桥梁工程概论样本.doc

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第一章 桥梁分类
一、 按结构体系分类
按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点, 对桥梁进行分类, 以利于把握各种桥梁的基本特点, 也是桥梁工程学习的重点之一。以主要的受力构件为基本依据, 可分为梁式桥、 拱式桥、 刚架桥、 斜拉桥、 悬索桥五大类。
1、 梁式桥
主梁为主要承重构件, 受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、 预应力混凝土, 多用于中小跨径桥梁。
优点: 采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、 工业化施工、 耐久性好、 适应性强、 整体性好且美观; 这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。
缺点: 结构本身的自重大, 约占全部设计荷载的30%至60%, 且跨度越大其自重所占的比值更显著增大, 大大限制了其跨越能力。
2、 拱式桥
拱肋为主要承重构件, 受力特点为拱肋承压、 支承处有水平推力。主要材料是圬工、 钢筋砼, 适用范围视材料而定。
优点: 跨越能力较大; 与钢桥及钢筋砼梁桥相比, 能够节省大量钢材和水泥; 能耐久, 且养护、 维修费用少; 外型美观; 构造较简单, 有利于广泛采用。
缺点: 由于它是一种推力结构, 对地基要求较高; 对多孔连续拱桥, 为防止一孔破坏而影响全桥, 要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力, 增加了工程造价; 在平原区修拱桥, 由于建筑高度较大, 使两头的接线工程和桥面纵坡量增大, 对行车极为不利。
3、 刚架桥
是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁, 支柱与主梁共同受力, 受力特点为支柱与主梁刚性连接, 在主梁端部产生负弯矩, 减少了跨中截面正弯矩, 而支座不但提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼, 适宜于中小跨度, 常见于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况, 如立交桥、 高架桥等。
优点: 外形尺寸小, 桥下净空大, 桥下视野开阔, 混凝土用量少。
缺点: 基础造价较高, 钢筋的用量较大, 且为超静定结构, 会产生次内力。
4、 斜拉桥
梁、 索、 塔为主要承重构件, 利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承, 减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索, 再到索塔。主要材料为预应力钢索、 混凝土、 钢材。适宜于中等或大型桥梁。
优点: 梁体尺寸较小, 使桥梁的跨越能力增大; 受桥下净空和桥面标高的限制小; 抗风稳定性优于悬索桥, 且不需要集中锚锭构造; 便于无支架施工。
缺点: 由于是多次超静定结构, 计算复杂; 索与梁或塔的连接构造比较复杂; 施工中高空作业较多, 且技术要求严格。
5、 悬索桥
主缆为主要承重构件, 受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆, 再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、 混凝土、 钢材, 适宜于大型及超大型桥梁。
优点: 由于主缆采用高强钢材, 受力均匀, 具有很大的跨越能力。
缺点: 整体钢度小, 抗风稳定性不佳; 需要极大的两端锚锭, 费用高, 难度大。
二、 按跨径分类
按跨径分类是一种行业管理的手段, 并不反映桥梁工程设计和施工的复杂性。以下是中国公路工程技术标准(JTG B01- )规定的按跨径划分桥梁的方法。

