桥梁发展简介及施工分类.pptx

第一部分第一部分:桥梁施工技术的发展桥梁施工技术的发展桥梁施工技术的发展桥梁施工技术的发展-认识桥梁认识桥梁 “桥梁工程”是有关桥梁勘测、设计、施工、养护、维修和检定及与桥梁相关的科学研究和工程技术的总称。它是土木工程的一个重要组成部分。第1页/共181页1.11.1桥梁工程的特点桥梁工程的特点 1.各种道路工程的关键节点：里程不长、工程难度大、造价高、工期长 2.城市立体交通的主要构成：立体交叉，高架道路 3.施工方法不同决定了桥梁造价的差异第2页/共181页1.2桥梁在交通发展中的作用桥梁在交通发展中的作用o1.桥梁是最重要的交通设施之一。由于自然地理环境的原因，构成交通网的道路常常会遇到各种障碍，如河流、山谷或其它交通线路等，通常跨越这些障碍必须建设各种类型的桥梁。o2.从古至今交通的发展与桥梁工程的发展相互促进密不可分。o3.交通的发展与不同历史时期社会发展对交通的需求有十分密切的关系，与当时社会生产力的发展水平、工业制造水平以及道路与桥梁的设计和施工水平也有密不可分的关系第3页/共181页1.4桥梁工程发展简史1.我国古代桥梁工程的成就：中国是有着悠久历史和灿烂文化的文明古国，造桥的历史同样相当久远。古代的桥梁主要以木材、石料和铁链以及用粘土烧制的砖作为建筑材料。第4页/共181页 1.51.5、我国古代桥梁建设的成就、我国古代桥梁建设的成就1.距今约三千年周文王时代，我国已在渭河上架设浮桥；2.公元前332年春秋战国时期，现代桩柱式桥梁已出现；3.我国的铁链吊桥比西方早千年，4.秦汉时期，开始建造石梁桥。5.拱桥东汉中期出现。;欧洲比中国晚了1200年。第5页/共181页西西藏藏墨墨脱脱藤藤网网桥桥（行行人人过过桥桥）总论 1.1 桥梁施工技术的发展第6页/共181页古代拱桥古代拱桥赵州桥赵州桥 又称安济桥，位于河北省赵县境内，建于隋开皇年间（公元595605年），由隋匠李春建造，距今已有近1400年历史，它是世界上现存最早，保存最完整的石拱桥之一，特别是拱上加拱的“敞肩拱”的运用，更为世界桥梁史上的首 创。赵州桥全长64.4米，拱顶宽9米，拱脚宽9.6米，跨径37.02米，拱矢7.23米。不仅有高度的科学性，而且具有我国独特的民族艺术风格，是我国古代建筑的伟大作品。第7页/共181页隋代安济（赵州桥）隋代安济（赵州桥）总论 1.1 桥梁施工技术的发展第8页/共181页古代拱桥古代拱桥苏州宝带桥苏州宝带桥 又名小长桥，始建于唐元和十一至十四年（816819年）。全桥有53孔，总长近316米，其中桥孔长249.8m，桥顶宽4.1m，桥端宽6.1m。宝带桥为薄墩联拱桥，墩厚仅0.6m，与最大一孔跨径6.95m相比，接近1/12，使全桥显得轻盈秀丽，还可增大泄水面积减少洪水对桥身的冲击。宝带桥的泄水面积达85%，居古桥之首。第9页/共181页古代拱桥古代拱桥苏州宝带桥苏州宝带桥第10页/共181页古代拱桥古代拱桥十七孔桥十七孔桥 十七孔桥位于北京市颐和园东堤上。清乾隆年间(公元17361795)建。是一座式样美观的连拱大石桥，桥面呈拱状隆起，形如初月，桥栏柱上雕镂小狮，形态各异。桥中各孔跨径以中孔最大，约8m，向边孔逐渐变小，最小约4.14m。第11页/共181页清代清代17孔桥孔桥总论 1.1 桥梁施工技术的发展第12页/共181页古代拱桥古代拱桥玉带桥玉带桥 玉带桥位于北京颐和园昆明湖长堤上，建于清乾隆年间(公元17361795年)。该桥单孔净跨11.38m，矢高约7.5m，全部用玉石琢成，桥面是双反向曲线，组成波形线桥型，配有精制白石栏板。蛋尖形桥拱，特别高耸，好似玉带。玉带桥的造型具有我国长江三角洲地区石拱桥的风格，以纤秀挺拔，轻巧为其之特色。并与周围环境相协调，是湖光山水增色。第13页/共181页清代玉带桥清代玉带桥总论 1.1 桥梁施工技术的发展第14页/共181页古代吊桥古代吊桥霁虹桥霁虹桥 霁虹桥是我国现存最早的铁链桥之一。位于云南永平的“澜沧古渡”，横跨澜沧江。自汉朝就建有竹索桥，14651487年改建为铁链桥。桥全长为113.4m，桥宽3.7m，净跨径为57.3m，全桥共14条铁链，2条扶栏铁链，每侧各一条，12条承重底铁链，锚固于两岸的桥台上，底铁链上铺设纵横木板，此桥至今仍在使用。第15页/共181页古代吊桥古代吊桥霁虹桥霁虹桥第16页/共181页古代铁索桥古代铁索桥沪定铁索桥沪定铁索桥 四川沪定铁索桥，跨越大渡河，位于川、藏要道，是铁索桥中现存制作最精良的一座。桥始建于清康熙四十四年(公元1705年），次年完成。桥净跨100m，桥宽2.8m，上铺木板，底索9根，每根索约128m，两侧各有两根栏杆索，由四川善于制作铁索桥的全天州修建。