桥梁工程复习提纲.docx
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桥梁工程复习提纲
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桥梁工程复习提纲
桥桥梁梁工工程程复复习习提提纲纲
第一节桥梁的组成与分类
一桥梁的组成
桥梁通常由上部结构、下部结构和桥面附属设施三部分组成
上部结构是跨越桥孔的结构，也称为桥跨结构。
它包括桥梁的桥面系、桥道结构、承重
结构（主梁、桁架或拱圈等）、连接系、支座部分组成。
下部结构是墩台和基础的总称，其作用是支承上部结构，并将结构重力和车辆、人群等
荷载传递给地基。
附属设施包括：
行车道铺装、防排水系统、桥面伸缩缝、人行道、栏杆、灯柱等。
二桥梁的类
按用途分类：
有公路桥、铁路桥、公铁路两用桥、城市立交桥、人行桥、轻轨铁路桥、
渠道桥、管道桥等。
按跨越障碍分类：
有跨河（海、谷）桥、跨线桥、高架桥等。
按主要建筑材料分类：
有圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、木桥（规范
规定，除特殊情况外，不得采用）钢—混凝土组合桥等。
按跨径分类：
特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。
三、桥梁的基本结构形式
现代桥梁按照受力特点的不同，可分为五大类，
①梁式桥；②拱式桥；③刚构桥；④斜拉桥；⑤悬索桥；
四、桥梁的长度及跨径
桥梁长度：
对于有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离；无桥台的桥梁为
桥面系车行道长度。
桥涵跨径（跨度L）：
指桥墩中线之间的距离或桥墩中线与台背前缘的距离。
桥梁的计算跨径（l）：
为支承桥梁上部结构支座中心线间的距离。
对于拱桥为两拱脚处
截面中心线间的距离。
它是桥梁结构分析计算时的重要参数。
第二节桥梁总体设计
一桥梁设计原则
按照“安全、适用、经济、美观和有利环保”的原则进行设计。
安全是设计的目的，适
用是设计的功能需要，
二桥位的选择与布置
桥位的选择会影响到桥梁的建设规模、投资、施工难易、工期和使用安全等。
大、中桥原则上服从道路路线总体要求，综合确定。
特殊大桥对于路线总体方向起控制
点作用
中、小桥涵的位置应服从路线走向。
，
三桥梁净空
桥梁净空包括：
桥面净空和桥下净空，
桥面净空是指：
保证车辆、行人安全通过桥梁上方的空间界限。
桥下净空是指：
通航、泄洪、流水、流冰、流木或车辆通行等所需要的净跨径和净高。
四孔径设计和桥型选择
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桥孔设计是根据桥梁跨越障碍物的性质，合理确定桥长、分跨、桥梁选型、桥面标高、
基底标高等，以满足桥下泄洪、通航或其它交通的净宽要求。
净跨径为设计洪水位（通航水位）上，两个相邻桥墩之间的净距。
总跨径为多孔桥梁净跨径的总和它应满足经水文计算决定的设计洪水流量的要求。
桥梁的分孔与跨径关系到桥梁的总造价。
桥跨结构型式选择
桥跨结构型式均有其适用跨径、结构的力学特性和对地基基础的不同要求。
五桥墩和基础型式选择：
基础是埋入地层的隐蔽工程，涉及到复杂的水文、地质等条件。
六桥梁横断面设计
横断面宽度与道路的通行能力。
机动车道的宽度，一般取3.75m（车速<40km/h，可取3.5m），小客车专用道取3.5m；
非机动车专用道宽度3.0m；人行道宽度一般取1.5～3.0m。
同时考虑车行道的侧向净宽。
七桥梁的纵断面设计
满足桥下泄洪或其它交通的净空要求、满足桥上道路纵断面线形的设计要求。
第三节桥梁结构的设计方法
桥梁的设计年限100年
γ
结构重要性系数γγ对于不同安全等级的结构，具有不同的可靠度要求。
0
00
概率极限状态设计法:
:
钢筋混凝土构件、预应力混凝土构件。
:
半概率极限状态设计法：
砖石及混凝土结构
容许应力法：
钢结构及木结构、地基基础
结构的极限状态分类：
（1）承载能力极限状态：
是指整个结构或结构的一部分，作为刚体失去平衡（如倾覆）；
结构构件或连接，因材料强度被超过而破坏（包括疲劳破坏）或因塑性变形过大而失
去承载能力；结构转变为机动体系；结构或结构构件丧失稳定（如压屈）。
它关系到
