桥梁工程概论知识点汇总文档格式.docx

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按用途：

铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、城市桥、管线桥、农桥

按材料：

钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、结合梁桥、圬工桥、木桥

按结构体系：

梁桥、拱桥、组合体系

按桥面位置：

上承式桥、中承式桥、下承式桥

按跨越对象：

跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱桥、跨海桥

按平面形状：

直桥、斜桥、弯桥

其他：

便桥、开启桥、高架桥、浮桥、运河桥、栈桥

8、不同结构体系及受力特点

梁桥

•梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；

在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；

简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力

•增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配力，加大跨越能力

•梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；

梁的高度可等高或变高

拱桥

•结构特征：

主要承重结构具有曲线外形

•受力特点：

在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。

支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力

•静力学分类：

单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱

•常用材料：

石材、钢筋混凝土、钢材

•施工方法：

有支架和无支架施工

悬索桥

•组成：

主要由索（又称缆）、塔、锚碇、加劲梁等组成

•受力：

在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力

•材料：

索通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢

•跨度：

因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅

组合体系

（1）刚架桥：

是梁与立柱的组合体系。

梁与立柱刚性连接，主要特点是:

立柱有相当的抗弯刚度，可以有效分担梁部跨中正弯矩，达到降低梁高，增大桥下净空的目的。

在竖向荷载作用下，主梁与立柱的连接处会产生负弯矩；

主梁、立柱承受弯矩，也承受轴力和剪力；

柱底约束既有竖直反力，也有水平反力。

（2）T形刚构桥：

预应力混凝土T形刚构桥是因悬臂施工法的发展而衍生出来的一种桥型。

其桥墩的尺寸及刚度大，墩顶与梁部固结，墩底与基础固结；

融合了悬臂梁桥和刚架桥的特点。

因为是静定结构，能减少次力，简化主梁配筋；

T构有利于对称悬臂施工，但粗大的桥墩因承受弯矩较大而费料；

桥面线形不连续而影响行车。

连续刚构是把主跨较柔细的桥墩与梁部固结起来。

特点是：

桥墩较为纤细，以承受轴向压力为主，表现出柔性墩的特点，使得梁部受力仍然体现出连续梁的受力特点（主跨部分受到较小的轴向力作用）。

这种桥式除保持了连续梁的受力优点外，还节省了大型支座的费用，减少了桥墩及基础的工程量，改善了结构在水平荷载下的受力性能，有利用简化施工工序，适用于需要布置大跨，高墩的桥位。