三、 按桥面位置分类
1、 上承式桥
桥面布置在桥跨结构上面
2、 下承式桥
桥面布置在桥跨结构下面
3、 中承式桥
桥面布置在桥跨结构中间
四、 按主要承重结构所用的材料
按主要承重结构所用的材料来划分, 有木桥、 钢桥、 圬工桥( 包括砖、 石、 混凝土桥) 、 钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝土桥。
1、 木桥
用木料建造的桥梁。木桥的优点是可就地取材, 构造简单, 制造方便, 小跨度多做成梁式桥, 大跨度可做成行架桥或拱桥。
其缺点是容易腐朽、 养护费用大、 消耗木材、 且易引起火灾。多用于临时性桥梁或林区桥梁。
2、 钢桥
桥跨结构用钢材建造的桥梁。钢材强度高, 性能优越, 表观密度与容许应力之比值小, 故钢桥跨越能力较大。钢桥的构件制造最合适工业化, 运输和安装均较为方便, 架设工期较短, 破坏后易修复和更换, 但钢材易锈蚀, 养护困难。
3、 圬工桥
用砖、 石或素混凝土建造的桥。这种桥常作成以抗压为主的拱式结构, 有砖拱桥、 石拱桥和素混凝土拱桥等。由于石料抗压强度高, 且可就地取材, 故在公路和铁路桥梁中, 以石拱桥用的较多。
4、 钢筋混凝土桥
又称普通钢筋混凝土桥。桥跨结构采用钢筋混凝土建造的桥梁。这种桥梁, 沙石骨料能够就地取材, 维修简便, 行车噪音小, 使用寿命长, 并可采用工业化和机械化施工, 与钢桥相比, 钢材用量与养护费用均较少, 但自重大, 对于特大跨度的桥梁, 在跨越能力与施工难易度和速度方面, 常不及钢桥优越。
5、 预应力钢筋混凝土桥
桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁。这种桥梁, 利用钢筋或钢丝( 索) 预张力的反力, 可使混凝土在受载前预先受压, 在运营阶段不出现拉应力( 称全预应力混凝土) , 或有拉应力而未出现裂缝或控制裂缝在容许宽度内( 称部分预应力混凝土) 。其优点是: 能合理利用高强度混凝土和高强度的钢材, 从而可节约钢材, 减轻结构自重, 增大桥梁的跨越能力; 改进了结构受拉区的工作状态, 提高结构的抗裂性, 从而可提高结构的刚度和耐久性; 在使用荷载阶段, 具有较高的承载能力和疲劳强度; 可采用悬臂浇筑法或悬臂拼装法施工, 不影响桥下通航或交通; 便于装配式混凝土结构的推广。它的不足之处是施工工艺较复杂、 质量要求较高和需要专门的设备。
五、 按跨越方式分类
按跨越方式分类, 可分为固定式桥梁、 开启桥、 浮桥、 漫水桥等
1、 固定式桥梁
指一经建成后各部分构件不再拆装或移动位置的桥梁; 漫水桥。
2、 开启桥
指上部结构能够移动或转动的桥梁
3、 浮桥
指用浮箱或船只等作为水中的浮动支墩, 在其上架设贯通的桥面系统以沟通两岸交通的架空建筑物
4、 漫水桥
又称过水桥, 指洪水期间容许桥面漫水的桥梁
六、 按施工方法分类
按施工方法分类, 混凝土桥梁可分为整体式施工桥梁的和节段式施工桥梁。
1、 整体式
整体式是在桥位上搭脚手架、 立模板、 然后现浇成为整体式的结构。
2、 节段式
节段式是在工厂(或工场、 桥头)预制成各种构件, 然后运输、 吊装就位、 拼装成整体结构; 或在桥位上采用现代先进施工方法逐段现浇而成整体结构。用于大跨径预应力混凝土悬臂梁桥、 T型刚构桥、 连续梁桥、 拱桥以及斜拉桥、 悬索桥的施工。
七、 按汽车荷载等级分类

第二章 桥梁组成
一、 桥梁的三个主要组成部分是: 上部结构, 下部结构和附属结构。
1、 上部结构由桥跨结构、 支座系统组成。
1.1 桥跨结构或称桥孔结构, 是桥梁中跨越桥孔的、 支座以上的承重结构部分。按受力图示不同, 分为梁式、 拱式、 刚架和悬索等基本体系, 并由这些基本体系构成各种组合体系。它包含主要承重结构、 纵横向联结系、 拱上建筑、 桥面构造和桥面铺装、 排水防水系统, 变形缝以及安全防护设施等部分。
1.2 支座系统
设置在桥梁上、 下结构之间的传力和连接装置。其作用是把上部结构的各种荷载传递到墩台上, 并适应活载、 温度变化、 混凝土收缩和徐变等因素所产生的位移, 使桥梁的实际受力情况符合结构计算图示。一般分为固定支座和活动支座。
2、 下部结构, 由桥墩、 桥台、 墩台基础几部分组成。
2.1 桥墩、 桥台
是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。桥台设在两端, 桥墩则在两桥台之间, 见下图。而桥台除此之外, 还要与路堤衔接, 并防止其滑塌。为保护桥台和路堤填土, 桥台两侧常做一些防护和导流工程。
2.2 墩台基础
保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构部分。

3、 附属构件, 主要包括伸缩缝、 灯光照明、 桥面铺装、 排水防水系统、 栏杆(或防撞栏杆)等几部分。
3.1 伸缩缝
在桥跨上部结构之间, 或桥跨上部结构与桥台端墙之间, 设有缝隙保证结构在各种因素作用下的变位。为使桥面上行驶顺直, 无任何颠动, 此间要设置伸缩缝构造。特别是大桥或城市桥的伸缩缝, 不但要结构牢固, 外观光洁, 而且需要经常扫除深入伸缩缝中的垃圾泥土, 以保证它的功能作用。
3.2 灯光照明
现代城市中标志式的大跨桥梁都装置了多变幻的灯光照明, 增添了城市中光彩夺目的晚景。
3.3 桥面铺装
或称行车道铺装, 铺装的平整、 耐磨性、 不翘壳、 不渗水是保证行车舒适的关键。特别在钢箱梁上铺设沥青路面的技术要求甚严。
3.4 排水防水系统
应迅速排除桥面上积水, 并使渗水可能降低至最小限度。另外, 城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上的漏水现象。
3.5 栏杆 或防撞栏杆)
它既是保证安全的构造措施, 又是有利于观赏的最佳装饰件。