结构的安全性。
（2）正常使用极限状态：
是指结构使用期限内出现了影响正常使用的变形、裂缝、振动或
耐久性等，以及影响正常使用的其他特定状态。
它关系到结构的适用性和耐久性。
荷载（作用）效应的标准值、频遇值、准永久值、设计值
混凝土结构的耐久性设计准则
混凝土结构的耐久性与混凝土的炭化、化学腐蚀、碱骨料反应、冻融破坏、温度变化的
影响等有关。
钢筋腐蚀的机理及其对结构耐久性的影响与电化学腐蚀、化学腐蚀、应力腐蚀等影响因
素有关。
桥梁结构使用环境条件划分
I
II类环境——系指温暖或寒冷地区的大气环境；与无侵蚀性的土或水接触的环境；
II
IIII类环境——系指严寒地区的大气环境；使用除冰盐环境；滨海环境。
III
IIIIII类环境——系指海水环境；
IV
IIVV类环境——系指受侵蚀性物质影响的环境。
第四节桥梁设计作用分类及作用效应组合
桥涵设计作用（或荷载）按随时间的变异划分为三类21种。
其中永久作用7种、可变
作用11种、偶然作用3种。
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在桥涵设计时，对于不同的作用采用不同的代表值。
1
（11）永久作用是经常作用的其数值不随时间变化或变化微小的作用；采用标准值作为
代表值。
2
（22）可变作用是其数值是随时间变化的作用。
按其在随机过程中出现的持续时间或次
数的不同，可取标准值、频遇值、准永久值。
应根据不同的极限状态分别采用标准值、频遇
值或准永久值作为其代表值。
作用的标准值是结构设计的主要参数，关系到结构的安全问题。
是作用的基本值。
可变作用的频遇值是指结构上频繁出现的且量值较大的的作用取值，但它比可变作用的
标准值小，实际上由标准值乘以小于1.0的频遇值系数ψ得到。
1
可变作用的准永久值是指在结构上经常出现的作用取值，但它比可变作用的频遇值又要
小一些，实际上是由标准值乘以小于频遇值系数ψ的准永久值系数ψ得到。
12
承载能力极限状态设计及按弹性阶段计算结构强度时应采用标准值作为可变作用的代
表值。
正常使用极限状态按短期效应（频遇）组合设计时，应采用频遇值作为可变作用的代
表值；按长期效应（准永久）组合设计时，应采用准永久值作为可变作用的代表值；
3
（33）偶然作用的作用时间短暂，且发生的机率很小。
取其标准值作为代表值。
永久作用包括：
结构重力、预加应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变影响力、
基础变位影响力、水的浮力。
可变作用包括：
汽车荷载及其影响力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩
阻力。
其数值是随时间变化的作用。
偶然荷载：
在设计使用期内不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的荷载。
包括：
地震作用、船只或漂浮物撞击作用、汽车的撞击作用。
荷载组合原则
公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用
极限状态进行作用效应组合，取其最不利效应组合进行设计：
（1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。
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7—18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，当把底梁作为施工支撑
时，作用效应宜分为两个阶段组合，梁底受荷作为第一阶段，组合梁受荷为第二阶
段。
（4）多个偶然作用不同时组合。
按承载能力极限状态设计时，应以下列两种作用效应组合：
1
（11）基本组合
永久作用的设计值效应与可变作用设计值效应相组合
（2）偶然作用组合
永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然作用标准值效应相结合。
按正常使用极限状态设计时，所涉及的是构件的抗裂、裂缝宽度和挠度。
在上述验算中均需
用到短期效应组合、长期效应组合或两者的比值。
应根据不同的设计要求，采用以下两种效
应组合：
作用短期效应组合
（1）永久作用标准值效应与可变作用频遇值效应相组合。