（3）梁、拱组合体系：

利用梁部受拉来承受和抵消拱在竖向荷载下产生的水水平推力。

（4）斜拉桥：

•形式：

由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观

•受力：

在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力

•材料：

斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁

第二章

1、土木工程结构的基本特性

•在满足一定的功能的同时，还应该能够安全地承受自然界和人类活动所施加的各种荷载；

•社会所能为结构建造支付的人力、物力和财力都是有限的，所以，又必须讲求经济；

•结构固定在不同位置，其规划、设计和施工需因时因地而异，逐个进行；

•与人类活动密切相关，其是否美观，是否与环境协调，受到重视。

2、桥梁工程设计应该遵循的基本设计原则

安全：

桥梁的安全既包括桥上车辆、行人的安全，也包括桥梁本身的安全。

结构在使用年限（设计基准期：

100年）以，在各种自然情况和荷载作用下，能具有足够的承载能力，能保持适当的安全度，是对每一座桥梁的基本要求。

适用：

桥梁的适用要求包括：

能保证行车的通畅、舒适和安全；

桥梁运量既能满足当前需要，也可适当照顾今后发展；

对跨越线路或河

流的桥梁，要求不妨碍桥下交通或通航；

靠近城市、村镇等的桥梁，还当综合考虑桥头和引桥地区的环境和发展；

在使用年限，桥梁一般只需常规养护维修就可保证日常使用。

经济：

在安全、适用的前提下，经济是衡量技术水平和作出方案选择的主要因素。

桥梁设计应体现出经济特性。

对于重大的桥梁工程，必须进行多方案的比较，详细研究技术上的可行性和先进性以及经济上的合理性。

这样，才能对桥梁的建造消耗、施工、技术发展和今后使用等因素进行统筹考虑，得出合理的经济结论。

美观：

在安全、适用和经济的前提下，尽可能使桥梁具有优美的外形，并与周围的环境相协调，这就是对桥梁美观的基本要求。

合理的轮

廓造型和布局、正确表达力的传递、以及结构风格和色彩与周围环境的和谐一致，是体现美观的主要因素。

在城市和游览地区，可适当考

虑桥梁建筑的艺术处理，但不应当追求浮华和繁琐的细部装饰。

3、桥梁的立面，断面和平面布置

立面布置

–桥梁总长（水文计算，冲刷问题）

–孔径布置（造价，结构体系，地质，通航）

–桥面高程（线路决定高程，桥梁决定局部高程）

–桥下净空（通航及非通航河流，线路）

–桥上及桥头引道的纵坡布置（公、铁）

断面布置：

包括桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道布置、和人行道、自行车道布置、横坡设置等。

建筑界限：

指路面（轨面）以上的一定宽度和高度围，不允许有任何设施设施及障碍物侵入的规定最小净空尺寸。

平面布置：

通常的布置方式有正交、斜交、单向曲线和反向曲线等几种。

4、建桥基本程序和过程

可行性研究：

桥梁标准的制定、桥位选择、桥式方案比较、调查工作（地形测量、地质勘测、水文资料、外部条件）

初步设计：

设计任务书是进行初步设计的依据。

初步设计的目的是在设计任务书的技术围提交一份供比选的建桥项目文件。

初步设计的重点是在桥式方案和结构总体构思方面。

包括：

平面布置、立面布置、断面布置。

在初步设计阶段进行的勘测工作成为“初勘”。

技术设计：

技术设计的主要容－对选定的桥式方案中的各个结构总体的、细部的技术问题作进一步研究解决，对结构各部分的设计提出详尽的设计图纸，包括结构断面、配筋、构造细节处理、材料清单及工程量等。

技术设计阶段要进行补充勘探（简称“技勘”）

施工设计：

容包括结构设计计算（具体细节），绘制能让施工人员按图施工的施工详图等

在施工设计阶段还要进一步根据施工需要进行补充钻探（称“施工钻探”）

第三章

1、作用：

一类是直接施加于结构上的外力，如自重、车辆、人群等，称为荷载；

另一类不是以力的形式施加于结构，其产生的效果与结构本身及结构所处环境等有关，如基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等。

作用的种类、形式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁建设的投资，也关系到桥梁的安全。

2、作用分类

公路桥梁：

永久作用（设计基准期，其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的作用），包括结构重力、预加力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩和徐变作用、水的浮力、基础变位作用。

可变作用（设计基准期，其量值随时间变化，且其变化与平均值相比有不可忽略的作用），包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度作用、支座摩阻力。

偶然作用（设计基准期不一定出现，但一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用力），包括地震作用、传播或漂流物的撞击作用、汽车撞击作用。

铁路桥梁：

主力：

包括恒载（结构自重，预加应力，混凝土收缩和徐变，土压力，静水压力及浮力，基础变位），活载（列车竖向静活载，公路竖向静活载，离心力，列车竖向动力作用，列车活载产生的土压力，人行道荷载）。

