桥梁基本构造与分类精选.ppt

桥梁基本构造与分类1整理 道路路线遇到江河湖泊、山谷深沟以及其他线路（铁路或公路）等障碍物时，为了保持道路的连续性，充分发挥其正常的运输能力，就需要建造专门的人工构造物桥梁来跨越障碍。桥梁一方面要保证桥上的交通运行，另一方面也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆的通行。2整理1 桥梁的基本组成上部结构：1、桥跨结构（承重结构）2、桥面构造下部结构：1、桥墩、桥台 2、墩台基础支座3整理梁桥的基本组成梁桥的基本组成桥台桥台桥墩桥墩4整理1.1 上部结构1.1.桥跨结构桥跨结构 桥跨结构是在线路中桥跨结构是在线路中断时跨越障碍的主要承载断时跨越障碍的主要承载结构，当需要跨越的幅度结构，当需要跨越的幅度比较大，并且除恒载外要比较大，并且除恒载外要求安全的承受很大的车辆求安全的承受很大的车辆荷载的情况下，桥跨的构荷载的情况下，桥跨的构造就比较复杂，施工也相造就比较复杂，施工也相当困难当困难5整理2.2.桥面构造桥面构造（1 1）桥面铺装）桥面铺装作用作用作用作用防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、保护主梁防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板、保护主梁 免受雨水侵蚀、对车辆轮重的集中荷载起扩散作用。免受雨水侵蚀、对车辆轮重的集中荷载起扩散作用。要求要求要求要求有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨主要形式主要形式主要形式主要形式钢筋砼钢筋砼 沥青砼沥青砼（2 2）桥面防水）桥面防水位置位置位置位置设置在桥梁行车道板的顶面，三角垫层之设置在桥梁行车道板的顶面，三角垫层之上上上上作用作用作用作用将透过桥面铺装层渗下的雨水汇集到排水设备（泄水将透过桥面铺装层渗下的雨水汇集到排水设备（泄水管）排出管）排出材料要求材料要求材料要求材料要求不透水，有一定的强度、弹性和韧性，耐蚀性和不透水，有一定的强度、弹性和韧性，耐蚀性和耐老化性较好耐老化性较好6整理主要形式主要形式主要形式主要形式防水涂层、防水卷材、防水砼等防水涂层、防水卷材、防水砼等7整理（3 3）桥面排水）桥面排水作用作用作用作用为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体，除在桥面铺装内为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体，除在桥面铺装内为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体，除在桥面铺装内为防止雨水积滞于桥面并渗入梁体，除在桥面铺装内设置防水层外，还应使桥上的雨水迅速引导排出桥外，为设置防水层外，还应使桥上的雨水迅速引导排出桥外，为设置防水层外，还应使桥上的雨水迅速引导排出桥外，为设置防水层外，还应使桥上的雨水迅速引导排出桥外，为此在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。此在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。此在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。此在桥梁设计时要有一个完整的排水系统。设计设计设计设计当当桥面纵坡大于桥面纵坡大于桥面纵坡大于桥面纵坡大于2%2%，但桥长超过，但桥长超过，但桥长超过，但桥长超过50m50m时，需要设置时，需要设置时，需要设置时，需要设置泄水管，每隔泄水管，每隔泄水管，每隔泄水管，每隔12 15m12 15m长度设置一个。如桥面纵坡小于长度设置一个。如桥面纵坡小于长度设置一个。如桥面纵坡小于长度设置一个。如桥面纵坡小于2%2%则宜每隔则宜每隔则宜每隔则宜每隔68m68m设置一个设置一个设置一个设置一个,跨线桥桥面排水宜通过设在跨线桥桥面排水宜通过设在跨线桥桥面排水宜通过设在跨线桥桥面排水宜通过设在桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。桥梁墩台处的竖向排水管排入地面排水设施中。常用类型常用类型常用类型常用类型金属（铸铁金属（铸铁金属（铸铁金属（铸铁 ）泄水管）泄水管）泄水管）泄水管,钢筋混凝土泄水管，封闭钢筋混凝土泄水管，封闭钢筋混凝土泄水管，封闭钢筋混凝土泄水管，封闭式排水系统式排水系统式排水系统式排水系统 （城市桥梁）（城市桥梁）（城市桥梁）（城市桥梁）8整理在人行道下设置泄水管在人行道下设置泄水管在人行道下设置泄水管在人行道下设置泄水管9整理（4 4）伸缩缝）伸缩缝原原原原因因因因和和和和作作作作用用用用桥桥桥桥跨跨跨跨结结结结构构构构在在在在气气气气温温温温变变变变化化化化、活活活活载载载载作作作作用用用用、混混混混凝凝凝凝土土土土收收收收缩缩缩缩徐徐徐徐变变变变等等等等影影影影响响响响下下下下将将将将会会会会发发发发生生生生伸伸伸伸缩缩缩缩变变变变形形形形。为为为为满满满满足足足足桥桥桥桥面面面面按按按按照照照照设设设设计计计计的的的的计计计计算算算算图图图图式式式式自自自自由由由由变变变变形形形形，同同同同时时时时又又又又保保保保证证证证车车车车辆辆辆辆能能能能平平平平顺顺顺顺通通通通过过过过，就就就就要要要要在在在在相相相相邻邻邻邻两两两两梁梁梁梁端端端端之之之之间间间间以以以以及及及及在在在在梁梁梁梁端端端端与与与与桥桥桥桥台台台台或或或或桥桥桥桥梁梁梁梁的的的的铰铰铰铰接接接接位位位位置置置置上上上上预预预预留断缝，并在桥面设置伸缩装置。