项目1--桥梁总论-桥梁上部施工技术教学课件.pptx

项目1 桥梁总论目录1.11.21.3桥梁发展概况桥梁的组成和分类桥梁总体规划设计项目1 桥梁总论学习目标了解桥梁的发展概况。掌握桥梁的组成和分类。了解桥梁设计原则与资料收集的内容。了解桥梁的设计要点和方法。了解公路桥梁上的作用的分类和计算方法。1.1 桥梁发展概况1.1.桥梁建筑的历史成就桥梁建筑的历史成就1）我国古代桥梁的辉煌成就 （1）梁桥。在秦汉时期我国已广泛修建石梁桥。世界上尚存最大的、工程最艰巨的石梁桥就是我国于10531059年在福建泉州建造的万安桥，也称洛阳桥。福建泉州万安桥1.1 桥梁发展概况 （2）拱桥。举世闻名的河北省赵县赵州桥（又称安济桥），是由隋朝石匠李春于公元605年主持建造的，是世界上最早、保存良好的石拱桥。赵州桥1.1 桥梁发展概况 （3）悬索桥。悬索桥也称吊桥，几乎大部分的桥梁历史书上都承认我国是最早出现吊桥的国家。云南永平霁虹桥 四川大渡河铁索桥1.1 桥梁发展概况 （4）浮桥。古代在大江大河中不可能修建桥墩，为过河需要，用舟船组合建造浮桥。我国最早的关于浮桥的记录是诗经中关于周文王亲自迎娶，在渭河上架起浮桥的记载，时间是公元前12世纪。另外，浮桥在军事作战中也起主要作用。公元11701192年建成的广东潮州湘子桥（又称广济桥），全长517.95m，东西浅滩部分各建一段石桥，中间浅水部分以浮桥衔接。浮桥可开可合，是世界上活动桥的先导。1.1 桥梁发展概况2）国外对桥梁发展的推动作用19世纪中期，钢材的出现，是土木工程史上的第一次飞跃。随后产生了高强钢材、钢丝、钢索。于是，钢结构得到了蓬勃发展。结构跨径从砖、石、木结构的几米、几十米发展到百米，直至千米以上，并开创了在大江、海峡上修建大桥的奇迹。20世纪初，钢筋混凝土以及预应力钢筋混凝土的诞生实现了土木工程史上的第二次飞跃。20世纪50年代，瑞典和原联邦德国相继修建了斜拉桥，从此揭开了修建现代斜拉桥的序幕。1.1 桥梁发展概况美国金门大桥1.1 桥梁发展概况2.2.国内外桥梁发展现状国内外桥梁发展现状1）梁桥（1）简支梁桥（2 2）悬臂）悬臂梁桥梁桥（3）连续梁桥（4 4）钢桁架桥钢桁架桥1.1 桥梁发展概况武汉长江大桥南京长江大桥1.1 桥梁发展概况（1）T形刚构桥（2）连续刚构桥2）刚构桥1.1 桥梁发展概况重庆长江大桥虎门大桥辅航道桥1.1 桥梁发展概况3）拱桥丹河大桥万州长江大桥巫山长江大桥1.1 桥梁发展概况卢浦大桥悉尼港桥1.1 桥梁发展概况4）悬索桥日本明石海峡大桥润扬长江大桥1.1 桥梁发展概况5）斜拉桥苏通长江公路大桥日本多多罗大桥1.1 桥梁发展概况3.3.桥梁发展前景展望桥梁发展前景展望当今桥梁建设突飞猛进，日新月异，特别是大跨径桥梁建设数量之多，跨径之大是令人振奋的。它从一个侧面反映了一个国家生产、经济和科学技术的发展程度。我国在桥梁建设领域已接近世界先进水平，大跨径的斜拉桥和悬索桥建设成就喜人，在某些方面已走在世界桥梁工程的前列（如石拱桥、钢筋混凝土拱桥、连续刚构桥和斜拉桥等），清华大学张维院士曾这样评价：“我们正走向世界桥梁强国，可以排在世界十强里面。”我国已实践成功的斜拉悬索协作体系桥，将为大跨径桥梁奠定基础。斜拉悬索协作体系桥使斜拉和悬索两种结构相互协作，优势互补，具有使锚碇变小，塔高变矮，梁的悬臂长度变短等优点，适合于大跨径和特大跨径桥的新桥型。1.2 桥梁的组成和分类1.1.桥梁的组成桥梁的组成1）桥梁的基本结构梁式桥概貌1.2 桥梁的组成和分类拱式桥概貌1拱脚；2伸缩缝；3主拱圈；4拱顶；5拱轴线；6拱腹；7拱背；8拱上建筑；9锥坡；10桥台；11基础；l0净跨径；l计算跨径；f0净矢高；f计算矢高；f/l矢跨比1.2 桥梁的组成和分类（2）下部结构（1）上部结构（4）支座系统（3）附属结构2）桥梁主要尺寸和名称术语（1）计算跨径l。梁桥的计算跨径为桥跨结构两支承点间的距离；拱桥的计算跨径为两拱脚截面重心点间的水平距离。（2）净跨径l0。计算水位上相邻两个桥墩（台）间的净距离称为净跨径。通常把梁桥支承处内边缘间的距离、拱桥两拱脚截面最低点间的水平距离也称为净跨径。（3）标准跨径lb。梁桥的标准跨径为桥墩中线间或桥墩中线与台背前缘间的距离；拱桥的标准跨径为净跨径。公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）规定：当标准设计或新建桥涵的跨径在50m以下时，宜采用标准化跨径。从0.75m起至50m，共21种。新建中小桥涵应尽量采用标准化的装配式结构。