附加力：

制动力或牵引力，风力，列车横向摇摆力，流水压力，冰压力，温度变化的影响，冻胀力）。

特殊荷载：

船只活排筏撞击力，地震力，施工荷载。

3、作用代表值

标准值：

各种作用的基本代表值，可根据作用在设计基准期最大值概率分布的某一分位值确定。

频遇值：

可变作用的一种代表值，足够长观测期，作用概率分布的0.95分位值确定。

用于正常使用极限状态短期效应组合设计。

准永久值：

可变作用的另一种代表值，足够长的观测期，作用概率分布的0.5分位值确定。

用于正常使用极限状态长期效应组合设计。

永久作用——标准值

可变作用——标准值、频遇值、准永久值

偶然作用——标准值

铁路桥梁——基于容许应力，只取标准值

4、设计基准期：

在确定某些作用的标准值时，需要人为事先规定的基准时间参数。

对桥梁结构，通常取100年。

设计基准期≠结构使用寿命。

5、汽车荷载：

车道荷载和车辆荷载。

车道荷载由长度不限的均布荷载和一个集中荷载组成，它是一个基于现场测定及作用效应分析的虚拟荷载。

6、横向和纵向的折减的定义和原因。

横向折减：

在多车道（或多线）桥梁上行驶的车辆活载使桥梁结构产生某种最大作用效应时，不同车道上的车辆活载同时处于最不利位置的可能性大小。

显然，车道数越多，可能性越小。

但在桥梁设计中，为方便计，各个车道上的车辆活载都是按最不利位置布置的，因此，就应根据上述可能性的大小对总的车辆活载（或作用效应）进行折减。

纵向折减：

在制定车道荷载标准时，采用了自然堵塞的车间间距；

在确定荷载大小时，采用了重车居多的调查资料。

但对大跨径桥梁，随着跨径的增加，实际通行车辆出现上述情况就会逐步缓解。

因此，需对汽车荷载（或其效应）按跨度进行折减。

对于铁路桥梁，仅考虑横向折减。

7、车辆活载的加载

加载：

按最不利位置布置标准活载，通过结构分析计算桥梁活载效应（力、应力、和位移、变形等）的最不利值。

一般做法是：

先计算结构力及位移影响线，然后布载并加载。

8、冲击力：

车辆活载以一定的速度在桥上行驶时，会使桥梁发生振动，产生竖向动力作用。

这种动力作用会使桥梁的力和变形较静活载作用时大。

这种现象成为冲击作用。

冲击作用的大小用冲击力加以衡量。

冲击力与结构刚度有关，刚度越小，对动荷载的缓冲作用越强。

目前通过结构动力学和桥梁动载试验的基础上提出近似计算公式，把动力问题简化成静力问题来处理。

9、作用效应组合：

各种作用效应的取舍以及各种作用效应对结构的共同效果（叠加值）。

原则是只涉及结构上可能同时出现的作用效应，并以桥梁在施工或运营时可能出于最不利受力状态。

10、作用效应：

结构对所受作用的反应，如弯矩、位移等。

第四章

1、桥面构造作用：

是直接与车辆、行人接触的部分，它对桥梁的承重结构起保护作用，并满足桥梁的使用、布局和美观要求。

2、桥面组成

公路桥面：

桥面铺装、排水防水系统、人行道、缘石、栏杆、灯柱、安全护栏和伸缩装置等。

铁路桥面：

括钢轨、轨枕、道碴、挡碴墙、泄水管、人行道、栏杆和钢轨伸缩调节器等。

铺设道碴的桥面称为道碴桥面，钢桥桥面一般不铺设道碴，而将钢轨直接铺在纵梁上，称为明桥面。

3、桥面铺装

•桥面铺装的功用

–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分布作用

•桥面铺装的要求

–有一定的强度，防止开裂，并保证耐磨

4、设置桥面纵、横坡的原因和目的是什么？

设置纵坡：

一方面有利于排水，另一方面，是桥梁立面布置所必须。

在平原地区的通航河流上建桥时，为满足桥下通航要求，需要抬高通航孔的桥面高程；

在两岸，则需要将桥面尽快降至地面，以减少桥头引道土方量，缩短桥长，从而节省工程费用，这样，就形成纵坡。

设置横坡，目的在于迅速排水，防止或减少雨水对铺装层的渗透，从而保护行车道板，延长桥梁使用寿命。

•横坡设置型式（一般采用1.5~3%）

–将横坡直接设在墩台顶部

