桥梁的组成和分类Word下载.docx
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矢度，它是反映拱桥受力特性的一个重要指标。
拱
此外，我国《公路工程技术标准》中规定，对标准设计或新建桥涵路
径在60m以下时，一般均就尽量采用标准跨径。
对于梁式桥，它是指两相
邻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。
涵洞是用来宣汇路堤下水流的构造物。
为了区别于桥梁《公路工程技
术标准》中规定，凡是多孔路径的全长不到8m和单孔跨径不到5m的泄水
结物，均称为涵洞。
二、桥梁的主要类型
（一）桥梁的基本体系
结构工程上的受力构件，总离不开拉、压和弯三种基本受力方式。
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种组合。
1.梁式桥
梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。
由于外力（恒载
和活载）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来建造。
目前在公路上应用最广的是预制装配式的钢筋混凝土简支梁桥。
但其常用
跨径在25m以下。
当跨度较大时，为了达到经济省料的目的，可根据地质
条件等修建悬臂式或连续式的梁桥。
对于很大的跨径，以及对于承受很大
荷载的特大桥梁可建造钢桥或高强度材料的预应力混凝土梁桥。
2.拱式桥
拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。
这种结构在竖向荷载作用下，
桥墩或桥台将承受水平推力。
这种结构在竖向荷
载作用下，桥墩或桥台将
承受水平推力。
同时，这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈（或拱
肋）内弯矩作用。
因此，与同跨径的梁相比，拱弯矩和弯形要小得多。
鉴
于拱桥的承重结构以受压为主，通常就可用抗压能力科学家的圬工材料（如
砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。
拱桥的跨起能力很大。
3.刚架桥
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架
结构，梁和柱的连接处具有很大的刚性。
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，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。
因此，
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要比一般梁
桥的小。
4.吊桥
传统吊桥均用悬挂在两塔架上的强大缆索作为主要承重结构。
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。
吊桥的自重小，结构刚度差，在车辆动荷载作用下有较大的变形和振
动。
5.组合体系桥
根据受力特点，由几个不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系
桥。
组合体系桥的种类很多，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。
组合体桥梁一般都可用钢筋混凝土来
建造，对于大跨径桥以采用预应力混凝土或钢材修建为宜。
（二）桥梁的其他分类简述
除了上述按受力特点分成不同的结构体系外，人们还习惯地按桥梁的
用途、大小规模和建桥材料等其他方面来进行分类：
（1）按用途来划分，有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人
行桥、运水桥（渡槽）及其他专用桥梁（如通过管路、电缆等）。
（2）按桥梁全长和跨径的不同，分为特殊大桥、大桥、中桥和小桥。
《公路工程技术标准》规定的大、中、小桥划分标准如表：
桥涵分类
特大桥
大桥
多孔跨径总L（m）
L≥500
单孔跨径L（m）
L≥100
L≥40
中桥
30＜L100
8≤L≤30
L＜8
20L
＜40
小桥
5≤L
＜20
涵洞
L＜5
（3）按主要承重结构所用的材料划分，有圬工桥（包括砖、石、混凝
土桥）、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥和木桥等。
在我国公路上广
泛应用的是钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥和圬工桥。
（4）按跨越障碍的性质可分为跨河桥、跨线桥（立体交驻）、高架桥
和栈桥。
高架桥一般指跨越深沟峡谷以代替高路堤的桥梁。
（5）按上部结构的行车道位置，分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。
桥面布置在主要承重结构之上者称为上承式桥。
桥面布置在承重结构之下
的称为下承为下承式桥。
桥面布置在桥跨结构高度中间的称为中承式桥。
上承式桥的构造简单，施工方便，而且其主梁或拱肋等的间距可按需
要调整，以求得经济合理的布置。
一般来说，上承式桥梁的承重结构宽度
可做得小些，因而可节约墩台圬工数量。
此外，在上承式桥上行车时，视
野开阔、感觉舒适也是其重要优点。
所以，公路桥梁一般尽可能采用上承
式桥。