两岸石砌桥台，用台身自重来平衡铁索的拉力。第17页/共181页古代索桥古代索桥沪定铁索桥沪定铁索桥第18页/共181页1.61.6、我国、我国现代桥梁现代桥梁o1.1.建桥材料的进步建桥材料的进步o2.2.施工工艺的革新施工工艺的革新o3.3.现代计算理论及手段运用现代计算理论及手段运用o 对桥梁类型和体系的发展，对提高桥梁的跨越能力对桥梁类型和体系的发展，对提高桥梁的跨越能力和丰富结构构造形式都起着重要的作用和丰富结构构造形式都起着重要的作用第19页/共181页钱塘江桥钱塘江桥(1932年年)位于浙江杭州浙赣铁路上，位于浙江杭州浙赣铁路上，1932年年为中国工程师自己设计并建造为中国工程师自己设计并建造的公路铁路两用简支钢桁梁桥，是中国建桥史上的一个里程碑。该桥的公路铁路两用简支钢桁梁桥，是中国建桥史上的一个里程碑。该桥全长全长1453米，上层设双车道公路，宽米，上层设双车道公路，宽6.1米，下层为单线铁路。正米，下层为单线铁路。正桥桥18孔，由孔，由2x14.63m简支上承式钢板梁简支上承式钢板梁16x65.84m简支钢桁简支钢桁梁组成。梁组成。第20页/共181页武汉长江大桥武汉长江大桥(1957年年)1957年，长江第一桥年，长江第一桥武汉长江大桥武汉长江大桥建成，建成，3x128米连续钢桁米连续钢桁梁桥，公铁两用，桥面宽梁桥，公铁两用，桥面宽18米；全长米；全长1690米。米。第21页/共181页南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥南京长江大桥(1975(1975(1975(1975年年年年)南京长江大桥为公路铁路双层钢连续桁梁桥，上层为4车道公路桥；下层为双线铁路桥。采用悬臂拼装法架设。正桥长1576m，连同两端引桥总长：铁路6772m，公路桥4588m。总论 1.1 桥梁施工技术的发展第22页/共181页主桥采用双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥。主跨跨径423m，一跨过江，通航净空46m。主桥桥面为6车道，桥全长8346m，主桥长846m，浦东引桥长3746m,浦西引桥长3754m。上海南浦大桥(1992年)总论 1.1 桥梁施工技术的发展第23页/共181页 苏通大桥总长苏通大桥总长82068206米，其中主桥采用米，其中主桥采用20882088米的七跨双塔米的七跨双塔 双索面钢箱梁斜拉桥，为世界第一大跨径斜拉桥；专用航道桥为双索面钢箱梁斜拉桥，为世界第一大跨径斜拉桥；专用航道桥为548548米的钢连续梁桥，属同类桥梁工程世界第二米的钢连续梁桥，属同类桥梁工程世界第二苏通长江公路大桥(2002年)总论 1.1 桥梁施工技术的发展第24页/共181页乌巢河大桥全长241m，主跨为120m的双肋石拱桥，腹拱为9孔13m，南岸引桥3孔13m，北岸引桥1孔15m。结构轻盈，造型美观，该桥是目前世界上最大跨径石拱桥记录的保持者。总论 1.1 桥梁施工技术的发展乌乌乌乌 巢巢巢巢 河河河河 桥桥桥桥第25页/共181页万县长江大桥万县长江大桥(420米米,2002年年)第26页/共181页550米米上海卢浦大桥上海卢浦大桥2004年年第27页/共181页1490米润扬长江大桥米润扬长江大桥2003年年第28页/共181页虎门辅航道桥（虎门辅航道桥（270米米T刚构桥刚构桥1998年）年）第29页/共181页我国现代桥梁建设规模桥型桥型最大跨径最大跨径桥名桥名梁桥梁桥270虎门辅航道桥虎门辅航道桥拱桥拱桥550上海卢浦大桥上海卢浦大桥斜拉桥斜拉桥628南京长江二桥南京长江二桥悬索桥悬索桥1490润扬长江大桥润扬长江大桥第30页/共181页 排序排序 桥桥 名名主跨（主跨（m m）桥桥 址址建成年份建成年份 1 1 明石海峡大桥明石海峡大桥 1991 1991 日本本州四国联络线日本本州四国联络线 19981998 2 2 大贝尔特东桥大贝尔特东桥 1624 1624 丹麦丹麦 19971997 3 3 润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥 1490 中国中国 20032003 4 4 恒比尔大桥恒比尔大桥 1410 1410 英国英国 19811981 5 5 江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥 1385 1385 中国中国 19991999 6 6 青马大桥青马大桥 1377 1377 中国香港中国香港 19981998 7 7 费拉赞诺大桥费拉赞诺大桥 1298 1298 美国纽约美国纽约 19641964 8 8 金门大桥金门大桥 1280 1280 美国旧金山美国旧金山 19371937 9 9 霍加大桥霍加大桥 1210 1210 瑞典瑞典 19971997 10 10 麦金内克大桥麦金内克大桥 1158 1158 美国美国 19571957世界十大悬索桥世界十大悬索桥第31页/共181页世界十大斜拉桥世界十大斜拉桥第32页/共181页1.61.6现代桥梁工程的发展特点现代桥梁工程的发展特点 1.