–将横坡直接设在行车道板上

–将行车道板做成倾斜面而形成横坡

5、防水层

•位置－设置在桥梁行车道板的顶面，三角垫层之上

•作用－将透过桥面铺装层或铁路道床渗下的雨水汇集到排水设备（泄水管）排出

•材料要求－不透水，有一定的强度、弹性和韧性，耐蚀性和耐老化性较好

•常用贴式防水层，由两层防水卷材（如油毛毡）和三层粘结材（沥青胶砂）相间组合而成，一般厚1~2cm。

•构造要求－桥面伸缩缝处应连续铺设，不可切断；

桥面纵向应铺过桥台背；

截面横向两侧，则应伸过缘石底面并向上叠起

•铁路桥梁常用的防水层－由两层石棉沥青中夹沥浸制麻布，其上再铺一层沥青混凝土保护层构成

6、伸缩缝的作用和要求

•原因和作用－桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形。

为满足桥面按照设计的计算图式自由变形，同时又保证车辆能平顺通过，就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或桥梁的铰接位置上预留断缝，并在桥面（公路桥是路面，铁路桥是钢轨）设置伸缩装置。

•伸缩缝——为适应材料胀缩变形对结构的影响，而在结构的两端设置的间隙。

•伸缩装置——为使车辆平稳通过桥面并满足桥面变形的需要，在桥面伸缩接缝处设置的各种装置的总称。

•构造要求：

–在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩；

–牢固可靠；

–车辆驶过时应平顺、无突跳与噪声；

–要防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；

–安装、检查、养护、清除污物都要简易方便。

7、伸缩装置类型的选用与伸缩量

•伸缩装置类型的选用，主要取决于桥梁的伸缩量，其

计算公式为：

－以设置伸缩装置时为基准的气温升高伸长量

－以设置伸缩装置时为基准的和气温降低缩短量

－混凝土收缩和徐变量

－计入梁的制造与安装误差的富裕量注意上式是取各项的绝对值之和，不为代数和。

对于大跨度桥梁尚应计入因荷载作用及梁体上、下部温差等所引起梁端转角产生的伸缩变形量。

8、公路桥面伸缩装置分类：

对接式、钢制支承式、橡胶组合剪切式、模数支承式、无缝式

9、为什么人行道的路缘石、栏杆等需每隔一定长度断开？

在桥面伸缩缝竖面，人行道（包括栏杆）必须断开，避免与结构共同受力而破坏。

第五章

1、混凝土简支梁桥的设计与构造特点：

•单孔静定结构，受力明确

•构造简单，易于设计成系列化和标准化，有利于在工厂或工地上广泛采用工业化施工，组织大规模预制生产

•施工方便，装配式的施工方法，可以大量节约模板支架木材，降低劳动强度，缩短工期，显著加快建桥速度

•中小跨径桥梁中应用最广泛的桥型

2、简支梁桥的分类：

板桥：

承重结构是举行截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板；

构造简单，施工方便，建筑高度小；

跨径在10m左右。

肋板式梁桥：

以梁肋（腹板）与顶部钢筋混凝土桥面结合作为承重结构；

结构重力显著减轻；

充分利用了混凝土桥面板的抗压能力和梁肋下部受拉钢筋的作用，使结构构造与受力性能达到较理想的配合；

具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。

Π型：

截面形状稳定，横向抗弯刚度大，梁的堆放，装卸和安装都方便，但构造复杂。

铁路Π型不必加横向联结。

T型：

预制模板较简单，施工也较方便；

由于单片梁易于侧向倾覆，储运时需在两侧加临时支撑。

箱梁桥：

能提供承受正负弯矩的混凝土受压区；

较大的抗弯惯性矩和抗扭刚度，偏心活载作用下各梁肋受力均匀，适合较大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥，和全截面受力的预应力混凝土简支梁桥。