第三章 梁桥构造
一、 简支梁桥:
对于中、 小跨径的桥梁, 钢筋混凝土简支梁和预应力混凝土简支梁是应用最广泛的桥型。当前国内外所采用的钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁, 绝大部分均采用装配式结构。
常见跨径:装配式钢筋混凝土简支梁的常见跨径是8.0-20.0m, 高跨比一般在1/11-1/18, 随着梁高的减小而取较大的值。跨径超过20m时一般采用预应力混凝土简支梁桥, 一般其高跨比为1/15-1/25左右, 随着跨径的增大而取较大的值。
二、 连续梁桥:
一般采用预应力混凝土梁桥, 其跨径介于简支梁与拱桥和斜拉桥之间。钢筋混凝土连续梁常见跨径为: 25-30m以下, 预应力混凝土连续梁常见跨径在: 40-160m之间, 在80-100m左右跨径比较经济, 最大跨径可达200m左右。
主要布置: 分为等跨、 不等跨; 等截面、 变截面。其中, 连续梁桥的设计一般采用不等跨设计, 若采用等跨设计, 则边跨弯矩控制全桥设计, 故边跨长度一般为中跨的( 0.5-0.8) 倍; 采用变截面设计是梁底缘曲线一般可采用圆弧形、 二次抛物线形、 折线形, 常见的是二次抛物线形, 它和连续梁的弯矩影响线变化规律基本相同, 等截面连续梁有造型简单的特点, 比较适合中小跨径的桥梁。因为要在支点处抵抗较大的负弯矩, 在截面设计时往往要加强截面底部的混凝土受压区。同时, 从桥梁美学的角度看, 偶数孔连续梁桥会给人呆板的感觉, 而跨度从中孔向两边逐渐减小的布置给人以节奏和韵律感。
三、 悬臂梁桥:
常见的立面布置形式:
( 1) 双悬臂梁桥:
常见于跨线桥, 中孔跨径由路线的行车净空要求确定, 两端伸出悬臂与路堤连接, 省去了两端庞大的桥台。这种桥型的中孔跨径较大, 活载作用在该孔时的内力情况与简支梁没有区别, 只是由于悬臂的存在而较简支梁小, 因此只在恒载占较大比例时才显得比简支梁经济。 ( 2) 双悬臂梁桥:
常见于跨越城市河道的桥梁, 中孔是悬臂孔, 可利用两边悬臂加上挂梁加大跨径。
( 3) 多孔悬臂梁;
由单双悬臂与挂梁组合而成。一般情况下, 挂孔的高度约为其跨径的1/16-1-18, 悬臂根部的高度约为跨中梁高的1.8-2.0倍
第四章 刚构桥构造
上下部构件相互连接, 在连接处为刚性节点, 因此上下部为有共同弹性变形的连续体, 一同承受包括竖向荷载在内的一切作用力。具体分类如下:
1、 门型刚构
简称门架桥, 由水平眉梁与竖直立柱构成主要承重结构的刚构桥。
立柱所承受的弯矩, 随柱与梁的刚度比率的提高而增大。建筑高度很小, 有利于做成跨线桥, 多采用钢筋混凝土或预应力混凝土建造。
2、 T型刚构
它是具有悬臂受力特点的梁式桥, 最早采用钢筋混凝土结构, 从墩上伸出较短的悬臂, 跨中用简支挂梁组合而成, 而采用预应力混凝土结构可获得更大的跨径。钢筋混凝土T型刚构常见跨径在40~50m左右, 预应力T型刚构的常见跨径可在60~ 200m。
3、 斜腿刚构
由楣梁与两个斜置支杆构成主要承重结构的刚架桥。
左右两个斜置支杆与曲线形楣梁形成近似于拱的结构。弯矩较小, 外形近似拱桥, 但无拱上建筑而显得轻巧、 美观、 省料。并接近于梯形的通航净空最适宜修建跨线立交桥, 有利于通视。斜腿根部与基础可做成固接或铰接的形式, 但为了施工中能够调节设计位置, 以采用铰接为多。

第五章 拱桥构造
一、 按照拱上建筑的形式能够分为: 实腹式拱桥及空腹式拱桥、 组合体系式拱桥
1、 实腹式拱桥:
是指拱上建筑作成实体结构, 拱圈和主梁之间用石料或砌块填充的拱桥形式。优点是刚度比较大, 构造简单, 施工方便; 缺点是随着桥梁跨径的增大, 拱桥的自重迅速加大, 无法作成较大跨径的拱桥。一般用在跨径较小的拱桥中, 常见跨径为20- 30m。
2、 空腹式拱桥:
是指拱圈和主梁之间用立柱支撑。其优点是较实腹式拱桥轻巧, 节省材料, 外形美观, 还有助于泄洪; 缺点是施工比较麻烦, 受力较复杂。一般用在大跨径的桥梁中。
3、 组合体系式拱桥:
由拱和梁组成主要承重结构的拱桥。一般见钢筋混凝土或钢结构建造。兼有实腹式拱桥和空腹式拱桥的优点, 跨越能力较大。一般用在大、 中跨度的桥梁中。
二、 按照拱轴线的型式可分为: 圆弧拱桥、 抛物线拱桥、 悬链线拱桥
1、 圆弧拱桥:
拱圈轴线按部分圆弧线设置的拱桥。优点构造简单, 石料规格最少, 备料、 放样、 施工都很简便; 缺点是受荷时拱内压力线偏离拱轴线较大, 受力不均匀。一般适用于跨度小于20m的石拱桥。
2、 抛物线拱桥:
拱圈轴线按抛物线设置的拱桥, 是悬链线拱桥的一种特例。优点是弯矩小, 材料省, 跨越能力较大; 缺点是构造较复杂, 如果是石拱桥则料石的规格较多, 施工较不方便。
3、 悬链线拱桥:
拱圈轴线按悬链线设置的拱桥。优点是受力均匀, 弯矩不大, 节省材料。多适用于实腹拱桥, 大跨度的空腹拱桥中也常常采用这种线形布置。 　
三、 按照桥面的位置可分为: 上承式拱桥、 下承式拱桥、 中承式拱桥
1、 上承式拱桥:
桥面系设置在拱圈之上的拱桥。
优点是桥面系构造简单 拱圈与墩台的宽度较小, 桥上视野开阔, 施工方便; 缺点是桥梁的建筑高度大, 纵坡大和引桥长。一般用在跨度较大的桥梁。如图所示:

2、 下承式拱桥
桥面系设置在拱圈之下的拱桥。优点是桥梁建筑高度很小, 纵坡小, 可节省引道长度; 缺点是构造复杂, 拱肋施工麻烦。一般用于地基差的桥位上。如图所示:

3、 中承式拱桥:
桥面系设置在拱肋中部的拱桥。优点是建筑高度较小, 引道较短; 缺点是桥梁宽度大, 构造较复杂, 施工也较麻烦。如图所示:

四、 按照有无水平推力可分为: 有推力拱桥、 无推力拱桥
1、 无推力拱桥:
在竖向荷载作用下拱脚对墩台无水平推力作用的拱桥。其推力由刚性梁或柔性杆件承受, 属于内部超静定、 外部静定的组合体系拱桥。适用于地质不良的桥位处, 墩台与梁式桥基本相似, 体积较大, 只能做成下承式桥, 建筑高度很小, 桥面标高可设计的很低, 降低纵坡, 减小引桥长度, 因此能够节约材料。可是, 结构的施工比较复杂。
2、 有推力拱桥:
在竖向荷载作用下拱脚对墩台有水平推力作用的拱桥。水平推力可减小跨中弯矩, 能建成大跨度的桥梁。造型美观, 城市桥梁一般优先选用, 可做成上承式、 中承式桥。缺点是, 对地质要求很高, 为防止墩台移动或转动, 墩台须设计很大, 施工较麻烦。
五、 按照建筑材料的不同可分为: 石拱桥、 混凝土拱桥、 钢拱桥
1、 石拱桥:
用石料建造的拱桥, 外形美观, 养护简便, 并能够就地取材, 以减低造价。缺点是自重大, 跨越能力有限, 石料的开采、 加工
河砌筑均需要较多的劳动力, 且工期较长。一般用于小跨径桥梁。
2、 混凝土拱桥:
用混凝土建造的拱桥, 包括素混凝土和钢筋混凝土两类。其优点是加工和制造较石拱桥方便, 工期段; 缺点是由于混凝土 抗拉
强度很低, 故其跨越能力小, 且混凝土耗费量大。一般用于小跨径桥梁。
3、 钢拱桥:
上部结构用钢材建造的拱桥类型。其优点是跨越能力大, 且自重是三种拱桥中最轻的; 缺点是结构复杂, 由于三铰拱钢拱桥一般不用, 因此对地基要求高, 造价高, 且维护费用高。适用于大跨度桥梁中。
六、 按照铰的多少可分为: 两铰、 三铰、 无铰
1、 三铰拱:
在拱冠与拱端处均设铰的拱桥, 属于静定结构。优点是对混凝土收缩、 徐变、 温度变化, 以及墩台位移不受影响, 适用于地质条件差而要求修建大跨度桥的场合。缺点是结构复杂, 施工麻烦, 维护费用高, 整体刚度差, 由因三处设置铰, 故对应的桥面处亦需设置构造缝; 拱圈挠曲在铰处急剧变化, 因而对行车不利。因此, 中国仅在一些较小跨径的桥上采用。
2、 两铰拱:
拱圈中间无铰而两端设铰与墩台铰接的拱桥, 属于外部一次超静定结构。其优点是, 拱脚处不承受弯矩, 较无铰拱桥可减小混凝土收缩、 徐变, 温度变化, 以及墩台位移的影响。缺点是, 构造较复杂, 对应的桥面处应设置构造缝, 施工亦较麻烦, 对地基要求比较高, 但较无铰拱对地基要求略低。
3、 无铰拱:
又称固端拱桥。拱圈两端嵌固在桥墩上而中间无铰的拱桥, 属于外部三次超静定结构。优点是, 较有铰拱桥桥内的弯矩分布合理, 材料用量较省, 结构刚度大, 结构简单, 施工方便, 维护费用少, 还能够将拱脚设计在洪水位以下, 有利于降低桥面的设计标高, 具有较好的经济与使用效益。缺点是, 对混凝土收缩、 徐变、 温度变化, 以及墩台位移最敏感, 会产生附加应力, 应建设在可靠的地基上。
如图所示:

第六章 斜拉桥构造
一、 概述:
斜拉桥的主要特点是利用锚在桥塔上的多根斜缆索作为梁跨的弹性中间支承的缆索成重桥。由于高强度缆索起着主梁的弹性支撑作用, 使主梁像多孔小跨弹性支承连续梁一样工作, 故内力小, 建筑高度低, 自重轻, 施工方便, 并能显著加大跨越能力。总体上由塔、 梁、 索三部分构成。
索面布置:
斜缆索沿桥纵向最常见的布置形式有辐射形、 竖琴形、 扇形和星形。沿桥的横向一般分为单索面、 竖向双平行索面、 双倾斜索面三种。
主梁形式:
主梁按结构形式可做成连续梁, 带挂孔的单悬臂梁和T型刚构。
塔梁连接方式:
梁塔墩的联结型式有三种: 全固结、 塔墩固结、 梁塔固结。
全固结: 桥塔、 主梁、 桥墩三者固结而成; 优点是不需设置支座, 缺点是固结点附近的主梁应力大、 梁也变高。
塔墩固结: 桥塔和桥墩固结, 而主梁悬浮, 即不与桥墩和桥塔联结或铰接; 优点是主梁可采用较小的支座, 普遍不设固定支承, 缺点是在在梁的抗风性能和横向刚度有所降低。
梁塔联结: 是指主梁和桥塔固结, 而与桥墩之间为铰接或滑动支座连接。
二、 类型:
按材料可分为: 钢斜拉桥、 混凝土斜拉桥、 钢-混凝土结合梁斜拉桥以及混合型斜拉桥。
三、 总体布置:
斜拉桥有独塔双跨、 双塔三跨和多塔三种形式, 主跨和边跨的比例关系为: 独塔1~2, 常见1.5, 双塔2~3常见2.0左右。塔高( 桥面以上部分) 和主跨的比值为0.2-0.25。主梁跨度和桥宽比为15-20左右。桥面宽度与梁高之比最少大于8, 最好大于10。梁高的确定为h=(1/40~1/70)L, 密索h=(1/70~1/200)L。
四、 塔构造
桥塔一般均为空心断面, 用钢结构或钢筋混凝土制作, 也能够采用预应力混凝土结构。桥塔的结构应根据斜缆索的布置、 桥面宽度以及主梁跨度等因素决定。在横桥向可分为单柱型、 双柱型、 门型或斜腿门型、 倒V型或倒Y型。
单柱型和双柱型: 适用于桥面较宽的桥梁, 优点是外形简洁、 结构经济。缺点是要求主梁有较高的抗扭刚度。
倒V型或倒Y型: 缆索可为单面索或双斜面索。缺点是需要一个宽度很大的桥墩以支承塔腿。
门型或斜腿门型: 特别适用于桥面较窄的桥梁。横向刚度较大。
斜拉桥塔的构造:

五、 梁构造
斜拉桥的梁分为钢桁梁、 钢实腹梁、 混凝土梁、 结合梁四大类。
1、 钢桁梁:
主要是由钢桁架构成的梁。由于制作工作量的、 维修困难、 易于腐蚀、 作为斜拉桥的主梁在外观上也、 缺乏吸引力, 因此比较少采用, 多用于双层桥面或工铁两用桥。
2、 钢实腹梁:
现在广泛应用的是梯形型式的正交异性箱梁。其优点是悬臂伸出到全部路面宽度, 而且有很好的空气动力稳定性, 抗扭刚度大, 特别适用于单索面体系。优点是外观简洁、 优美, 而且还具有经济意义。
3、 混凝土梁:
一般情况下, 对于双索面, 为便于双索面的锚固和增加主梁的抗弯抗扭刚度, 多采用钢筋混凝土双箱梁, 或预应力双箱梁。对于独塔单面索多采用单箱梁。主要支承设置在桥梁中央, 对于偏心荷载引起的截面扭转可借助主梁的抗扭刚度来克服。
4、 结合梁
是钢主梁与混凝土或预应力混凝土桥面板结合而成的结构。兼有钢梁和混凝土梁的优点, 抗弯刚度较大, 而且结构自重能够做的较轻, 因此, 是近年来出现的斜拉桥主梁形式之一, 比较常见。
六、 索构造
斜缆索在构造上可分为刚性索和柔性索两大类。
1、 刚性索
由钢索外包预应力混凝土而形成的刚性构件。拉索数少而集中, 提高主梁的刚度, 减少高强度钢材的用量是其优点。
2、 柔性索
分为卷制钢铰线索, 封闭式卷制钢丝索, 平行钢丝索三类。
1) 、 卷制钢铰线索:
一般很少用, 是由若干圈排成圆形的钢丝所构成, 比较柔软和易于架设, 可是抗拉强度比较低。
2、 封闭式卷制钢铰线索:
截面中心部分由若干根圆截面的钢丝排列而成, 其外有1-2圈梯形截面的钢丝和1-3圈Z形截面的钢丝。抗拉强度比较小。
3、 平行钢丝索:
是用几十根到几百根左右的圆截面钢丝紧密而平行地组成六角形蜂巢状截面。优点是抗拉强度和弹性模量均较大, 抗疲劳性能 也较好, 但其缺点是由于刚度大而引起的二次应力问题以及架设和防腐处理较复杂。