1.2 桥梁的组成和分类（4）桥梁全长L。有桥台的桥梁的全长为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；无桥台的桥梁的全长为桥面行车道长度。（5）多孔跨径总长L1。梁桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总和；拱桥的多孔跨径总长为两桥台内拱脚截面最低点（起拱线）间的距离；其他形式桥梁的多孔跨径总长为桥面行车道长度。（6）桥梁高度H。桥梁高度为行车道顶面至低水位间的距离，或行车道顶面至桥下路线的路面间距离。（7）桥梁建筑高度h。行车道顶面至上部结构最低边缘间的距离称为桥梁建筑高度。1.2 桥梁的组成和分类（8）桥梁容许建筑高度h容。桥面标高与桥下通航或排洪必需的净空高度之差称为桥梁容许建筑高度。（9）桥下净空H0。上部结构最低边缘至计算水位（计算水位=设计水位+壅水+浪高）或通航水位间的距离称为桥下净空。对于跨越其他路线的桥梁，桥下净空是指上部结构最低边缘至所跨越路线的路面间的距离。1.2 桥梁的组成和分类（10）拱桥矢高。从拱顶截面下缘至过起拱线的水平线间的垂直距离，称为净矢高（f0）；从拱顶截面重心至过拱脚截面重心的水平线间的垂直距离，称为计算矢高（f）。（11）拱桥矢跨比。计算矢高与计算跨径之比（f/L），称为拱圈的矢跨比（或称拱矢度）。（12）涵洞。用来分散路堤下水流或桥下车（人）流的构造物。管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞。1.2 桥梁的组成和分类1.2 桥梁的组成和分类2.2.桥梁的分类桥梁的分类1）桥梁按基本体系分类（1）梁式桥（5）组合体系桥（2）拱式桥（4）刚架桥（3）悬索桥Text2）桥梁的其他分类方法（1）按桥梁长度和跨径大小，分为特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。（2）按用途来划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、水运桥（渡槽）及其他专用桥（如通过管道、电缆等的桥梁）等。（3）按主要承重结构所用材料划分，有圬工桥（包括石拱桥、混凝土拱桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢混凝土组合桥等。1.2 桥梁的组成和分类（4）按跨越障碍的性质，可分为跨河桥、跨线桥（立体交叉）、高架桥和栈桥。高架桥一般是指跨越深沟峡谷以代替高路堤的桥梁。为将车道升高至周围地面以上并使下面的空间可以通行车辆或用作其他用途（如堆栈、店铺等）而修建的桥梁，称为栈桥。（5）按上部结构的行车位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。（6）按桥跨结构的平面布置，可分为正交桥、斜交桥和弯桥。1.2 桥梁的组成和分类1.3 桥梁总体规划设计1.3.1桥梁设计原则与资料收集1.1.桥梁设计的原则桥梁设计的原则1 1）安全2 2）适用适用3）经济4）美观5 5）有利环保1.3 桥梁总体规划设计2.2.桥位勘测与设计资料的调查桥位勘测与设计资料的调查1 1）调查桥）调查桥梁的使用梁的使用要求要求2 2）选择桥位选择桥位3 3）测量桥）测量桥位附近的地位附近的地形图形图4 4）调查地质资料调查地质资料5 5）调查）调查和收集水和收集水文资料文资料6 6）调查有）调查有关气象资料关气象资料和地震情况和地震情况7 7）调查）调查其他资料其他资料1.3 桥梁总体规划设计1.3.2桥梁设计要点1.1.桥梁设计的程序桥梁设计的程序1）2）3）前期工作初步设计 技术设计4）施工图设计 2.2.桥梁纵、横断面设计和平面布置桥梁纵、横断面设计和平面布置1）桥梁的纵断面设计（2）桥梁的分孔（1）桥梁总跨径的确定（4）桥头引道的纵坡（3）桥面标高的确定1.3 桥梁总体规划设计2）桥梁的横断面设计桥梁的横断面设计主要是确定桥面净空和桥跨结构横断面的布置。桥面宽度取决于行车和行人的交通需要。为了保证车辆和行人的安全通过，应在桥面以上垂直于行车方向保留一定限界的空间，这个空间称为桥面净空。它包括净宽和净高，其尺寸应符合公路桥涵设计通用规范（JTGD602004）中关于公路建筑限界的规定，铁路桥梁、城市桥梁也有相应的规定。在规定的限界内，不得有任何结构部件等侵入。1.3 桥梁总体规划设计3）平面布置桥梁的线形及桥头引道线形应与路线布设相互协调，各项技术指标应符合路线布设的规定。