社会发展的需要、计算机的发明和应用、预应力混凝土技术的成熟和广泛使用以及新的大跨度桥梁施工方法的发明和施工机械的进步，使桥梁和桥梁工程进入了现代化高速发展时期。2.在桥梁设计理论方面，大多数国家普遍采用极限状态设计法代替了以弹性理论为基础的允许应力法。由于大跨度桥梁结构的出现，使结构振动、稳定、疲劳和结构的非线性理论在桥梁设计中得到广泛运用。3.在桥梁结构施工技术方面，德国最早利用预应力技术把悬臂施工技术成功地用于预应力混凝土桥梁的施工，克服了大跨度桥梁施工的难题。创立了现代大跨度桥梁悬臂施工技术。第33页/共181页1.71.7现代现代桥梁工程的的发展趋势桥梁工程的的发展趋势 1.中小跨度的桥梁主要向标准化设计方向发展。中小跨度的桥梁主要向标准化设计方向发展。2.大跨度桥梁向更长、更大、更宽、更柔的方向发展大跨度桥梁向更长、更大、更宽、更柔的方向发展 3.建桥新材料将被大量的开发和应用建桥新材料将被大量的开发和应用 4.大型深水基础工程大型深水基础工程设计将被常态化设计将被常态化 5.桥梁施工监控及健康管理将实现计算机化监控和管理桥梁施工监控及健康管理将实现计算机化监控和管理 6.重视桥梁美学及环境保护重视桥梁美学及环境保护第34页/共181页 7.在桥梁设计的概念和理论方面，不仅要考虑桥梁结构的静力特性，还需从桥梁结构的动力特性、稳定性、耐久性和桥梁振动产生的噪音等多方面给予考虑。8.在设计方法和计算手段方面，将会以计算机应用为主，并且朝着设计、计算、绘图一体化的方向发展。9.在桥梁施工方面，对中小跨度桥梁主要向标准化工厂预制、现场安装方向发展，对大跨度桥梁则向无支架施工方法发展。基础施工将普遍采用钻孔灌注桩施工方法。1.81.8现代现代桥梁工程的的发展趋势桥梁工程的的发展趋势第35页/共181页2.0 桥梁的基本组成及分类桥梁的基本组成及分类 第36页/共181页2.12.1桥梁的组成桥梁的组成 通常来讲，桥梁由上部结构、下部结构、基础和附属结构四部分组成。下图表示一座公路桥梁的全貌。从图中可见桥梁的基本组成部分及各部位名称。第37页/共181页 （1）上部结构 是指桥梁结构中直接承受车辆和其它荷载，并跨越各种障碍物的结构部分。它直接承担使用荷载。一般包括桥面构造、桥梁跨越部分的承载结构和桥梁支座。（2）下部结构 桥梁的桥墩和桥台统称为下部结构。它是支承桥跨结构并将恒载和车辆活载等荷载传递至基础的建筑物。通常把设在桥梁两端的称为桥台，它除了上述作用外，还与路堤衔接，以抵御路堤土压力，防止路堤填土的滑坡和坍落。2.112.11桥梁的组成桥梁的组成 第38页/共181页 （3）基础 设置在墩台下部、将全部荷载传递至地基的结构部分称为基础。基础是确保桥梁安全使用的关键。由于基础往往深埋于土层之中，并且很多情况下需要进行水下施工，故也是桥梁建筑中比较困难的一部分。（4）附属结构 设在桥梁主体结构以外，保证桥梁正常、安全使用的建筑物称为附属结构，主要包括锥形护坡、护岸及导流工程等。2.112.11桥梁的组成桥梁的组成 第39页/共181页2.11桥梁组成示意图桥梁组成示意图第40页/共181页2.22.2桥梁的分类桥梁的分类 桥梁有许多分类方式，人们通常根据桥梁的结构形式、所桥梁有许多分类方式，人们通常根据桥梁的结构形式、所用材料、所跨越的障碍以及其用途、跨径大小等对桥梁进行分用材料、所跨越的障碍以及其用途、跨径大小等对桥梁进行分类：类：1.1.根据桥梁主跨结构所用材料分类根据桥梁主跨结构所用材料分类 （1 1）木桥；（）木桥；（2 2）圬工桥（）圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）；(3)(3)钢筋混凝土桥；钢筋混凝土桥；(4)(4)预应力混凝土桥预应力混凝土桥;（5 5）钢桥。）钢桥。2.2.根据桥梁所跨越的障碍物分类根据桥梁所跨越的障碍物分类 （1 1）跨河桥；（）跨河桥；（2 2）跨海峡桥；（）跨海峡桥；（3 3）立交桥）立交桥；4 4）高架桥。）高架桥。