第七章 悬索桥构造
一、 总体布置
悬索桥主要由主缆、 吊索、 梁、 塔、 索鞍和锚锭组成。以悬索为主要支撑结构, 悬索承受拉力。悬索桥为当前跨越能力最大的桥型, 在跨度布置上一般做成单主跨并带两边跨的三跨悬索桥, 也可做成具有一个以上主跨的多跨悬索桥。
悬索桥立面布置图

二、 主缆
概述: 主缆一般为一条近似于抛物线的曲线。
分类: 钢丝绳主缆、 平行丝股主缆两大类。其中钢丝绳主缆多用于中小跨径的悬索桥, 一般跨径不超过600m; 平行丝主缆主要用于大跨径的悬索桥, 一般跨径不低于400m。
索面布置: 大多数悬索桥都采用双面主缆, 主缆的外形多按六边形配置, 一般有尖顶和平顶两种。主缆一般为高强度钢丝进行加工而成的, 能够交错布置也能够平行布置。
三、 吊索
立面布置: 吊索的立面布置一般有垂直和斜向两种形式。
吊索制作: 吊索一般用钢丝绳制作, 少数小跨度悬索桥也有用刚性吊杆的。拉力较大时一般采用高强度钢丝绳制成吊索。为了连接把钢丝绳两头散开伸入联结套筒中, 交入合金使钢丝绳和套筒之间结为整体。
边跨、 主跨布索: 一般情况下边跨和主跨均应布置吊索, 可是有时在跨度较小, 或边跨较小的情况下, 边跨能够不设置吊索, 而采用类似于简支梁的承重类型。
四、 梁
梁的构造。
梁的主要形式有: 钢板梁、 桁架梁、 钢箱梁、 钢筋混凝土箱梁等
钢板梁一般采用工字形截面, 沿跨径设置成等高度梁;
桁架梁一般也是沿跨径设置成等高度梁, 杆件多采用四支角钢和钢板组成的H形截面; 对于长细比控制的构件常采用箱形截面, 以增加截面的惯矩。
钢箱梁抗扭刚度大, 比桁架梁构造简单, 易于制造, 其形式为流线型扁平钢箱梁。
钢筋混凝土箱梁的刚度大, 构造简单, 易于制造, 而且与其它梁的形式相比, 造价最低。
由于悬索桥一般跨度比较的, 因此相对而言梁就变得很薄, 因此受风荷载的影响很大, 将梁做成流线形, 有利于抵抗风荷载, 避免产生共振而使梁受到破坏。
五、 塔
概述: 承受悬索传来的竖向分力和水平分力的结构。一般由设置在桥墩顶部的两根立柱和立柱间的横向连接所组成。
一般构造: 悬索桥桥塔一般设计为柔性结构, 其腹杆的组合形式有桁架式、 刚构式、 组合式三种。
分类: 从材料上悬索桥桥塔可设计成: 石砌圬工塔、 摆动式钢塔或下端固定钢塔、 混凝土塔。
六、 索鞍
概述: 供悬索经过塔顶的支承结构。
一般构造: 由肋板式的弧形铸铁块件制成, 上设有索槽, 安装悬索。如果需要水平移动, 则一般需要在上座底面设置一排辊轴, 下面放置底板, 将辊轴传来的集中力分布于塔柱上。
分类: 按其作用可分为: 塔顶主鞍座、 支架副鞍座和展束锚固鞍座三种。早期一般是大型铸钢构件, 现在鞍座多采用焊接钢结构。
七、 锚锭
概述: 承受悬索两端全部拉力的结构,一般由锚块基础、 锚块、 钢索的锚锭架及固定装置和遮棚等构成。按照边跨的情况, 能够与桥台组合设置或单独设置。
锚固: 自锚式悬索桥的主缆锚于加劲梁上, 地锚式悬索桥则锚于重力式混凝土锚块或岩洞中的混凝土锚块上。锚锭最好设置在靠近地表的坚实的岩层。
构成: 锚锭多数完全由混凝土构成, 也能够利用以有的坚实的岩层或岩洞, 部分用混凝土浇筑来形成锚锭。
基本要求: 锚锭应该与下面的基础形成整体, 以提高锚锭的倾覆稳定性与滑动稳定性。因此一般来说, 锚锭做的都比较大, 这样才能使主缆传来的荷载经过锚锭传给地基。