上承式桥的不足之处是桥梁的建筑高度较大。
在建筑高度受严桥限制的情况下，以及修建上承式桥必须提高路面（或
轨顶）标高而显著增大桥头路堤土方量时，就应采用下承式桥或中承式桥。
对于城市桥梁。
有时受周围建筑物等的限制，不容许过分抬高桥面标高时，
也可修建下承式桥。
按特殊的使用条件分有开合桥、浮桥、漫水桥等。
三、桥梁的设计荷载
（一）规范中有关设计荷载的规定
根据使用任务，桥梁结构除了承受本身自重和各种附加恒载成气侯，
主要是承受桥上各种交通荷载，例如各种汽车、平板挂车、履带车、电车
以及各种非机动车和人群荷载。
通常可以将作用在公路桥梁上的各种荷载和外力归纳成三类：
永久荷
载；
可变荷载；
偶然荷载。
1．永久荷载
永久荷载亦称恒载，它是在设计使用期内，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忽略不计的荷载。
永久荷载包括
结构物自重、桥面铺装、及附属设备的重量、作用于结构上的土重及土侧
压力、基础变位的影响力、水浮力、长期作用于结构上的人工预施力以及
混凝土收缩和徐变的影响力。
结构物的自重和桥面铺装的重量，可按实际体积乘以材料的容重计算。
公路桥结构物的自重往往占全部设计荷载的大部分，占
径愈大所占比例愈高。
30%-60%以上，跨
2.可变荷载
可变荷载为在设计使用期，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荷载。
按其对桥涵结构的影响程度，又分
为基本可变荷载（亦称活载）和其他可变荷载。
桥梁设计中考虑的基本可变荷载有汽车、平板挂车和履带车的车辆荷
载和人群荷载。
同时，对于汽车荷载应计及其冲击力和离心力。
对于所有
车辆荷载尚应计算其所引起的土侧压力。
规范中规定的其他可变荷载包括：
汽车制动力、支座摩阻力、温度影
响力、风力、流水压力和冰压力等。
·
车辆荷载的影响力
车辆荷的影响力包括汽车荷载的冲击力、离心力、车辆荷载引起的土
侧压力（以上属基本可变荷载）和汽车制动（属其他可变苛载）。
（1）.汽车荷载的影响力
车辆以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、车轮不圆以发动机抖
动等原因，会使桥梁结构引起振动，这种动力效应通常称为冲击作用。
在
此情况下，汽车荷载（动荷载）对桥梁结构所引起的应力和变形，要比同
样大小的静荷载所引起的大。
冲击作用是根据在现成桥梁上所做的振动试
验结果分析整理出来的，在设计中可按不同结构种类选用相应的冲击系数。
下表是钢筋混凝土、混凝土和石砌桥涵等的冲击系数
跨径或荷载长度（m）冲击系数（1+
）
结构种类
梁、刚构、拱上构造、桩
式或柱式墩台、涵洞盖板
l≤5
l≥45
l≤20
l≥70
1.30
1.00
1.20
拱桥的主拱圈或拱肋
冲击系数（1+
）是随路径或荷载长度l的增大而减小的，当l在表
列数值之间时，可用直线内插法求得。
鉴于结构物上的填料能起缓冲和扩散荷载的作用，故对于拱桥、涵洞
以及重力式墩台，当填料厚度（包括路面厚度）等于或大于
不计冲击作用。
50cm时，可以
（2）汽车荷载的制动力
制动力是汽车在桥上刹车时为克服其惯性力而在车轮与路面之间发生
的滑动摩擦力（摩擦系数可达0.5以上）。
鉴于一行汽车不可能全部同时刹
车，制动力就并不等于摩擦系数乘桥上全部车辆荷载。
《桥规》规定：
对于
1-2车道，制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重量的
10%计算，
但不得小于一辆重车重量的30%；
对于4车道的桥梁，制动力按上述规定数
值增加一倍。
制动力的方向是行车方向，其着力点在桥面以上1.2m处。
在计算墩台
时，可移至支座中心（铰或滚轴中心）或滑动支座、橡胶支座、摆动支座
的底板面上；
计算刚架桥、拱桥和木桥时，可移至桥面上，但不计因此而
产生的力矩。
（3）离心力
位于曲线上的桥梁，当曲率半径等于或小于250m时，须考虑车辆离心
力的作用。
离心力等于车辆荷载（不计冲击力）乘以离心力系数
C，即
H=CPC=
127R
式中：
——计算车速，以km/h时计；
R——弯道半
径，以m计。
为了计算方便，车辆荷载P通常就采用均匀分布的等代荷载。
多车道
桥的等代荷载亦按规定折减。
离心力的着力点在桥面以上
便也可移至桥面上，但不计由此引起的力和矩）。
（4）车辆荷载引起的土侧压力
1.2m（为计算简
车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按
换算的等代的均布层厚度来计算。
有关桥台的计算宽度或挡土墙的计算长
度可按《桥规》的相应规定来确定。
人群荷载
设有人行道的桥梁，在以汽车荷载计算内力时，应同时考虑人行道上
人群荷载所产生的内力。
一般公路桥梁的人群荷载规定为
2
300kg/m（3000N/m）；
城市郊区行人密集地区一般为350kg/m（3500N/m）。
3.偶然荷载
偶然荷载包括地震力和船只或漂流物的撞击力。
这种荷载在设计使用
期内不一定出现但一旦出现，其持续时间较短而数值很大。
（二）荷载组合
根据各荷载重要性的不同和同时作用的可能性，《桥规》规定了下述五
种荷载组合：
组合Ⅰ：
基本可变荷载（平板挂车或履带车除外）的一种或几种与永
久荷载的一种或几种相组合。
组合Ⅱ：
久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种相结合。
组合Ⅲ：
平板挂车或履带车与结构自重、预应力、土重及土侧压力中
的一种或几种组合；