第41页/共181页跨海桥第42页/共181页立交桥立交桥第43页/共181页高架桥高架桥第44页/共181页 3.3.根据桥梁的用途分类根据桥梁的用途分类 （1 1）公路桥；（）公路桥；（2 2）铁路桥；（）铁路桥；（3 3）公铁两用桥；）公铁两用桥；（4 4）人行桥；（）人行桥；（5 5）运水桥（渡槽）；（）运水桥（渡槽）；（6 6）农用桥；）农用桥；（7 7）管道桥。）管道桥。4.4.根据桥面在桥跨结构中的位置分类根据桥面在桥跨结构中的位置分类 （1 1）上承式桥；（）上承式桥；（2 2）中承式桥；（）中承式桥；（3 3）下承式桥。）下承式桥。2.22.2桥梁的分类桥梁的分类第45页/共181页上承式上承式 万县长江大桥万县长江大桥第46页/共181页上海卢浦大桥（中承式拱桥）上海卢浦大桥（中承式拱桥）第47页/共181页中承式中承式第48页/共181页下承式下承式第49页/共181页 2.2.2.2.按跨径大小分类按跨径大小分类桥涵分类桥涵分类 多孔跨径总长多孔跨径总长L L（m m）单孔跨径单孔跨径L LK K（m m）特大桥特大桥 L L1000 1000 L LK K150 150 大桥大桥 100L1000 100L1000 40L40LK K150 150 中桥中桥 30L30L100 100 20L20LK K40 40 小桥小桥 8L30 8L30 5L5LK K20 20 涵洞涵洞 -L LK K5 5 第50页/共181页 2.2按施工方法按施工方法 1）整体施工桥梁）整体施工桥梁上部结构一次上部结构一次浇筑而成浇筑而成浇筑而成浇筑而成 2 2）节段施工桥梁节段施工桥梁上部结构分节上部结构分节段组拼而成段组拼而成段组拼而成段组拼而成第51页/共181页整体施工梁桥整体施工梁桥第52页/共181页节段施工桥梁节段施工桥梁第53页/共181页节段施工桥梁节段施工桥梁第54页/共181页节段施工桥梁节段施工桥梁第55页/共181页2.2.根据桥梁的结构形式划分类根据桥梁的结构形式划分类 在桥梁结构设计中，一般按桥梁的结构形式(也称结构体系)将其分为四个基本类型以及这些基本类型的组合形式。其组合形式有多种多样，如斜拉桥，系杆拱桥等。各种结构形式其受力特点、适应范围都有很大差异。按照结构形式划分的桥梁类型为：按照结构形式划分的桥梁类型为：（1 1）梁式桥；）梁式桥；（2 2）拱式桥；）拱式桥；（3 3）刚架（构）桥；）刚架（构）桥；（4 4）悬索（吊）桥；）悬索（吊）桥；（5 5）组合形式组合形式桥，桥，如系杆拱桥，斜拉桥等如系杆拱桥，斜拉桥等第56页/共181页2.2.12.2.1梁式桥梁式桥 梁式桥的特点是:其桥跨的承载结构由梁组成。在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力，而无水平反力(推力)。梁式桥的内力以弯矩和剪力为主，水平轴力和扭矩相对很小。荷载作用方向通常与梁的轴线相垂直，梁主要通过抗弯来承受荷载，并通过支座将其传递至下部结构。梁式桥可分为简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥等。第57页/共181页梁式桥梁式桥 第58页/共181页2.2.2梁式桥的建造特点梁式桥的建造特点 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力(恒载和活载)的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故梁式桥与同样跨径的其他结构体系桥相比，梁内产生的弯矩最大，通常需要抗弯能力强的材料(钢材和钢筋混凝土等)来建造。为了节省钢材，目前在公路桥梁上应用最广泛的是钢筋混凝土简支梁桥。这种桥的结构简单，施工方便，对地基承载力的要求也不高，但其跨径常在30m以下。当跨度较大时，可根据地质条件修建悬臂式或连续式的梁桥，见下图 c)和d）。对于很大的跨径，以及对于承受很大荷载的特大桥梁，可考虑建造钢桥，见下图e)，也可考虑使用高强度材料的预应力混凝土梁桥。第59页/共181页梁式桥梁式桥第60页/共181页2.2.32.2.3拱式桥拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋，见下图。这种结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用。因此，与相同跨径的梁桥相比，拱的弯矩和变形要小得多。鉴于拱式桥的承重结构以受弯为主，通常就可用抗压强度大的圬工材料(砖、石、混凝土)和钢筋混凝土建造。拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建圬工拱桥往往是经济合理的。第61页/共181页拱拱 桥桥第62页/共181页拱式桥是桥梁工程中广泛采用的桥型之一。拱式桥的特点是其桥跨的承载结构以拱圈或拱肋为主。在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平反力（推力）。拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之一。拱式桥的基本结构体系可分为有铰拱和无铰拱。拱式桥适建于地质和地基条件良好的桥址。2.2.2拱式桥的建造特点第63页/共181页拱式桥拱式桥第64页/共181页（3）刚架桥刚架桥 刚架桥的主要承重结构是梁或板与立柱或墙体整体结合在一起的刚架结构，梁和柱之间连接处有很大的刚性下图a)。在竖向荷载作用下，梁主要受弯，而柱脚处也具有水平反力见图下b)，其受力状态介于梁和拱之间。因此，对于同样跨径的桥梁，在相同荷载作用下，刚架桥的跨中弯矩要比一般梁桥小。根据这一特点，刚架桥跨中的建筑高度可以做得较小，在城市中当遇到线路立体交叉或需要通航江河时，采用这种桥型可以降低线路高程和减少路堤填土数量。其缺点是梁柱连接处易开裂。第65页/共181页 刚架桥是由桥跨结构(主梁)与墩台(支柱、板墙)整体相连而形成的结构体系，其梁柱结点为刚结。在荷载作用下，其结构中梁和柱(支柱、板墙)的截面均作用有弯矩、剪力和轴力。刚架桥的外形尺寸较小，桥下净空较大，视野开阔，适用于建筑高度受限、需要较大桥下净空的情况。刚架桥设计必须考虑附加内力。大跨度预应力刚架桥近年来发展迅速。刚架桥要求桥址有较好的地基条件或采用深基础。第66页/共181页 下图所示的T形刚构是目前修建较大跨径钢筋混凝土桥梁常采用的形式。对于普通钢筋混凝土T形刚构桥采用预制装配方法施工时，往往将跨径很大的梁体分成三段安装，从而显著降低了安装重量。其缺点是悬臂根部的负弯矩过大，钢材用量大 第67页/共181页刚架桥刚架桥第68页/共181页刚构桥刚构桥第69页/共181页T形刚构桥形刚构桥第70页/共181页连续刚构桥第71页/共181页（4）悬索桥（吊桥）悬索桥（吊桥）传统的吊桥均使用悬挂在两岸塔架上的强大缆索作为主要承重结构(见下图)。在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常在两岸桥台的后方修建体积非常巨大的锚碇结构。吊桥也具有水平反力。现代的吊桥广泛采用高强度钢丝编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此，结构自重较轻，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无法比拟的特大跨度。吊桥的另一特点是成卷的钢缆易于运输，结构的各组成构件较轻，便于采用无支架悬吊拼装。第72页/共181页悬索桥的特点是主要承载结构由桥塔和悬挂在塔上的高强度柔性缆索及吊索、加劲梁和锚锭结构组成。主缆索是主要承重结构，仅承受拉力。这种桥型跨度大。悬索桥在设计计算时，除需考虑其结构的静力特性外，还必须考虑其结构的动力特性，尤其它的抗风稳定性。计算通常采用有限变形理论。第73页/共181页悬索桥（吊桥）悬索桥（吊桥）第74页/共181页润扬长江大桥（悬索桥）润扬长江大桥（悬索桥）第75页/共181页悬索桥悬索桥第76页/共181页（5）组合式桥）组合式桥 根据结构的受力特点，由几个不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。各种各样的组合式桥根据其所组合的基本类型结构不同，其受力特点也不同，往往是所组合的基本类型结构的受力特点的综合表现。常见的这类桥型有梁与拱组合式桥，如系杆拱、桁架拱及多跨拱梁结构等；悬索结构与梁式结构的组合式桥，如斜拉桥等。第77页/共181页 下图所示的为一种梁和拱的组合体系，其中梁和拱都是主要承重结构，两者互相配合，共同受力。第78页/共181页 下图为拱置于梁的下方、通过立柱对梁起辅助支撑作用的组合体系桥。第79页/共181页 斜拉桥也是一种梁桥与吊桥组成的组合体系桥，斜拉桥由主梁、拉索和索塔组成 悬挂在索塔上的斜拉索将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作，这样既发挥了高强材料的作用，又显著减小了主梁的截面，使得结构自重减轻而跨越能力很大。斜拉桥有独塔斜拉桥、双塔斜拉桥、多塔斜拉桥等。与悬索桥相比，抗风稳定性明显改善，不需要巨大的锚锭结构。