第八章 墩台及支座构造
一、 桥墩主要能够分为以下几类:
1、 重力式桥墩:
是实体的圬工墩, 主要靠自身的重量来平衡外力, 从而保证桥墩的强度和稳定。主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑, 或用浆砌块石和料石, 也能够用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大, 抗倾覆性能以及承重性能都很好; 缺点是自重大, 不宜做的过大而使桥梁自重加大。
2、 空心式桥墩:
可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料, 减轻桥墩的自重, 施工速度快, 质量好, 节省模板支架; 缺点是, 抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差, 因此不宜在有上述情况的河流中采用。
3、 桩式墩:
桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身, 在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向能够是一根或多根桩, 设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济, 施工简便, 适合平原地区建桥使用; 缺点是跨度不宜做的太大, 一般小于13m, 且在有漂流物和流速过大的河流中不宜采用。
4、 柱式墩:

一般由基础上的承台、 柱式墩身和盖梁组成。优点是能减轻墩身自重, 节约圬工材料, 比较美观, 刚度和强度都较大, 在有漂流物和流冰的河流中能够使用。
5、 柔性墩:
是在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台, 中墩均为柔性墩。即墩体的整体刚度很小, 在墩顶水平推力的作用下发生较大的水平位移。优点是由于桥墩的水平推力是按各墩的刚度分配的, 故分配到每个柔性墩上的水平推力很小。
6、 薄壁墩
主要分为钢筋混凝土薄壁墩和双壁墩以及V形墩三类。其共同特点是在横桥向的长度基本和其它形式的墩相同, 可是在纵桥向的长度很小。其优点是, 能够节省材料, 减轻桥墩的自重, 同时双壁墩能够增加桥墩的刚度 减小主梁支点负弯矩, 增加桥梁美观; V形墩能够间接的减小主梁的跨度, 使跨中弯矩减小, 同时又具有拱桥的一些特点, 更适合大跨度桥的建造。

二、 桥台
桥台基本上能够分为以下几类:
1、 重力式桥台
也称实体式桥台, 主要靠自重来平衡台后的土压力。桥台台身多数由石砌、 片石混凝土或混凝土等圬工材料建造, 并采用就地建造的方法。重力式桥台的整体性好, 刚度大, 抗倾覆能力强, 可是由于桥台是实体, 故自重较大。重力式桥台依据桥梁的跨径、 桥台高度及地形条件的不同, 有多种形式。常见的有U形桥台、 埋置式桥台、 八字式荷一字式等。
2、 轻型桥台
钢筋混凝土轻型桥台, 是利用钢筋混凝土结构的抗弯能力来减少圬工体积而使桥台轻型化。主要可分为薄壁轻型桥台和支撑梁轻型桥台。其优点是结构自重轻, 施工方便。
3、 框架式桥台
是一种在横桥向成框架式结构的桩基础轻型桥台, 优点是所受的土压力家小, 可用于地基承载力较低、 台身较高、 跨径较大的梁桥。其构造形式有双柱式、 多柱式、 墙式、 半重力式和双排式、 板凳式等。
4、 组合桥台
为使桥台轻型化, 桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力, 台后的土压力由其它结构来承受, 从而形成了组合桥台。优点是受力明确, 节省材料。缺点是构造复杂, 施工不方便。
5、 承拉桥台
主要在斜弯桥中使用, 主要用来承受由于荷载的偏心作用而使支座受到的拉力。
三、 支座构造
( 一) 垫层支座: 由油毡、 石棉泥或水泥沙浆垫层做成的简单的支座, 10m以下的跨径简支板、 梁桥, 可不设专门的支座, 而将板或梁直接放在上述垫层上。变形性能较差, 固定支座除了设垫层外, 还应用锚栓将上下部结构相连。
( 二) 铸钢支座
1、 弧形钢板支座: 又称切线式支座或线支座。上支座为平板, 下支座为弧形钢板, 二者彼此相切而成线接触的支座。钢板采用约40~50mm的铸钢板或热扎钢板, 缺点是移动时要克服较大的摩阻力, 用钢量大, 加工麻烦, 一般用于中小桥梁中。
2、 铸钢支座: 采用碳素钢或优质钢, 经过制模、 翻砂、 铸造、 机械加工和热处理等工艺制成的支座。有尺寸大、 耗钢量大, 容易锈蚀和养护费用高等缺点。
( 三) 新型钢支座
1、 不锈钢或合金钢支座
2、 滑板钢支座
3、 球面支座:又称点支座, 为适应桥梁多方面转动的要求, 将支座上、 下两部分的接触面分别做成曲率半径相同的凸、 凹的球面支座。
( 四) 钢筋混凝土支座
1、 摆柱式支座:活动部分由钢筋混凝土摆柱构成的活动支座。外形和活动机理与割边的单辊轴钢支座相同, 但在构造上则用矩形截面的钢筋混凝土短柱来代替辊轴的中间部分, 辊轴的顶部和底部为弧形钢板, 常见于跨径大于20m的钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥
2、 混凝土铰: 经过缩小混凝土截面来降低截面刚度, 因此能产生少量转动而能承受足够的轴力的一种简化支座。
( 五) 板式橡胶支座: 由几层橡胶片和嵌在其间的各类加劲物构成或仅由一块橡胶板构成的支座。外形有长方形、 梯形、 圆形等。
( 六) 盆式橡胶支座: 橡胶块紧密地放置在钢盆里的大吨位橡胶支座。由于橡胶块受到三向压力作用, 因此使支座的极限承载能力有所加强。
( 七) 拉力支座: 又称负反力支座, 能够同时承受正负反力的支座。分为拉力铰支座和拉力连杆支座两类, 前者又分为固定式和活动式。固定式铰支的上摇座锚于梁端, 下摇座锚于墩顶或桥台, 之间用钢销连接而成; 活动式的下摇座锚于墩顶或台顶的防拔块间, 并在座下加辊轴, 使其即能受拉, 又能沿纵向移动。
( 八) 减震支座: 附设有减震器而具有减震和抗震功能的支座。减震器分为油压减振器和橡胶减振器, 减震器的机理主要是利用液体介质的粘滞性或橡胶的弹性所产生的阻尼力来减小地震力的影响。