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作用长期效应组合
（2）永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合
结构构件当需进行弹性阶段截面应力计算时，除特别指明外，各作用效应的分项系数及
组合系数均取1.0，各项应力限值按各设计规范规定采用。
验算结构的抗倾覆、滑动稳定时，稳定系数、各作用的分项系数及摩擦系数，应根据不
同结构按各有关桥涵设计规范的规定确定，支座的摩擦系数可按《桥规》（JTGD60）表4.3.11
规定采用。
构件在吊装、运输时，构件重力应乘以1.2或0.85，并可视构件具体情况作适当增减。
第五节桥涵设计规范
第六节桥梁基本构件的计算
一、持久状况承载能力极限状态计算
公路桥涵持久状况承载能力极限状态设计应按承载能力极限状态的要求，对构件进行承
载能力及稳定计算，必要时尚应进行结构的倾覆和滑移的验算。
是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。
（一）混凝土强度等级应按边长为150mm立方体试件的抗压强度标准值确定。
抗压强度
标准值指试件用标准制作方法制作、养护至龄期28天，以标准实验方法所测得的具有95％
保证率的抗压强度。
（二）钢筋混凝土及预应力混凝土构件中的普通钢筋宜选用热扎R235、RHB335、RHB400
及KL400钢筋，预应力混凝土构件中的箍筋应选用其中的带肋钢筋；按构造要求配置的钢
筋网可采用冷扎带肋钢筋。
预应力钢筋应选用钢绞线、钢丝；中、小型构件或竖、横向预应
力钢筋也可选用精扎螺纹钢筋。
钢筋的抗拉强度标准值的保证率为95％。
（三）构件正截面的承载力
1
11构件承载力基本假定：
（1）钢筋混凝土受弯构件承载的过程中（由开始加载至破坏），构件弯曲后,其截面仍保持
为平面。
即正截面的平均应变符合平截面假定；
（2）截面受压混凝土的应力图形简化为矩形，其压力强度取混凝土的轴心抗压强度设计值
f；截面受拉混凝土的抗拉强度不予考虑；
cd
（3）极限状态计算时，受拉区钢筋应力取其抗拉强度设计值f或f（小偏心受压构件除外）；
sdpd
受压区或受压较大边钢筋应力取其抗压强度设计值f’或f’。
sdpd
（4）钢筋应力等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。
上述基本假定适用于各种形状截面的受弯构件和偏心受压构件
2
22受弯构件的工作阶段
弹性工作阶段，混凝土压应力和拉应力均很小，应力按三角形分布。
混凝土下缘拉应力
小于其抗拉强度限值，截面未出现裂缝。
整体工作阶段末期。
混凝土塑性变形发展，变形的增长大于应力的增长速度。
应力图形
在受拉区呈曲线形，在受压区接近三角形。
此时受拉区混凝土拉应变已趋近于其抗拉应变，
受拉区混凝土应力达到混凝土抗拉强度极限值σ=f。
即达到将要出现裂缝的临界阶段，计
ttk
算钢筋混凝土构件裂缝出现（即开裂弯矩）时，以此阶段应力图形为基础。
带裂缝工作阶段，受拉区混凝土出现裂缝，受压区混凝土塑性变形加大，其应力图形略
呈曲线形。
受拉区混凝土作用甚小，认为不考虑其参加工作，全部拉力由钢筋承受，但其应
力尚未达到钢筋的屈服强度。
在II阶段中，受拉区钢筋应变与同层混凝土的平均应变相同
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（钢筋与混凝土间有可靠结合），ε＝ε’。
sc
承载力极限阶段。
此时，钢筋应力增长较快，受拉区钢筋的应力达到屈服强度。
由于钢
筋的塑性变形，受拉区混凝土裂缝扩散并向上延伸，受压区高度减小，混凝土的应力随之达
到抗压强度极限值，上缘混凝土压碎，梁随之丧失承载能力。
该阶段是承载能力极限状态计
算钢筋混凝土构件的基本模型。
最小配筋率和最大配筋率限制
3
33受弯构件计算
（1）矩形截面或翼缘位于受拉边的T形截面受弯构件
（2）、翼缘位于受压区的T形截面或I形截面受弯构件正截面抗弯承载力
Tb
TT形截面梁的翼缘有效宽度bb
（3）受弯构件斜截面抗剪承载力
矩形、T形和I形截面的受弯构件，进行斜截面抗剪承载力的构造配筋验算及抗剪截面验
算规定。
抗剪截面的上、下限。
斜截面抗剪承载力配筋设计时，其箍筋和弯起钢筋的计算和配置计算步骤：
，
斜截面抗弯承载力验算