与梁式桥相比，主梁结构的内力分布更均匀合理。第80页/共181页 斜拉桥第81页/共181页组合体系桥梁组合体系桥梁 第82页/共181页桥梁美学原则1在满足功能要求的前提下，要选用最佳的结构型式纯正、清爽、稳定。质量统一于美，美从属质量2美，主要表现在结构选型和谐与良好的比例，并具有秩序感和韵律感。过多的重复会导致单调。3重视与环境协调。材料的选择，表面的质感，特别色彩的运用起着重要作用。模型检试有助于实感判断，审视阴影效果。4美丽的桥梁应以其个性对人们产生积极的影响。美和伦理本是相通的，美的环境将直接陶冶人们的情操，大自然的美，人为环境的美，对人们身心健康是必需的第83页/共181页第84页/共181页美丽的桥梁美丽的桥梁与环境的协调与环境的协调第85页/共181页美丽的桥梁美丽的桥梁与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁第86页/共181页美丽的桥梁美丽的桥梁与环境协调的桥梁与环境协调的桥梁第87页/共181页 第二部分第二部分 桥梁施工方法及施工技术桥梁施工方法及施工技术第88页/共181页1.桥梁基础工程施工方法桥梁基础工程施工方法 在桥梁工程中，通常采用的基础形式有扩大基础、桩基础、沉井基础等，其施工方法分类见下图。第89页/共181页第90页/共181页 1）扩大基础 所谓扩大基础，是将墩台及上部结构传来的荷载由其直接传递至较浅的支承地基的一种基础形式，一般采用明挖基坑的方法进行施工，故又称为明挖扩大基础或浅基础。其主要特点是：由于能在现场用眼睛确认支承地基的情况下进行施工，因而其施工质量可靠；施工时的噪声、振动较小，对地下水污染轻，对邻近建筑基础危害较小；与其他类型的基础相比，施工所需的操作空间较小；第91页/共181页 在多数情况下，比其他类型的基础相比，造价省、工期短；易受冻胀和冲刷产生的恶劣影响。扩大基础的施工顺序是：开挖基坑，对基底进行处理(当地基承载力不满足要求时需对地基进行加固)，砌筑圬工或立模、绑扎钢筋、浇筑混凝土。其中，开挖基坑是基础施工中的一项主要工作，而且在开挖过程中，必须解决好支挡与排水的问题。第92页/共181页钢板桩围堰第93页/共181页土石围堰筑岛施工第94页/共181页第95页/共181页 扩大基础施工的难易程度与地下水处理的难易有关。当地下水位高于基础的底面高程时，施工时应采取排水措施，如打钢板桩或考虑采用集水坑用水泵集中排水、深井排水及井点法等，使地下水位降至开挖面以下。还可采用化学灌浆法及围幕法进行止水或排水。但扩大基础的各种施工方法都有各自特有的制约条件，因此在选择时应特别注意。第96页/共181页 2）桩基础 桩是深入土层的柱形构件，其作用是将来自桩顶的荷载传递到土体中的较深处。根据不同情况，桩可以有不同的分类方法。这里我们按成桩方法对桩进行分类如下。第97页/共181页1.土木工程中什么情况下需采用桩基础?一般多层建筑物当地基较好时多采用天然浅基础，它造价低、施工简便。如果天然浅土层较弱，可采用机械压实、强夯、堆载预压、深层搅拌、化学加固等方法进行人工加固，形成人工地基。如深部土层也软弱，或建（构）筑物的上部荷载较大，而且是对沉降有严格要求的高层建筑、地下建筑以及桥梁基础等，则需采用深基础。桩基础是一种常用的深基础形式，它由桩和承台组成。第98页/共181页（1）沉入桩 沉入桩是将预制桩用锤击打或振动法沉入地层至设计要求的高程。预制桩包括钢筋混凝土桩和钢桩等，一般有如下特点：由于桩是在预制场制作，故桩身质量易于控制；沉入时的施工工序简单，工效高，能保证质量；易于在水上施工；多数情况下施工噪声和振动大，污染环境 沉入长桩时受运输和起吊设备限制，且存在现场接桩，接头工艺复杂；穿越较坚硬的土层时需要较多的辅助施工措施。第99页/共181页第100页/共181页静静力力压压桩桩机机第101页/共181页。（2）灌注桩 灌注桩是在现场采用钻孔机械(或人工)将地层钻挖成设计孔径和深度的孔后，将预制成一定形状的钢筋骨架吊入孔内，然后往孔内灌入流动的混凝土而形成的桩基。当钻孔深度较大时孔内往往有水，故多采用水下混凝土灌注法。第102页/共181页灌注桩的特点是：与沉入桩的锤击法和振动法相比，施工噪声和振动要小得多；能修建比预制直径大得多的桩；与地基的土质无关，在各种地基上均可使用；施工时应特别注意钻孔时的孔壁坍塌、桩尖处地基的流沙及孔底沉淀等情况的处理；因混凝土是在水中浇注的，故混凝土质量较难控制。第103页/共181页第104页/共181页钻孔灌注桩钻孔灌注桩-护筒埋设护筒埋设钻孔灌注桩钻孔灌注桩-钻进施工钻进施工第105页/共181页（3）大直径桩 一般认为，直径2.5m以上的桩称为大直径桩，目前，桩基础的最大直径已达6m。