桥梁应尽可能避免与河流或与桥下路线斜交。但对于一般小桥，为了改善路线线形，有时修建斜交桥，斜度通常不宜大于45。通航河流上不宜大于5，当交角大于5时，宜增加通航孔净宽。1.3 桥梁总体规划设计1.3 桥梁总体规划设计3.3.桥梁设计的方案比选桥梁设计的方案比选6 6）5 5）4 4）3 3）2 2）1 1）明确各种高程的要求明确各种高程的要求桥梁分孔和初拟桥型方案草图桥梁分孔和初拟桥型方案草图方案初筛方案初筛详绘桥型方案图详绘桥型方案图编制估算或概算编制估算或概算方案选定和文件汇总方案选定和文件汇总1）桥梁设计的方案比选的内容和步骤2）桥型选择的影响因素 （2）所选桥型是否经济是桥型选择时必须考虑的主要因素。（1）桥梁的长度、宽度和通航孔大小等是桥型选择的独立因素。（3）地质、地形、水文、航运、气候等条件是桥型选择的限制因素。1.3 桥梁总体规划设计1.3 桥梁总体规划设计1.3.3公路桥梁上的作用1.1.永久作用永久作用永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间而变化，或其变化值与平均值相比可忽略不计的作用。1.3 桥梁总体规划设计2.2.可变作用可变作用可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可忽略的作用。1）汽车荷载5）人群荷载2）汽车荷载的冲击力4）汽车荷载引起的土侧压力3）汽车荷载的离心力Text1.3 桥梁总体规划设计1.3 桥梁总体规划设计3.3.偶然荷载偶然荷载偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。偶然荷载包括地震力、船舶或漂流物的撞击力和汽车撞击力。1.3 桥梁总体规划设计Eye-Catching Visual1）地震作用2）船舶或漂流物的撞击作用3）汽车撞击作用1.3 桥梁总体规划设计4.4.极限状态设计法极限状态设计法极限状态是指整体结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能够满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态为该功能的极限状态。1）承载能力极限状态承载能力极限状态对应于桥涵结构或其构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形或变位的状态。当结构或构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态。（1）结构或结构的一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移等）。（2）结构构件或其连接因超过材料极限强度而破坏（包括疲劳破坏）。（3）结构转变成机动体系。（4）结构或构件丧失稳定性（如柱的压屈失稳等）。（5）由于材料的塑性或徐变变形过大，或由于截面开裂而引起过大的几何变形等，致使结构或构件不再能继续承载和使用。1.3 桥梁总体规划设计2）正常使用极限状态（4）影响正常使用的其他特征状态。（3）影响正常使用的振动。（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如出现过大的裂缝）。（1）影响正常使用的外观变形。1.3 桥梁总体规划设计3）三种设计状况3）三种设计状况（2）短暂状况（1）持久状况（3）偶然状况1.3 桥梁总体规划设计1.3 桥梁总体规划设计5.5.作用效应组合作用效应组合（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才可进行其效应的组合；当结构或结构构件需做不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。（2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，按表1-10规定不考虑其作用效应的组合。（3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁把底梁作为施工支撑时，作用效应宜分两个阶段组合：底梁受荷为第一个阶段，组合梁受荷为第二个阶段。（4）多个偶然作用不同时参与组合。（1）基本组合（2）偶然组合1）承载能力极限状态1.3 桥梁总体规划设计2）正常使用极限状态 作用短期效应组合作用长期效应组合1.3 桥梁总体规划设计