全梁承载力校核
4
44轴心受压构件
（1）配有纵向钢筋和普通箍筋的轴心受压构件（普通箍筋柱）。
（2）配有纵向钢筋和密集的螺旋筋或焊接环形箍筋的轴心受压构件（螺旋箍筋柱）。
5
55矩形截面偏心受压构件
（1）、偏心受压构件纵向弯曲的影响
（2）、偏心受压构件正截面承载力计算的基本假设
1）构件截面变形符合平截面假定；
2）在极限状态下，受压区混凝土应力达到混凝土抗压强度设计值f，并取矩形应力图
cd
计算，矩形应力图高度取x=βx（式中：
x为应变图应变零点至受压边截面边缘的
00
距离；β为矩形应力图高度系数）；受压较大边钢筋的应力取钢筋抗压强度f；’
cd
3）不考虑受拉区混凝土参加工作，拉力全部由钢筋承担；
4）受拉边（或受压较小边）钢筋的应力，原则上根据其应变确定。
ξ
（3）偏心受压构件大、小偏心构件判断条件（相对界限受压区高度ξξ）
b
bb
当x≤ξh时，构件属于大偏心受压构件，钢筋应力取σ=f；
b0ssd
当x>ξh时，构件属于小偏心受压构件；
b0
（4）矩形截面偏心受压构件正截面抗压承载力
（5）钢筋混凝土偏心受压构件实用计算方法
（6）稳定验算
二、持久状况正常使用极限状态计算
公路桥涵的持久状况设计,应按正常使用极限状态的要求,采用作用（或活载）的短期效
应组合、长期效应组合或短期效应组合并考虑长期效应组合的影响。
对于构件的抗裂、裂缝
宽度和挠度进行验算。
在预应力混凝土构件中，预应力应作为荷载考虑，荷载分项系数取为
1.0。
对于连续梁等超静定结构，尚应计入由预应力、温度作用等引起的次效应。
全预应力混凝土与部分预应力混凝土构件的划分
预应力混凝土构件在弹性阶段计算时的截面性质确定
预加力产生的法向应力及相应阶段的预应力钢筋应力计算
钢筋预应力损失
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混凝土收缩续编计算
抗裂验算
裂缝宽度验算
挠度验算
三、持久状况和短暂状况的应力计算
与承载能力极限状态相比，受弯构件在使用阶段的应力计算特点：
（1）计算图式不同。
承载能力极限状态是以构件的破坏阶段为基础，其正截面强度计
算取图7—10所示的IIIa状态为计算图式基础。
而短暂状况构件的应力计算，是
指图7—10所示的第II阶段，即：
梁的带裂缝工作阶段。
（2）承载能力极限状态计算决定了构件的材料强度、尺寸、配筋量及钢筋布置，以保
证截面承载力大于荷载效应；短暂状况计算是按构件的使用条件对已设计的构件
进行验算，以保证在使用情况下的正截面应力、主拉应力（剪应力）限值。
（3）强度计算必须满足：
荷载效应M≤截面承载能力M，其中荷载效应M为考虑
duudu
荷载组合效应的设计值；而短暂状况构件的应力计算中涉及的内力，采用标准值，
当有组合时不考虑荷载组合系数。
（一）持久状况预应力混凝土构件应力计算
计算内容按持久状况设计的预应力混凝土构件，应计算其使用阶段正截面混凝土的法向
压应力、受拉区钢筋的拉应力和斜截面混凝土的主压应力。
作用（或荷载）取标准值汽车荷载应考虑冲击系数
（二）桥梁构件按短暂状况设计时,应计算其在制作、运输及安装等施工阶段，由自重、
施工荷载等引起的正截面和斜截面的应力，并不应超过《桥规》（JTGD62）规定的限值。
施工荷载除有特别规定外，均采用标准值，当有组合时不考虑荷载组合系数。
混凝土法向应力及钢筋应力计算
截面主应力（主拉、主压）计算
第七节梁板式上部结构的构造与施工
一简支梁的构造与施工
（1）简支梁的定义：
桥梁上部结构分别简支于桥梁墩（台）上。
梁端支座约束主梁的竖向位移（活动支座），
或约束主梁的竖向和纵向位移（固定支座），但不约束主梁的转角。
横断面形式可以是等厚板、肋板、T形、I形截面（及其横梁、桥面板）和箱形截面。
2
（22）简支梁桥的类型：
简支板桥、简支梁统称简支梁桥。
3
（33）整体式板桥的构造
（4）装配式板桥的构造
（5）装配式梁桥的构造：
钢筋混凝土T形梁式桥（绑扎钢筋骨架、焊接钢筋骨架）、预
应力钢筋混凝土T形梁式桥。
（6）不同环境条件下的钢筋保护层厚度及钢筋的细部构造
（7）简支梁桥的施工要点
1）模板与支架；2）钢筋骨架（绑扎或焊接）的加工；3）混凝土分层浇筑；4）承重结
构落架
8
（88）主梁的预制工艺、安装
二连续梁桥的类型、构造与施工
