福州大学桥梁工程复习材料重点.doc

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桥梁工程

一、概论

1、省内三座大桥概况：

乌龙江大桥：

预应力混凝土Ｔ型钢构桥，大桥长552.22米。

马尾闽江大桥：

大桥全长1185m，主桥主跨为605m的双塔双索面结合梁斜拉桥。

厦门海沧大桥：

三跨连续全漂浮钢箱梁悬索桥，全长5926.527米，主桥长648米。

2、桥梁组成的名称术语：

1）、桥梁全长：

简称桥长，是桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离，以L表示。

2）、跨径：

结构或构件支撑间的水平距离。

3）、标准跨径：

对于梁式桥、斜拉桥和悬索桥，是指相邻两桥墩中线之间的距离，或墩中线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径。

4）、计算跨径：

对于具有支座的桥梁。

是指桥跨结构所制成的相邻墩台上的支座中心之间的距离；不设支座的桥梁（如拱桥、刚构桥）为上、下部结构相交面中心间的水平距离。

用l表示。

5）、净跨径：

梁式桥的净跨径是指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距，用lo表示。

6）、桥面净空：

桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限。

7）、桥梁建筑高度：

桥上行车路面（或轨顶）高程至桥跨结构最下缘之间的距离，以h表示。

8）、在枯水季节的最低水位称为低水位；洪峰季节河流中的最高水位称为高水位。

与设计流量像对应的水位称为设计水位。

3、桥梁组成：

桥梁结构一般分为上部结构与下部结构。

上部结构包括桥面铺装、桥面系、承重结构，以及连接部件；下部结构为桥墩、桥台和基础。

4、桥梁各组成部分的作用：

桥梁组成部分

各组成部分的作用

上部结构

桥面

公（铁）路、人行道

车辆或行人行走部分

桥面系

纵梁、横梁或其他形式

支承桥面，将荷载传给承重结构

承重结构

主梁（或拱、索）

支承桥道，架立在支座上，将荷载传给支座

连接系

纵向及横向

位于主梁之间，承受水平荷载

下部结构

支座

固定支座、活动支座（或全约束支座、鞍座）

1、支承上部结构，将荷载传给墩台；

2、将上部结果固定在墩台上；

3、保证上部结构的伸缩、弯曲等变形

墩台

桥台（位于岸边）

桥墩（位于中间）

支承上部结构，将上部结构荷载传至基础（桥台兼起挡墙作用）

基础

浅基础或深基础

将桥墩（桥台）传来的荷载分布到地基（土壤或基岩）中去

5、桥梁的分类

1）、按跨越障碍分类，桥梁可分为跨河桥、跨谷桥、跨线桥（立交桥）、高架桥

2）、按桥面（通道）与桥跨结构（承重结构）相对位置分类，桥梁可分为上乘式、下乘式和中乘式。

3）、按平面形状分类，桥梁可分为正桥、斜桥和曲线桥。

4）、按用途分类，桥梁可分为公路桥、城市桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥，以及管道桥、谁路桥、机场跑道桥等。