留断缝，并在桥面设置伸缩装置。留断缝，并在桥面设置伸缩装置。留断缝，并在桥面设置伸缩装置。在设置伸缩装置处，栏杆和桥面均需断开。在设置伸缩装置处，栏杆和桥面均需断开。在设置伸缩装置处，栏杆和桥面均需断开。在设置伸缩装置处，栏杆和桥面均需断开。10整理伸缩装置伸缩装置伸缩装置伸缩装置为使车辆平稳通过桥面为使车辆平稳通过桥面为使车辆平稳通过桥面为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。接缝处设置的各种装置的总称。接缝处设置的各种装置的总称。接缝处设置的各种装置的总称。11整理（5）栏杆、灯柱作用：安全、美观作用：安全、美观12整理安全护栏主要用于公路或城市郊区安全护栏主要用于公路或城市郊区桥梁桥梁13整理1.2 下部结构1.1.桥墩桥墩 在桥的中间，支承桥的左右两跨通过支座传来的竖直力和水在桥的中间，支承桥的左右两跨通过支座传来的竖直力和水平力。类型分重力式桥墩和轻型桥墩平力。类型分重力式桥墩和轻型桥墩重力式重力式单柱式（轻型）单柱式（轻型）14整理双柱式双柱式Y Y型型15整理2.桥台 两端桥头的支承结构物，它是连接两岸道路的路两端桥头的支承结构物，它是连接两岸道路的路桥衔接构造物。桥衔接构造物。承受支座传递来的竖直力和水平力，承受支座传递来的竖直力和水平力，台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力。台后填土及填土上荷载产生的侧向土压力。防止路防止路堤填土的滑坡和坍落。堤填土的滑坡和坍落。类型分重力式桥台和轻型桥类型分重力式桥台和轻型桥台台16整理3.基础17整理1.3 支座1.1.支座作用支座作用（1 1）传递上部结构的支承反力；）传递上部结构的支承反力；（2 2）保障结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐）保障结构在活载、温度变化、混凝土收缩和徐变等因素作用下的自由变形，变等因素作用下的自由变形，以使上、下部结构以使上、下部结构的实际受力情况符合结构的静力图示。的实际受力情况符合结构的静力图示。2 2、支座分类、支座分类按受力特性分固定支座，活动支座按受力特性分固定支座，活动支座18整理l l武汉理工大学交通学院武汉理工大学交通学院1.简易垫层支座 适用于标准跨径小于10m的简支板、梁桥 采用若干层油毛毡或石棉做成，压缩后的厚度不小于1cm。该种支座变形性能较差，容易引起附加的内力1cm板、梁桥上部结构19整理bat2、板式橡胶支座 常用的板式橡胶支座采用薄钢板或钢丝网作为加劲层以提 高支座的竖向承载能力。变形机理：（1）不均匀弹性压缩实现转动；（2）剪切变形实现水平位移；（3）无固定和活动支座之分。适用范围：支座反力为703600kN的公路、城市桥梁。20整理4 4、桥梁盆式橡胶支座、桥梁盆式橡胶支座 盆式橡胶支座是钢构件与橡胶组合而成的新型桥梁支座。具有承载能力大、水平位移量大、转动灵活等特点，适用于支座承载力为1000KN以上的大跨径桥梁。盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、聚四氟乙烯板、承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。21整理2 桥梁的类型1、按桥梁长度2、按结构体系3、其它分类（材料、用途、桥面位置等）22整理2.1桥梁涵洞按长分类（通规JTGD60-2004）注：管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞注：管涵及箱涵不论管径或跨径大小、孔数多少，均称为涵洞23整理2.2按结构体系分类 梁式、拱式、悬吊式 结构工程上的受力构件，总离不开拉、压、剪、弯、扭等基本受力方式。由基本构件所组成的各种结构物，在力学上也可归结为：梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合，现代的桥梁结构也一样。桥梁各种体系的特点，决定其受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等。24整理，不过其内容更丰富，形式更多样，材料更坚固，技术更进步。桥梁各种体系的特点，决定其受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等。拱桥25整理拱式桥26整理 拱式桥的主要乘重结构是拱圈或拱肋.这种结构在竖向荷载作用下,桥墩或桥台都将承受水平推力和竖向反力.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,与同跨径的梁相比,拱的弯矩和变形要小得多.鉴于拱桥的承重结构以受压为主,通常就可以用抗压能力强的坞工材料(如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。27整理 拱桥的跨越能力很大，外形也比较美观，在条件许可的情况下，修建坞工拱桥往往经济合理的。拱式桥对下部构造和基础要求较高,要求下部结构（桥墩、桥台）和基础能够提供足够大的水平推力，而且具有足够的稳定性和耐久性。拱式桥的施工难度一般情况下会比梁式桥困难些。28整理梁桥（黄浦江路）29整理30整理 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平推力的结构。由于外力（恒载与活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨径的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大。