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多为预应力混凝土连续梁结构。
其构造和受力与施工方法密切相关，不同的施工方法将
形成不同的体系转换方式，最终形成不同的内力状态。
连续梁桥的构造和它的分跨布置和配
筋方式也密切相关。
1
（11）结构类型及分跨：
一般可以设计成等跨或不等跨、等高或不等高形式。
通常可按2～5孔为一联布置，超
过5跨时其内力情况与5跨相差不大。
连续梁的分跨比例，应按结构支点负弯矩等于或接近跨中正弯矩的原则进行分跨。
三跨
连续梁一般的分跨比例为0.81.00.8；五跨连续梁一般的分跨比例为：
0.650.91.00.9:
:
:
:
:
:
0.65。
2
（22）截面类型及尺寸
连续梁桥的横断面设计，主要应解决正负弯矩区的截面受力，有肋形的和箱形。
3
（33）预应力筋的布置
预应力混凝土连续梁桥中，预应力钢筋的布置方式，与所采用的施工方法、施工过程及
预应力钢筋的种类密切相关。
4
（44）连续梁的施工、体系转换
1）
11））整体（支架）施工的连续梁；2）预制架设；3）悬臂浇注（拼装）；4）顶推法；等。
第八节混凝土梁式桥的结构计算
一行车道板的计算
（一）T梁梁肋跨间板计算
（二）悬臂板
（三）铰接悬臂板
二、整体式板桥计算
汽车荷载效应按车轮的有效分布宽度计算，换算为单位宽度板内的车轮荷载标准值。
作
为近似，计算单位宽度的板带当作一根简支梁来计算，从而得到简化。
确定荷载的有效分布宽度
将板上沿跨径方向不同位置的荷重除以相应位置的有效分布宽度，将其作为每米板宽上
的荷载来计算板桥的内力。
实体矩形截面的钢筋混凝土板，通常只需计算由恒载与活载引起
的跨中弯矩和支点剪力。
简支板桥活载内力可利用截面内力影响线和荷载的最不利纵向位置直接进行计算，并计
入汽车的冲击力。
对于多车道桥梁，还应考虑荷载的折减系数。
因此，板桥单位板宽上的弯
矩为：
P
M
（1）y
12i
b
三简支梁桥主梁内力计算
简支梁桥是由多片主梁、横梁及桥面板组成的空间结构。
当汽车在桥上行驶时，其车轮
荷载将在桥的横向、纵向传递到桥梁的下部结构。
因此，求解汽车作用某片主梁内力的最大
值，应是一个空间问题。
这种空间结构的实用求解方法，是采用变量分离法，将某项内力
的影响函数，分离成二个线性的以横向分布影响线和纵向内力影响线函数的乘积求解。
1、桥上荷载的横向分布计算方法
1）杠杆原理法：
把横向结构视为梁肋上断开的简支梁（或外伸梁）。
车轮在梁支点附近
时，力的传递接近这种情况。
2）偏心压力法：
把横向结构视为刚性极大的梁。
车轮在窄桥（B/L≥0.5）跨径中部时，
力的横向传递接近这种情况。
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3）铰接板（梁）法：
视相邻板间铰接，只传递剪力。
装配式板桥接近这种情况。
4）刚接梁法：
视相邻梁间刚性联接，相互之间不仅传递剪力而且传递弯矩。
适用于多
种简支梁桥。
5）比拟正交异性板法：
将整个简支梁桥（主梁、横梁、桥面板）视为正交（相互垂直），
异性（两向的EI不同）的板进行类比计算
1、桥上荷载的纵向计算
主梁指定截面的内力影响线，在最不利的位置上布载。
当作用集中力时S=（1+μ）·ξ·m·ΣP·y
iii
当作用均布力时S=ξmpdxympydxmp
主梁内力包络图
以梁轴作为横坐标，将各截面的控制设计内力值作为纵坐标，连接而得到的曲线，称为
包络图
四、预应力混凝土连续梁桥的结构计算
（一）恒载内力
（1）施工中结构不发生体系转换，自重作用在最终体系上（整体现浇、整体吊装）。
（2）先期结构自重变形发生后才与后期结构相连接，并经多次连接和体系转换而成桥梁
结构最终体系，即：
使用阶段的结构体系；先期结构的自重内力，不影响后期结构的内力，
主梁恒载内力，将由各施工阶段的内力叠加而得（逐孔施工和悬臂施工）。
（3）虽然施工过程中梁体内力不断变化，但就位后主梁自重就作用在最终体系上，应按
结构不发生体系转换的桥梁，计算主梁自重内力。
但应按施工过程进行施工验算（顶推法施
工）。
（二）汽车荷载内力
在使用阶段，车辆荷载（包括人群荷载）作用在桥梁结构的最终体系上，因此用最终结
构计算。
对于多梁式上部结构一般用横向分布系数和纵向影响线分解计算，车辆荷载的最大
内力为：
S＝（1＋μ）·ξ·ΣmPy
piii
按照挠度等效的原则，通过等代其主梁的
升级会员 