5）、按结构类型分类，桥梁可分为梁桥、桁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥、刚构桥。

6）、按材料分类，桥梁可分为木桥、石桥、混凝土桥、钢桥。

6、桥梁设计程序以及设计应遵循的原则

1）、程序：

（1）、前期研究：

一般是在规划的基础上，开展预可行性研究和工程可行性研究；

（2）、设计阶段：

初步设计和编制施工图（技术复杂结构再分为技术设计和施工图设计）

2）、原则：

（1）、使用上的要求：

车行道和人形道宽度保证交通畅通和满足交通量增长；满足泄洪、安全通航或通车安全，便于检修；考虑农田排灌需求；结构设计考虑桥面铺装，进行综合设计。

（2）、经济上的要求：

体现经济上的合理性。

（3）、结构尺寸和构造上的要求：

进行必要的方案比选，选择最佳的桥型方案。

（4）、施工上要求：

采用先进工艺技术和施工机械，尽可能工厂化、预制化、机械化施工。

（5）、美观上的要求：

有优美的外形，与周围环境相协调。

7、纵断面设计包含的内容以及最经济的分孔方式

1）、纵断面设计内容：

桥梁总跨径的确定、桥梁的分孔、桥道的高程、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度。

2）、最经济分孔方式：

就是使上、下部结构的总造价趋于最低。

8、横断面设计内容：

主要是决定桥面的宽度和桥跨结构横截面的布置。

桥面的宽度决定于行车和行人的交通需要。

9、荷载的作用：

1）、永久作用：

也叫恒载，是结构使用期间，其作用位置和大小、方向不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。

2）、可变作用：

指在结构使用期间，其作用位置和大小、方向随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略的作用。

其中含有5个汽车作用：

汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、汽车制动力。

3）、偶然作用：

包括地震作用和船只、漂流物的撞击作用。

这种作用在设计使用期内不一定出现，一旦出现，其持续时间较短但数值很大。

10、汽车荷载的分类：

《城桥荷载》将城市汽车荷载等级划分为：

城—A级和城—B级。

汽车荷载又可分为车辆荷载和车道荷载。

二、桥面系与支座

1、公路桥面铺装的作用：

公路桥面铺装是桥面中最上层的部分，又称桥面保护层，是车轮直接作用的部分，它的主要功能是保护桥梁主体结构，承受车轮的直接磨损，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并能对车辆集中荷载起一定的分布作用。

