桥涵工程教材.docx
《桥涵工程教材.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《桥涵工程教材.docx（45页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
桥涵工程教材
单元1桥型结构的认知
任务一公路桥梁的基本建设程序
我国公路桥梁建设的基本程序一般为：
建设单位立项意向—预可行性研究（上报项目建议书）—相关主管部门批复项目建议书—工程可行性研究—可研报告评估—上报、批复、下达计划任务书—（一、二、三阶段）施工图设计—列入年度计划—施工—竣工验收—交付使用，如下图所示。
图1-1-1设计阶段与建设程序关系图
1.桥梁建设的前期工作
“预可”及“工可”报告是桥梁建设前期的主要成果，也是项目申请立项最重要的依据，一般由业主委托具有咨询资质的设计单位编制完成。
“预可”阶段着重研究建桥必要性、经济可行性问题，争取立项成功。
该阶段的成果为“xx工程预工程可行性研究报告书”（简称“预可报告”），报告从经济、政治、国防等方面，详细阐明建桥理由和工程建设的必要性和重要性，同时初步探讨技术上的可行性。
因而在“预可报告”中，应编制几个可能的桥型方案，并对工程造价、资金来源、投资回报等问题也应有初步估算和设想。
“工可”阶段，着重研究和制订桥梁的技术标准，包括：
设计荷载标准、桥面宽度、通航标准、设计车速、桥面纵坡、桥面平、纵曲线半径等；同时，还应与河道、航运、规划等部门共同研究和共同协商来确定相关的技术标准。
在“工可”阶段，应提出多个桥型方案，并按交通部《公路基本建设工程投资估算编制办法》估算造价，对资金来源和投资回报等问题应基本落实。
2.阶段设计
公路桥梁一般采用两阶段设计，即初步设计、施工图设计；对于技术复杂的特大桥、互通式立交或新型桥梁结构，可采用三阶段设计，即初步设计、技术设计、施工图设计；对结构简单、技术成熟的桥梁，如农村公路上的独立桥梁，采用一阶段设计，即施工图设计；
初步设计应根据批复的可行性研究报告、测设合同和初测、初勘或定测、详勘资料编制。
初步设计的目的是通过对多个桥型方案的比选后，确定和推荐最优设计方案，报上级审批。
在编制各个桥型方案时，应提供平、纵、横断面布置图，标明主要尺寸，并估算工程数量和主要材料数量，提出施工方案的意见，编制设计概算，提供文字说明和图表资料。
初步设计经批复后，则成为施工准备、编制施工图设计文件和控制建设项目投资等的依据。
技术设计应根据初步设计批复意见、测设合同的要求，对重大、复杂的技术问题通过科学试验、专题研究、加深勘探调查及分析比较，进一步完善批复的桥型方案的总体和细部各种技术问题以及施工方案，并修正工程概算。
施工图设计应根据初步设计（或技术设计）批复意见、测设合同，进一步对所审定的修建原则、设计方案加以具体深化。
各构件进行详细结构计算，确保强度、稳定、刚度、裂缝、构造等满足规要求，绘制可满足施工的设计详图，编制施工图预算。
[填空1-1]
1.桥梁项目决策阶段的依据是和；
2.工程项目的三阶段设计是指、、，公路项目中较长采用的是、；
3.“预可”阶段着重研究、问题，争取立项成功。
4.工可阶段，着重研究和制订桥梁的，包括：
、、、（至少填3项），应提出多个桥型方案，并按交通部《公路基本建设工程投资估算编制办法》估算造价，对和问题应基本落实。
[简答1-1]
1.省果洛州农村公路上有一独立桥梁，桥面宽度为：
净7.0m+2x0.5m，上部结构拟采用4-16m钢筋混凝土T梁，下部采用重力式桥墩、U台，基础采用扩基，桥梁位于直线上，如图1-2-1所示。
问：
（1）该桥设计采用几阶段设计？
2.通大桥是我国跨度最大的斜拉桥，其设计时，应采用几阶段设计？
3.就常规的公路建设而言，是否可以不立项而直接进行建设？
若立项，立项的依据应是什么？
任务二、桥梁的基本组成及主要术语
桥梁由上部结构（桥跨结构）、下部结构（桥墩、桥台、基础）、支座和附属设施（包括桥面系、伸缩缝、桥头搭板、锥形护坡、调治构造物等）四个基本部分组成，如下图所示。