近年来，大直径桩在桥梁基础中得到了广泛应用，结构形式也越来越多样化，除实心桩外，还发展了空心桩；施工方法上不仅有钻孔灌注法，还有预制桩壳钻孔埋置法等。根据桩的受力特点，大直径桩多做成变截面的形式。大直径桩与普通桩在施工方法上的区别主要反映在钻机选型、护孔泥浆及施工工艺等方面。大直径桩主要用于海上特大桥基础施工,是今后发展的一个方向第106页/共181页第107页/共181页 3）沉井基础 沉井基础是一种断面和刚度均比桩基础大得多的筒状结构，施工时在现场开挖井内土方，使之沉落到预定支承的地基上。在岸滩或浅水中建造沉井时，可采用“筑岛法”施工；在深水中修建，则可采用浮式沉井，将沉井基础浮运到预定位置，再进行下沉施工。按材料、形状和用途不同，可将沉井分成许多类型，但沉井基础有如下共同的特点：第108页/共181页7.1 沉井的基本概念、作用及适用条件沉井的基本概念、作用及适用条件 沉井的概念:是井筒状的结构物(图1)。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础(图2)。图1 沉井下沉示意图 图2 沉井基础 第109页/共181页第110页/共181页沉井下沉中第111页/共181页 沉井基础的适宜下沉深度一般为1040m；与其他形式的基础相比，沉井基础的抗水平推力作用的能力、竖向支承力均较大；由于沉井基础的刚度大，故其变位较小。沉井基础的施工难点:在于沉井的下沉。沉井的下沉主要是通过从井孔内挖除土，清除刃脚正面阻力及沉井内壁摩阻力后，依靠其自重下沉。沉井下沉的方法可分为排水开挖下沉和不排水开挖下沉，但其基本施工方法应为不排水开挖下沉，只有在稳定的土层中，而且渗水量不大时，才采用排水开挖法下沉。另外还有压重、高压射水、炮振(必要时)、降低井内水位减小浮力、采用泥浆润滑套或空气幕等一些沉井下沉的辅助施工方法。第112页/共181页 4）地下连续墙 地下连续墙是用膨润土泥浆进行护壁，在防止开挖壁面坍塌的同时在设计位置开挖出一条狭长端圆的深槽，然后将钢筋骨架放入槽内，并灌注水下混凝土，从而在地下形成连续墙体的一种基础形式。目前，我国多用于临时支挡工程，国外已有作为永久基础的实例。地下连续墙有墙式和排柱式之分，但一般多用墙式。第113页/共181页第114页/共181页第115页/共181页润扬大桥“神州第一锚”地下连续墙2001年10月28日，润扬大桥北锚碇地下连续墙顺利合龙，在地下形成1.2米厚的钢筋混凝土矩形墙，为北锚碇超深基坑开挖提供了坚固的围护结构。施工过程中地下连续墙要穿过上部16.5米的原流塑态淤泥、疏松的粉细砂层、着床在花岗岩裂隙发育层。第116页/共181页 1.墙体刚度大、整体性好,防渗截水性能好；2.施工时振动小、噪声低，对周边的地基无扰动；3.不用开挖大量的土方量，降低造价，可昼夜施工，缩短工期；4.施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体；5.适用于多种地质条件，可用作刚性基础代替桩基础、沉井和沉箱基础；6.结构变形和地基土变形较小，能够紧邻已有建筑物及地下管线开挖深、大基坑，尤其在城市建(构)筑物密集的地区，为防止对邻近建筑物安全稳定的影响，地下连续墙更显示出它的优越性。地下连续墙的主要优点：第117页/共181页地下连续墙的缺点：1.弃土及废泥浆的处理问题，除增加工程费用外，如处理不当，还会造成新的环境污染；2.一般用地下连续墙只作围护挡墙时，造价稍高，不够经济；3.墙面不够光滑，如为“二墙合一”，即同时作为地下结构的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁。第118页/共181页2承台承台 位于旱地、浅水河中采用土石筑岛法施工桩基的桥梁，其承台施工方法与扩大基础的施工方法相类似，可采用明挖基坑、简易板桩围堰后开挖基坑等方法进行施工。对深水中的承台，可供选择的方法有：钢板桩围堰、钢管桩围堰、双壁钢围堰及套箱围堰等。不论何种围堰，其目的都是为了止水，以实现承台在无水环境中施工。钢板桩围堰和钢管桩围堰实际上是一种形式的围堰，只不过所用材料不同而已。双壁钢围堰通常是将桩基和承台的施工一并考虑，即先在围堰顶设置钻孔平台，待桩基施工结束后拆除平台，再在围堰内进行承台的施工；套箱围堰多采用钢材制作，分有底和无底两种类型，根据受力情况不同又可设计成单壁或双壁套箱第119页/共181页3.墩墩(台台)身身 墩(台)身的施工方法根据其结构形式的不同而不同。