2、桥面排水的措施：

1）、设置横坡：

将桥面铺装沿横向设置双向的桥面横坡。

行车道路面采用抛物线型横坡，1.5%—2%。

人行道则用直线型的单面坡，1%。

2）、设置纵坡：

一般做成双向纵坡，3%~5%，桥中心设竖曲线。

首先利于排水，还可在满足桥下通航净空要求的前提下，降低墩台标高，减少桥头引道土石方量，节省投资。

3）、设置桥面排水设施。

3、实现横坡形式：

铺装时设三角垫层；行车道板做成斜面；在墩台顶部设置横坡。

4、伸缩缝使用要求、种类：

1）、使用要求：

（1）、能保证结构温度变化所引起的伸缩变形；

（2）、车辆驶过时应能平顺、不打滑、无跳突、过大的噪声与振动；

（3）、具有安全排水防水的构造，防止雨水侵蚀、垃圾及泥土的阻塞对伸缩缝本身以及桥面以下支座和其他结构的损坏、对功能发挥的正常影响。

2）、种类：

按主要材料分为充填式伸缩缝、钢板伸缩缝、橡胶伸缩缝和组合伸缩缝。

5、防落梁装置的措施：

防落梁装置措施主要包含两个方面，一是限制支承连接部位的支撑面最小宽度；二是相邻之间，梁与墩台之间的刚体位移约束措施。

6、桥面板的作用与分类：

1）、作用：

桥面板是组成行车平面的结构，直接承受车辆轮压作用，并将车辆荷载传递给主结构。

它可以是架设在受力结构之上的独立的桥面板；也可以是受力结构的一个组成部分来充当。

在结构上它与主梁的梁肋和横隔梁（或称横隔板）整体相连，既能将车辆活载传给主梁，又能构成主梁截面的组成部分，并保证主梁的整体作用。

2）分类：

单向板、悬臂板、铰接悬臂板和双向板等。

7、桥面板的有效工作宽度：

板在局部分布荷载p的作用下，不仅直接承压部分（例如宽度为a1）的板带参加工作，与其相邻的部分板带也会分担一部分荷载共同参与工作。

因此，在桥面板的计算中，就需要确定所谓板的有效工作宽度，或称荷载的有效分布宽度。

8、铰接悬臂板的内力计算

对于相邻翼缘板沿板互相做成铰接的桥面板，计算悬臂根部活载弯矩Msp时，最不利的加载位置是把车轮荷载对中布置在铰接出。

因此，每米宽板条的活载弯矩为，见图2-1a）：

（2-1）

每米宽板的恒载弯矩为：

（2-2）

式中：

l0—铰接悬臂板的净跨径。

每米板宽的支点最大负弯矩为：

（2-3）

对于沿板边纵缝不相连接的自由悬臂板，在计算根部最大弯矩时，应将车轮荷载靠板的边缘布置，此时，如图2-2b）所示。

在此情况下有：

图2-1悬臂板计算图式

活载弯矩：

（b1≥l0时）或

（b1＜l0时）（2-4）

恒载弯矩：

，由此，1m宽板条的最大设计弯矩为：

例：

计算如图所示T梁翼板所构成铰接悬臂板的设计内力。

桥面铺装为20mm厚的沥青混凝土面层（重度为23kN/m3）。

T梁翼板钢筋混凝土的重度为25kN/m3。

图2-2铰接悬臂行车道板（尺寸单位：

cm）

1）恒载内力（以纵向1m的板条进行计算）

（1）每延米板上的恒载g

沥青混凝土面层g1：

kN/m

C25混凝土垫层g2：

kN/m

T梁翼板自重g3：

kN/m

合计：

kN/m

（2）每米宽板条的恒载内力

弯矩：

kN/m

剪力：

kN

2）活载内力

根据《公路桥规》，采用车辆荷载主要技术指标标准值。

将加重车后轮作用于铰缝轴线上为最不利荷载布置，后轴作用力为P=2x140kN，此时两边的悬臂板各承受一般的车轮荷载，轮压分布宽度如图所示。

汽车后轮的着地长度a2=0.20m，宽度b2=0.60m，则板上荷载压力面的边长为：

m

m

荷载作用于悬臂根部的有效分布宽度：

m

由于这是汽车荷载局部加载在T梁的翼板上，因此冲击系数为：

（1+μ）=1.3

作用于每米宽板跳上的弯矩为：

kN·m

作用于每米宽版条上的剪力为：

kN

3）内力组合

（1）、承载能力极限状态内力组合计算：

基本组合

kN·m

kN

故桥面板的设计内力为：

kN·m；kN

（2）、正常使用极限状态内力组合计算：

kN·m

kN

9、多跨连续单向板的内力计算方法：

目前，通常采用较简单的近似方法进行计算。

对于弯矩，先计算出一个跨度相同的简支板在恒载和活载作用下的跨中弯矩M0，再乘以偏安全的经验系数加以修正，以求得支点和跨中截面的设计弯矩。

10、支座种类、作用以及布置原则：

1）、种类：

桥梁支座按其变位的可能性分为固定支座与活动支座。

活动支座又分为单向活动支座（仅一个方向自由移动）和多向活动支座（纵向、横向自由移动）。

2）、作用：

主要功能将上部结构承受的各种荷载传递给墩台，并能适应桥梁上部结构的变形（位移和转角），使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。

3）、设置原则：

（1）、对桥跨结构而言，最好使得梁的下缘在制动力的作用下受压；

（2）、对桥墩而言，最好让制动力的方向指向桥墩中心，使墩顶圬工在制动力作用下受压而不受拉；

（3）对桥台而言，最好让制动力的方向指向堤岸，使墩台顶部圬工受压，并能平衡一部分台后土压力。

三、简支梁（板）桥结构与施工

1、简支梁截面形式及各自适应范围

1）、按梁截面形式分为：

板桥、肋板梁式桥和箱形梁桥。

2）、各自适应范围：

板桥：

常用在4—8米小跨径、不规则桥梁；肋板梁式桥：

适用于中等跨径（16米以上）的简支梁桥；箱形梁桥：

适用于较大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥。

2、T型梁肋的厚度如何确定：

梁肋的厚度取决于抗剪和主筋布置要求。

由于支座处剪力大于跨中，故由主拉应力决定梁肋厚度时，跨中区段可以减薄。

梁肋截面变化的位置可由主拉应力小于其容许值及斜筋布置要求加以确定。

为了减轻构件自重，在满足受力与构造要求的前提下，梁肋厚度应尽量做得薄一些。

但也不能太薄以免梁肋屈曲和混凝土浇捣困难。

3、T形梁的厚度的考虑因素，各因素由什么决定：

1）、考虑因素：

截面尺寸包括梁高、梁肋厚度、下翼缘尺寸以及主梁翼板尺寸等。

2）、取决因素：

（1）、梁高取决于经济、梁重、建筑高度以及桥下净空等因素，标准设计还要考虑梁的标准化，提高其互换性。

（2）、梁肋厚度取决于抗剪和主筋布置要求。

（3）、上翼缘板尺寸视主梁间距而定。

（4）、马蹄尺寸（即下翼缘尺寸）根据主筋数量、类型、排列以及规定的钢筋净距和混凝土保护层加以确定。

4、简支梁墩台主要类型及适用情况：

1）、主要类型：

桥墩常见形式有重力式桥墩和轻型桥墩。

轻型桥墩又包括空心式墩、柔性墩、桩（柱）式墩等多种形式。

2）、适用情况：

重力式墩：

在中、小跨径桥梁中常被采用。

空心式墩：

适用于高桥墩

柔性墩：

桩（柱）式墩：

（1）排架桩墩：

适用在平原地区建桥

（2）柱式墩：

适用在桥宽较大的城市桥和立交桥

5、验算墩台的组合：

1）、在桥墩各截面上可能产生的最大竖向力的