图1-2-1桥面连续的四跨简支梁桥基本组成
图1-2-2拱式桥基本组成
表1-2-1桥梁工程中主要术语及工程意义
序号
术语名称及符号
基本概念
工程意义
1
桥梁全长
（桥长）
有桥台的桥梁：
为两岸桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离；
无桥台的桥梁：
为桥面系的行车道长度；
桥长、桥宽说明桥梁概况的基本指标，反映桥梁规模；
2
净跨径（）
梁式桥：
设计洪水位上相邻两桥墩（或桥台）间的水平净距；
拱式桥：
每孔拱跨两拱脚截面晟低点之间的水平距离；
反映一孔桥梁泄洪能力的大小；
3
总跨径（）
多孔桥梁中各孔净跨径的总和；
用于桥梁布孔时的水文计算，反映其真实泄洪能力；
3
计算跨径（）
设支座的桥梁：
为相邻两支座中心之间的水平距离；
不设支座的桥梁：
为上下部结构的相交面之中心间的水平距离
结构分析计算时，建立计算模型的依据；
4
标准跨径（）
梁式桥：
指两相邻桥墩中线间水平距离或桥墩中线与台背前缘之间的水平距离，也称为单孔跨径；
拱式桥和涵洞：
则是指净跨径；
反映桥梁的技术复杂程度，现行设计规中划分大、中、小桥及涵洞的依据；
5
多孔跨径总长（）
不考虑两岸桥台侧墙长度在的桥梁标准跨径的总长度；
现行设计规中划分大、中、小桥的依据；
6
桥下净空高度
设计洪水位或计算通航水位与桥跨结构最下缘之间的高差，应满足排洪、通航或通车要求；
桥面标高据此而定，是桥梁是否安全的主要指标；
7
桥梁建筑高度
上部结构底缘至桥面顶面的垂直距离，如图1-2中的h；线路定线中所确定的桥面高程，与通航（或桥下通车、人）净空界限顶部高程之嫠，称为容许建筑高度。
桥梁建筑高度大于容许建筑高度。
桥梁高度减去桥梁建筑高度后，可以真实反映桥梁下部净高度；
8
桥梁高度
指桥面路拱中心顶点到低水位或桥下线路路面之间的垂直距离。
9
净矢高（）
指拱桥从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点
连线的垂直距离；
反映拱桥的泄洪能力；
10
计算矢高（）
指从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离；
拱桥做结构分析计算时，建立计算模型的依据；
11
矢跨比（）
指拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高与计算跨径之比，也称拱矢度；
反映拱桥受力特性的重要指标，桥梁计算中作用显著；
注：
1.根据《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2004）3.2.5条，当标准设计或新建桥涵跨径在50m及以下时，宜采用标准化跨径，其规格有：
0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m，共21种；
2.公路桥涵设计中，使用部颁标准图设计较为普遍；
[填空1-2]
1、桥梁由、、、四个基本部分组成。
[名词解释1-2]
1、标准跨径；2、矢跨比；3、计算跨径；4、净跨径；
[简答1-2]
1、是否所有的桥梁均由四个基本部分组成？
有无例外？
2、某桥址处为单式河床断面（无河滩），宽约56m，设计单位布置桥孔时考虑不压缩河床断面，现有两种方案，试比较其泄洪能力的大小？
（1）上部结构采用3-20m预应力混凝土空心板，下部采用双柱式桥墩（墩宽1.2m，阻水系数1.0）、U台（纵桥向，其侵占河床1.0m）；
（2）上部结构采用4-16m预应力混凝土空心板，下部采用双柱式桥墩（墩宽1.2m，阻水系数1.0）、U台（纵桥向，其侵占河床1.0m）；
任务三、桥梁类型的划分
一、按受力体系进行分类
1.梁式桥：
在竖向荷载作用下无水平反力的结构。
最重要的结构受力构件是“梁”（设计、施工中均以该构件作为重点），梁以受弯为主。