对结构形式较简单，高度又不大的中、小桥的墩(台)身，通常采用传统的方法，一次砌筑或立模(一次或多次)现浇施工，但对高度较高的墩台及斜拉桥、悬索桥的索塔，则有较多的施工方法可供选择。而施工方法的多样化主要反映在模板结构形式的不同上。近年来，滑升模板、爬升模板和翻升模板等在高墩及索塔上应用较多，其共同的特点是：将墩身分成若干个节段，从下至上逐段进行施工。第120页/共181页 采用滑升模板(简称滑模)施工，对结构物外形尺寸的控制较准确，施工进度平稳、安全，机械化程度高，但因多采用液压装置实现滑升，故成本较高，所需的机械设备种类也较多；爬升模板(简称爬模)一般要在模板外侧设置爬升架，因此这种模板相对而言需耗用较多的材料，体积也较庞大，但不需设另外的提升设备；翻升模板(简称翻模)结构较简单，施工也较方便，不过需要设专门用于提升的起吊设备。高墩的施工，应根据现场的实际情况，进行综合比较后来选择适宜的施工方案。中、小桥，当设计为石砌墩(台)身时，施工工艺虽然简单，但必须严格控制砌石工程质量。第121页/共181页 高墩施工目前采用的施工方法主要有滑模、爬模和翻模三种。下面以对比表的形式将这三种施工方法作简要的介绍。1.1 1.1 滑模、爬模、翻模现场施工照片滑模、爬模、翻模现场施工照片1.2 1.2 滑模、爬模、翻模施工对比滑模、爬模、翻模施工对比第122页/共181页二、桥梁上部结构施工方法二、桥梁上部结构施工方法 桥梁上部结构的形式是多种多样的，其施工方法的种类也较多，但除一些比较特殊的施工方法外，大致可分为预制安装和现浇两大类。上部结构的施工方法分类见下图所示。第123页/共181页第124页/共181页 1.预制安装法 预制安装可分为预制梁安装和预制节段式块件拼装两种类型。前者主要指装配式的简支梁桥：如空心板、T形梁、工字形梁及小跨径箱梁等的安装，尔后进行横向联结或施工桥面板而使之成为桥梁整体；后者则将梁体(一般为箱梁）沿桥轴线分段预制成节段式块件，运至现场进行拼装，其拼装方法一般多采用悬臂法。连续梁、T构、刚构和斜拉桥都可以应用这种方法进行施工。下面简要介绍几种常用的预制安装施工方法的特点及 适用场合。第125页/共181页第126页/共181页 1）自行式吊车吊装法 这种吊装法多采用汽车吊、履带吊和轮胎吊等机械，有单吊和双吊之分。此法一般适用于跨径在30m以内的简支梁桥的安装作业。在现场应有足够安置吊车的场地，同时要保证运梁道路的畅通，吊车的选用应充分考虑梁体的重量和作业半径后方可决定。第127页/共181页oo简支梁、板的安装简支梁、板的安装空心板吊装施工空心板吊装施工T梁吊装施工梁吊装施工第128页/共181页2）跨墩龙门安装法 在墩台两侧沿桥向设置轨道，在其上安置跨墩的龙门吊，将梁体在起吊状态下运至架设地点，然后安装在预定位置。此法一般可将梁的预制场地安排在桥头引道上，以缩短运梁距离。其优点是：施工作业简单、迅速，可快速施工，容易保证施工安全。但要求架设的地形应平坦，且桥墩不能太高。因设备的费用较大，架设安装的孔数不能太少。第129页/共181页3）架桥机安装法 这是预制梁典型的安装方法。在孔跨内设置安装导梁，以此作为支承体来架设梁体，这种作为支承梁的安装梁结构称为架桥机。目前架桥机的种类甚多，按形式的不同可分为单导梁、双导梁、斜拉式和悬吊式等。悬臂拼装和逐跨拼装的节段式桥梁也经常采用专用的架桥机进行施工。其特点是：不受架设孔跨桥墩高度的影响，也不受桥下地形条件的影响；架设速度快，作业安全度高；对于孔数较多的桥梁更具有优越性。第130页/共181页第131页/共181页4）浮吊架设法 这种方法一般适用于河口、海上长大桥梁的安装，包括整孔架设和节段式块件的悬臂拼装。采用此法工期较短，但梁体的补强，大型吊具、架设用的卡具等设备均较大型化，浮吊所需费用较高，且易受气象、海象和地理条件等影响。梁体安装就位时浮力的减小会引起浮吊和船舶的移动，伴随而来的是梁体的摇动，因此应充分考虑其倾覆问题第132页/共181页oOresund Bridge:120m 连续梁第133页/共181页5）浮运整孔架设法 是将梁体用船舶运至架设地点后进行安装的方法，可采用两种方式：一种方式是用两套卷扬机(或液压千斤顶装置)组合提升吊装就位，另一种方式是利用船舶的吃水落差将整孔梁体安装就位。第134页/共181页oStorebaelt West Bridge:6500吨第135页/共181页6）逐孔拼装法 逐孔拼装法一般适用于节段式预应力混凝土连续梁的施工。在施工的孔跨内搭设落地式支架或采用悬吊式支架，将节段预制块件按顺序吊放在支架上，然后在预留孔道内穿入预应力钢筋，对梁施加预应力使其成