通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土）来建造。31整理 目前公路城市桥梁中广泛应用“预制装配式的钢筋混凝土简支梁”。简支梁桥结构简单，施工方便，对地基承载力要求不高，跨径25m内多用。多跨梁式桥也使用“连续梁”。为了节省材料，充分利用钢材抗拉强度的优势，通常做成“钢筋混凝土预应力梁”。大跨径的桥梁，可建造钢桥或预应力箱梁桥。32整理刚架桥刚架桥33整理34整理 刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚性构架的结构体系，也称为刚构体系。梁和柱的连接处具有很大的刚性，连接可靠。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。35整理 对于同样的跨径，在相同的荷载作用下，刚架桥的跨中正弯矩比一般梁桥的小。根据这一特点，刚够桥跨中的建筑高度就可以做得较小。在城市道路网中，遇到线路立体交叉或需要跨越通航河段时，采用这种桥型能尽量降低线路标高以改善纵坡并能减少路堤土方量。36整理 从通航要求看，刚架桥也有有利的一面。当桥面从通航要求看，刚架桥也有有利的一面。当桥面标高已确定时，能增加桥下净空。标高已确定时，能增加桥下净空。刚架桥的主要缺点是：悬臂根部的负弯矩很大，刚架桥的主要缺点是：悬臂根部的负弯矩很大，用普通钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大，而且控制用普通钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大，而且控制混凝土裂缝的开展成为关键，因此，跨径就不能做得混凝土裂缝的开展成为关键，因此，跨径就不能做得太大，通常只有太大，通常只有4050m4050m。预应力混凝土的发展，使得预应力混凝土的发展，使得T T形刚构桥得到了很大的推广。特别是由于采用了悬形刚构桥得到了很大的推广。特别是由于采用了悬臂安装或浇筑的分段施工方法，不但加速了修建大跨臂安装或浇筑的分段施工方法，不但加速了修建大跨度桥梁的施工速度，而且也克服了要在江河或深谷中度桥梁的施工速度，而且也克服了要在江河或深谷中搭设支架的困难。搭设支架的困难。37整理吊桥（悬索桥）38整理桂林木龙湖吊桥39整理 传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。如图：40整理 吊桥在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。吊桥也是具有水平反力（拉力）的结构。现代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，因此结构自重较小，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无以伦比的特大跨度。41整理 吊桥的特点是：成卷的钢缆容易运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。相对于其他体系的桥梁而言，吊桥的自重小，结构刚度差，在车辆动载和风载作用下有较大的变形和振动。42整理组合体系桥43整理组合体系桥 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。如图是一种梁拱组合体系。44整理同丰路桥45整理 系杆拱桥中梁和拱都是主要承重结构，两者相互配合共同受力。由于吊杆将梁向上（与荷载作用的挠度方向相反）吊住，这样就显著减少了梁中的弯矩；同时由于拱与梁连接在一起，拱的水平推力就传给梁来承受，这样梁除了受弯受剪以外尚受拉。拱梁组合体系能跨越较一般简支梁更大的跨度。而对桥墩没有推力作用，因此对地基要求就像一般简支梁桥一样。46整理 斜拉桥也是一种主梁与斜梁相结合的组合体系，如下图。悬挂在塔柱上的被张紧的的斜缆将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作。47整理48整理 组合体系的种类很多，但究其实质不外乎利用梁、拱、吊三者的不同组合，上吊下撑以形成新的结构。这样既发挥了高强度材料的作用，又显著减少了主梁的截面积，使结构自重减少而能跨越很大的跨径。49整理桥梁的其他分类桥梁的其他分类一、按用途分：一、按用途分：公路桥公路桥铁路桥铁路桥公路铁路两用桥公路铁路两用桥农桥农桥人行桥人行桥运水桥（渡槽）及其他专用桥运水桥（渡槽）及其他专用桥50整理二、按主要承重结构所用材料分：二、按主要承重结构所用材料分：圬工桥圬工桥 钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥 预应力混凝土桥预应力混凝土桥 钢桥钢桥 木桥木桥51整理圬工拱桥圬工拱桥52整理钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥53整理预应力混凝土桥预应力混凝土桥54整理钢桥钢桥55整理木桥木桥56整理木桥木桥57整理四、按跨越障碍的性质分：四、按跨越障碍的性质分：跨河桥跨河桥 跨线桥跨线桥 高架桥高架桥 栈桥栈桥58整理五、按上部构造的车行道位置分：五、按上部构造的车行道位置分：上承式桥上承式桥 下承式桥下承式桥 中承式桥中承式桥六、按特殊的使用条件分：六、按特殊的使用条件分：开合桥开合桥 浮桥浮桥 漫水桥漫水桥59整理上承式拱桥上承式拱桥60整理中承式拱桥中承式拱桥61整理下承式拱桥下承式拱桥62整理