梁式桥主要有简支梁桥、悬臂梁桥、连续梁桥3种桥型。
如下图。
a）单跨及多跨简支梁桥
b）悬臂梁桥
c）等截面连续梁桥
d）变截面连续梁桥
图1-3-1梁式桥
[练习1]：
上图中，从外形上如何区分变截面连续梁桥与连续刚构桥？
如何区分多跨简支梁桥与等截面连续梁桥？
2.拱式桥：
在竖向荷载作用下会产生水平反力的结构，因此对地基要求较高，最好在岩石地基上修建。
最重要的结构受力构件是“拱”（设计、施工中均以该构件作为重点），拱以受压为主，可使用抗压能力较高的圬工材料（如石料、混凝土）和钢筋混凝土等建造。
拱桥设计中应进行“拱轴线的优化”（即保证任意一个拱轴断面上的弯矩最小），施工中应注重“稳定”问题，设置稳定索并进行验算。
a）古代石拱桥的杰出代表—州桥b）至高速路上的特大跨径（主跨146m）石拱桥—丹河大桥
c）长江大桥—1997年6月完成，主跨420m钢筋混凝土劲性骨架拱桥，首届“中国十佳桥梁”之一
图1-3-2拱式桥
3.刚架桥（刚构桥）：
是指梁与立柱（墩柱）或竖墙整体刚性连接的桥梁（图1-3-3），其特点是：
立柱具有相当大的抗弯刚度，故可分担梁跨中正弯矩，达到降低梁高、增大桥下净空的目的。
a）直腿（门形）刚架桥
b）斜腿刚架桥
c）T形刚构桥
d）连续刚构桥
图1-3-3刚架桥
4.悬索桥（吊桥）:
由索（缆索）、塔、锚碇、加劲梁等组成，缆索通常用高强钢丝，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结构。
悬索桥是目前跨越能力最大的桥型，最重要的受力构件是“缆索”，故为柔性结构，如图1-3-4所示。
由于其结构刚度不足，悬索桥较难以满足当代铁路桥梁的要求。
图1-3-4悬索桥
5.组合体系桥：
指由拉、压、弯等几个基本受力体系的结构组合而成的桥梁。
a）梁、拱组合体系b）梁、拱组合体系c）压、拉、弯组合体系
d）市海湖桥—柔性系杆刚性拱桥e）市昆仑桥—独塔双层斜拉桥
图1-3-5组合体系桥
二、按用途分类
有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、农桥、人行桥、水运桥（渡槽）、管线桥。
公铁两用桥—长江大桥渡槽桥（过水桥）
图1-3-6桥梁用途划分
三、按上部结构行车道位置划分
这种提法在拱桥中较常见，桥梁分为分为上承式、中承式、下承式3种，见下图所示。
a）上承式拱b）中承式拱c）下承式拱（系杆拱）
图1-3-7拱桥按行车道位置划分
a）市仁怀盐津河大桥—桁架拱桥（桥梁独创桥型）b）下承式提篮拱
图1-3-8上承式拱、下承式拱示意
四、特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞的划分
按桥梁多孔跨径总长和单孔跨径来进行划分，见下表
桥梁涵洞分类（摘自《公路桥涵设计通用规》（JTGD60-2004）表1.0.11）
桥涵分类
多孔跨径总长（m）
单孔跨径（m）
桥涵分类
多孔跨径总长（m）
单孔跨径（m）
特大桥
L＞1000
LK＞150
小桥
8≤L≤30
5≤LK＜20
大桥
100≤L≤1000
40≤LK≤150
涵洞
—
LK＜5
中桥
30＜L＜100
20≤LK＜40
[填空1-3]
1、桥梁按照受力体系分为、、、、五种类型。
2、按上部结构行车道位置划分，桥梁分为分为、、3种。
[简答1-3]
1、某单孔钢筋混凝土箱型拱桥，净跨径为65m，该桥为中桥还是大桥？
2、某7-20m预应力混凝土空心板桥，该桥多孔跨径总长、单孔跨径分别是多少？
该桥为中桥还是大桥？
3、下面为2座桥的桥梁桥型布置图，试回答以下问题？
（1）该桥桥梁全长、净跨径、总跨径、标准跨径、多孔跨径总长、桥下净空高度分别是多少？
（2）该桥是大桥、中桥、还是小桥？
任务四、各类桥型的适用条件及桥型方案的选择
在工程可行性研究中，往往需要考虑业主委托、现场地形地质条件、施工条件等因素，按安全、经济、耐久、适用的原则来拟定桥型方案。
一、大跨度桥梁
根据我国公路桥梁建设的实践
升级会员 