2-2-16；现浇接头 图 2-2-15 为翼缘板刚性连接，图 2-2-17 为铺装层刚性连接。横隔梁横隔梁1、横隔梁的构造横隔梁布置 端横隔梁 设置在支座线上、主梁端部的横向上；梁必须设置端横隔板。中横隔梁 设置在桥跨中横向上，间隔常为 4.55m。横隔梁的尺寸横隔梁的高度 端横隔梁的高度为梁高 H，中横隔梁为（34）H厚度 1518cm 厚度要求：顶宽底窄。P99，图 2-3-11 下图。2、横隔梁横向连接钢板连接 焊接方式（如图 2-2-20a）；螺栓锚接方式。钢筋扣环连接（如图 2-2-20b）第三节 悬臂体系和连续体系梁桥的构造一、悬臂体系梁桥简介悬臂梁桥悬臂梁桥1、结构类型 P70D5不带挂梁的单孔双悬臂梁桥（图 2-2-27a）用桥头搭板代替桥台与路堤相衔接，用于跨线人行桥。带挂梁的多孔悬臂梁桥（图 2-2-27bc）边跨锚固结构（图 2-2-27b）；中跨锚固结构（图 2-2-27c）。2、力学特点 系静定结构；25 锚固跨的桥墩支点处有负弯矩（即卸载弯矩）从而减小了跨中的正弯矩。3、构造特点主梁截面形式T 形截面梁（图 2-2-25）；适用于跨径 3050M。箱形截面梁（图 2-2-26）；单箱单室 a)、单箱多室 c)、分离双箱单室 b)。跨径布置和梁高尺寸；见图 2-2-27，表 2-2-2、-3。4、适用情况适用于悬臂施工方法；预应力砼悬臂梁。T 型刚构桥型刚构桥（P73 D5）1、分类与力学特点带挂梁的型刚构桥（图 2-2-28 a）特点：各型结构单元借简支挂梁连接；属静定结构，受力明确。适用性：比跨中带剪力铰的型刚构桥应用广泛。带剪力铰的型刚构桥（图 2-2-28b）特点：各型结构单元借剪力铰相连接；铰只传递竖向剪力；属一次超静定结构。适用性：用于河床地质条件较好的大桥。2、构造特点设计基本要求 除应遵循一般桥型的设计基本原则外，尚应考虑以下两点：全桥构应划一，以简化设计与施工；构布置应采用偶数，以避免构的墩身承受不平衡的弯矩。跨径布置和梁高尺寸（表 2-2-4）3、适用情况用于悬臂施工方法；预应力砼悬臂梁。悬臂梁力筋的布置悬臂梁力筋的布置（P75 S16）1、布筋原则（P75 S18）力筋（束）与锚具形式应符合结构要求；布置方式应考虑施工方便；符合结构的受力特点；考虑经济指标的优化性；避免采用多次反向曲率的连续束筋。2、力筋布置的方式（图 2-2-29、2-2-30）二、连续体系梁桥简介P78 D326预应力砼连续梁桥预应力砼连续梁桥 P79 S61、结构受力特点属超静定结构。在外力和各种因素作用下，结构产生内力重分布；桥面工作质量高，全桥整体性好；支点负弯矩对跨中正弯矩有“卸载”作用。2、结构类型等高度梁 图 2-2-36力学特点：支点截面的负弯矩一般比跨中截面正弯矩大。结构特点：跨中与支点间的主梁高度一致，中支（115125）；在布置桥跨时可采用等跨和不等跨，边跨与中跨的比 0.60.8。适用范围：跨径在 4060M。变高度梁 图 2-2-38力学特点：支点截面和跨中截面的高度变化与内力变化相适应。结构特点：跨中与支点间的主梁高度不一致，支（116120）、中（1/1.51/2.5）支；在布置桥跨时采用不等跨，对于三跨桥中跨与边跨的比 1：（0.60.8），对于五跨桥中跨与边跨的比 1：0.9：0.65。适用范围：跨径在 70M 以上。连续刚构桥连续刚构桥（P81D3 图 2-2-39）1、力学特点墩梁固结一体，梁与墩共同承担桥跨弯矩；在结构自重作用下，连续刚构桥的主梁内力和变形与连续梁桥的基本相等；在活载作用下，连续刚构桥的主梁内力和变形都比连续梁桥的要小；为了减少连续刚构桥的结构的二次内力，桥墩应采用柔性高墩。2、适用范围：地质承载能力好、高墩、大跨的桥；3、桥墩构造常用结构类型：竖直双薄壁墩（图-39a）、竖直单薄壁墩（图-39b）、V 形墩（