3、装配式梁桥的分块方式

•装配式梁桥预制拼装单元的划分－直接影响到结构受力、构件预制、运输和安装以及拼装接头的施工等问题，也与所选用的横截面型式紧密相关。

•块件划分的一般原则：

􀁣

考虑运输工具和装吊设备的承载能力，装载限界的要求；

􀁤

构造应当简单，并且尽可能少用接头。

􀁥

块件形状和尺寸应力求标准化。

•钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥常用的分块方式有

–纵向竖缝划分

–纵向水平缝划分

–纵横向竖缝划分

4、横隔板的作用：

不仅使两片梁连接后能保持横向稳定性，更重要的是使两片梁在列车荷载作用下能共同分担荷载和防止梁受扭转。

5、T型梁的基本构造及截面尺寸的拟定

构造：

梁肋，翼板，端横隔板，中横隔板，连接构造，路面层，混凝土保护层，防水层，三角垫层，人行道板等。

尺寸拟定：

梁高、梁肋厚度、上翼缘板尺寸，下翼缘板尺寸。

6、预应力混凝土简支梁优点

1、采用高强度钢筋，可节约钢材20－40%；

2、预加压应力大大提高梁体的抗裂性，并增加了梁的耐久性；

3、由于利用高标号混凝土，截面尺寸减小，梁体自重减轻，可以增大跨越能力，也有利于运输和架设；

4、混凝土全截面受压，充分发挥了混凝土抗压性能的优势，也提高了梁的刚度。

7、混凝土简支梁桥的施工方法

施工方法：

就地浇筑和预制安装。

就地浇筑－无需预制场地，不需要大型吊运设备，梁体的主筋也不中断。

但是，需要支架，工期长，施工质量不如预制容易控制，而且对于预应力混凝土梁由于收缩和徐变引起的应力损失也较大。

预制安装－上、下部结构可平行施工，工期短；

混凝土收缩徐变的影响小，质量易于控制；

有利于机械化生产。

但需要设置预制场地和拥有必要的运输和吊装设备，而且当预制块件之间的受力钢筋中断时需要作接缝处理。

8、模板与支架的作用于要求

模板－用于浇筑混凝土，形成结构形状和尺寸的临时性板块结构

支架（赝架）－用于在施工过程中临时支承梁体结构

作用－模板和支架不仅控制梁体尺寸精度，影响施工进度和混凝土浇筑质量，还影响施工安全。

要求－􀁣

具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受施工过程中可能产生的各项荷载；

保证工程构造物的设计形状、尺寸及各部分相互之间位置的正确性；

构造和制作力求简单，装拆既要方便又要尽量减少构件的损伤，以提高装、拆、运的速度和增加周转使用的次数。

9、模板的分类

•按制作材料分类－木模板、钢木结合模板、钢模板；

也可因地制宜利用土模或砖模来制梁。

•按模板的装拆方法分类－零拼式模板、分片装拆式模板、整体装拆式模板等。

10、钢筋、混凝土和预应力的工作

钢筋的工作：

1、钢筋的准备；

2、钢筋弯制成型和接头；

3、钢筋骨架的组成。

混凝土的工作：

混凝土配制、运送、浇筑、养护和拆模。

预应力工作：

1、预应力技术的材料和设备；

2、孔道成型；

3、拉；

4、压浆。

11、简支梁的架设方法

陆地架设法；

浮吊架设法；

架桥机架设法。

12、行车道板的分类

按周边支承情况：

单边支承，两边支承，三边支承，四边支承。

按受力特点：

单向板（长宽比＞2，仅由短跨方向承受荷载，长跨方向只需布置少量构造钢筋），双向板（长宽比＜2，需在两个方向分别配置受力钢筋）