第九章 桥梁施工
一、 桥梁上部结构施工方法
简支梁桥施工方法
1、 支架浇筑
包括以下几个工序:
( 1) 浇筑前的检查。包括: 1、 支架和模板的检查; 2、 钢筋和钢索位置的检查; 3、 浇筑混凝土前的准备工作。
( 2) 混凝土浇筑。包括: 1、 确定混凝土的浇筑速度; 2、 确定混凝土的浇筑顺序。
2、 预制安装
( 1) 起重机架设法
( 2) 架桥机架设法
一般在长大河道上采用, 公路上采用贝雷梁构件拼装成架桥机; 铁路上采用800kn, 1300kn, 1600kn架桥机。
( 3) 支架架梁法
( 4) 简易机具组合法
( 5) 塔架架设法
悬臂梁、 连续梁、 刚架桥施工方法
1、 利用脚手架施工
( 1) 满堂支架
( 2) 移动支架
2、 预制架设法
( 1) 梁段整体施工
( 2) 悬臂拼装法
3、 悬臂法
悬臂施工法也称分段施工法, 是以桥墩为中心向两岸对称的、 逐节悬臂接长的施工方法。
分为悬臂浇筑法和悬臂拼装法两种。
( 1) 悬臂拼装法
悬臂拼装法是利用移动式悬拼吊机将预制梁段起吊至桥位, 然后采用环氧树脂胶及钢丝束预施应力连接成整体。采用逐段拼装, 一个节段张拉锚固后, 再拼装下一节段。悬臂拼装施工包括块件的预制、 运输、 拼装及合拢。
( 2) 悬臂浇筑法
悬臂浇筑采用移动式挂篮作为主要施工设备, 以桥墩为中心, 对称向两岸利用挂篮逐段浇筑梁段混凝土, 待混凝土达到要求强度后, 张拉预应力束, 再移动挂篮, 进行下一节段的施工。
4、 顶推法
顶推法施工是沿桥轴方向, 在台后开辟预制场地, 分节段预制梁身并用纵向预应力筋将各节段连成整体, 然后经过水平液压千斤顶施力, 借助滑动装置, 将梁段向对岸推进。这样分段预制, 逐段顶推, 待全部顶推就位后, 落梁、 更换正式支座, 完成桥梁施工。适用于中等跨径、 等截面的直线或曲线桥梁。
顶推施工依照顶推的施工方法分类有单点顶推和多点顶推。
( 1) 单点顶推
顶推的装置集中在主梁预制场地附近的桥台或桥墩上, 前方墩各支点上设置滑动支承。
( 2) 多点顶推
在每个墩台上设置一对小吨位的水平千斤顶, 将集中的顶推力分散到各墩上。由于可利用水平千斤顶传给墩台的反力来平衡梁体滑移时在桥墩上产生的摩阻力, 从而使桥墩在顶推过程中承受较小的水平力, 因此能够在柔性墩上采用多点顶推法。同时多点顶推所需的顶推设备吨位小, 容易获得。
5、 转体法
在河流的两岸或适当位置, 利用地形或使用简便的支架先将半桥预制完成, 然后以桥梁结构本身为转动体, 使用一些机具设备, 分别将两个半桥转动到桥的轴线位置合拢成桥的建桥方法。
能够采用平面转体、 竖向转体或平竖结合转体。现已应用在拱桥、 梁桥、 斜拉桥、 斜腿钢架桥等不同桥型上部结构的施工。优点是可减少支架费用、 把高空作业和水上作业转变为岸边陆上作业, 从而保证安全和质量, 而且施工中可不影响桥孔下的交通或航行。一般适用于单孔或三孔桥梁施工。
拱桥常见施工方法
1、 有支架施工
( 1) 就