按受力情况：

单向板，悬臂板，铰接悬臂板。

13、板的有效工作宽度的含义，作用和确定方法

含义：

假设只以宽度为a的板来承受车轮荷载，荷载只在a的围有效，且分布均匀。

作用：

既满足了承载要求，又简化了计算。

确定方法：

以车轮荷载产生的板的跨中截面总弯矩除以荷载中心处的弯矩最大值得到的长度。

14、横向分布系数的定义，计算方法和各种方法的共同特点

定义：

在简化分析中，需要考虑将空间荷载转化成平面荷载；

在公路桥梁设计中，通常用一个表征荷载横向分布程度的系数m与车辆轴重的乘积来表示转化后的平面荷载，其中系数m就称为荷载横向分布系数。

计算方法：

（1）杠杆原理法

（2）刚性横梁法

（3）修正的刚性横梁法

（4）铰结板（梁）法

（5）刚结板（梁）法

（6）比拟正交异性板法（G-M法）

共同特点：

从分析荷载在桥上的横向分布出发，求得各梁的荷载横向分布影响线，再通过横向最不利加载来计算荷载横向分布系数m

15、杠杆原理法和刚性横梁法的基本假设

杠杆原理法：

忽略主梁之间横向结构的联系，假设桥面板在主梁上断开并与主梁铰结，把桥面板视作横向支承在主梁上的简支板或悬臂板。

刚性横梁法：

中间横隔梁为刚度无穷大的刚性梁，保持直线形状

16、计算m时的注意事项

•当横截面沿桥纵轴线对称时，只需取一半主梁（包括位于桥纵轴线上的主梁）作为分析对象；

•车辆荷载沿横向的布置（车轮至路缘石的距离，各车横向间距等）应满足有关规定（见右上图）；

•各类荷载沿横向的布置及取舍按最不利原则进行，即所求出的m应为最大值；

•对双车道或多车道桥梁，汽车加载时应以轴重（而不是轮重）为单位，即一辆汽车横向的两个轮重应同时加载或同时不加载；

第六章

1、钢材的基本特点

钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，重量相对较轻，有明显的屈服台阶。

2、钢桥的基本特点

①构件特别适合用工业化方法来制造，便于运输，工地的安装速度也快，因而钢桥的施工工期较短；

②钢桥在受到破坏后，易于修复和更换；

③耐火性差、易锈蚀，铁路钢桥采用明桥面时噪声大，维护费用高。

3、简述钢桥的连接方式和栓焊连接的含义

连接方式：

铆接、焊接、栓接

栓焊连接：

工厂（板件的）连接采用焊接，工地（杆件的）连接采用高强度螺栓。

4、铁路钢板梁桥的分类和特点

上承式板梁桥：

跨度小于40m左右时，钢板梁桥比钢桁梁桥经济，因此，小跨度的钢桥常用板梁桥。

上承式板梁桥的构造较简单，钢料也较省，可以整孔装运，整孔架设，因此，它是用得最多的一种钢板梁桥。

下承式板梁桥：

–建筑高度h（自轨底至梁底）小；

–用料较多（增加了桥面系），制造也费工；

–由于较宽而无法整孔运送，增加了装运和架梁的工作量

结合梁桥：

混凝土桥面板参加钢板梁上翼缘承受压应力的工作，提高了桥梁抗弯强度，从而可以节省用钢量或降低建筑高度。

5、钢桁梁桥的组成

组成－桥面、桥面系、主桁、联结系和支座

􀂋

桥面－明桥面（正轨、护轨、桥枕、护木、钩螺栓及人行道）

桥面系－纵梁、横梁及纵梁间的联结系

主桁－由上弦杆、下弦杆、腹杆（斜杆，竖杆）及节点组成，是主要承重结构

联结系－水平纵向联结系（简称平纵联，分上平纵联，下平纵联），横向联结系

支座－多采用钢支座，见第七章

传力途径－竖向：

纵