组合Ⅳ：
久荷载的一种或几种与偶然荷载中的船只或漂流物撞击力相组合；
组合Ⅴ：
结构自重、预应力、土重及土侧压力中的一种或几种与地震
力相组合。
第二章钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥
钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥都是采用抗压性能好的混凝土和抗
拉能力强的钢筋结合在一起建成的。
根据混凝土受预压程度的不同，预应
力混凝土结构又可分为全预应力和部分预应力两种。
前一种在最大使用荷
载下混凝土不出现任何拉应力，后一种则容许了生不超过规定的拉应力值
或裂缝宽度，以此改善使用性能并获得更好的经济效益。
在钢筋混凝土梁
内部分地施加少量预应力以提高梁的裂缝安全度的做法，这就称为
钢筋混凝土结构。
预应力
一．钢筋混凝土梁桥和预应力混凝土梁式桥的一般特点
1.钢筋混凝梁桥的一般特点
钢筋混凝土梁桥的结构本身的自重大，约占全部设计荷载（包括恒载
和活载）的30%～60%。
跨度愈大则自重所占的比值更显著增大。
村料强度
大部分为结构本身的重量所消耗，这就大大限制了钢筋混凝土梁式桥的跨
越能力。
装配式钢筋混凝土简支梁桥，在技术经济上合理的最大跨径约为
20m左右。
悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约为60-70m左右。
2.预应力混凝土梁桥的一般特点
预应力混凝土可看作是一种预先储存了足够压应力的新型混凝土材
料。
对混凝土施加预压力的高强度钢筋（或称力筋），既是加力工具，又是
抵抗荷载所引起构件内力的受力钢筋。
目前，预应力混凝土简支梁的跨径已达50-60m，悬臂梁、连续梁可以
做成更大的跨径，最大跨径已接近250m。
二、梁式桥的主要类型及其适用情况
1.按承重结构的截面形式划分
（1）板桥
板桥的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板，其主
要特点的构造简单，施工方便，而且建筑高度较小。
从力学性能上分析，
位于受拉区域的混凝土材料不但不能发挥作用，反而增大了结构的自重，
当跨度稍大时就显得笨重而不经济。
简支板桥的路径只在
10多米以下。
图2-1-2a表示整体式板桥的横截面，这种板在车辆荷载作用下除了沿
跨径方向引起弯曲受力外，板在横向也发生挠曲变形，因此它是一块双向
受力的弹性薄板。
有时为了减小自重可做成留有圆洞的空心板桥或将受拉
区稍加挖空的矮肋式板桥（图2-2-2b）。
图（2-1-2c）所示为小跨径桥（不
超过8m左右）最广泛使用的装配式板桥。
它由几块预制的实心板各利用板
间企口缝填入混凝土拼连而成。
从结构受力性能上分析，在荷载作用下，
它不是双向受力的整体宽板，而是一系列单向受力的窄板式梁，板与板之
间借铰缝传剪力而共同受力。
对于每块窄板而言，它主要沿跨径方向承弯
曲与扭转。
装配式板桥也可做成横截面被显著控空的空心板桥（图2-1-2d），
以达到减小自重和加大适用路径的目的。
图2-1-2e是一种装配一整全组合
式板桥，它利用一些小型预制构件安装就位后作用底模，在其上再浇筑混
凝土结合成整体。
图2-1-3a和b是现代化高架道路上采用的单波和双波式横截面板桥，
在与柱形桥墩的配合下，桥下净空大，可布置与桥梁同向的线路，造型也
美观，但这种结构的施工较为复杂。
（2）肋板式梁桥
在横截面内形成明显肋形结构的梁桥称为肋板式梁桥，或简称肋梁桥。
在此种桥上，梁肋（或称腹板）与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起作
为承重结构（图2-1-4）。
由于肋与肋之间处于受拉区域的混凝土得到很大
程度的挖空，就显著减小了结构自重。
特别对于仅承受正弯矩作用的简支
梁来说，既充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力，又有效地发挥了
集中布置在梁肋下部的受力钢筋的抗拉作用，从而使结构构造与受力性能
达到理想的配合。
与板桥相比，对于梁肋较高的肋梁桥来说，由于混凝土
抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大，因而肋梁桥也具有更大的抵抗荷载
弯矩的能力。
目前，中等跨径（13-15m以上）的梁桥通常多采用肋板式梁
装配式肋梁桥，考虑到起重设备的能力，预制和安装的方便，一般采
用主梁间距在2.0m以内的多梁式结构。
图2-1-4c是目前我国最常用的装
配式肋梁桥（也称装配式T形梁桥）的横截面。
在每一预制T梁上通常设
置待安装就位后相互连接用的横隔梁，藉以保证全桥的整体性。
在桥上车
辆荷载作用下，通过横隔梁接缝处传递剪力和弯矩而使各
T形梁共同受力。
（3）箱形梁桥
横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥简称为箱形梁桥。
这种结构除了
梁肋和上部翼缘板外，在底部尚有扩展的底板，因此它提供了能了承受正、
负弯矩的足够的混凝土受压区。
箱形桥的另一重要特点，是在一定的截面
面积下能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度也特别大，在偏心活载作用
下各梁肋的受力比较均匀。
因此箱形截面能适用于较大跨径的悬臂梁桥和
连续梁桥，也可用来修建全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。
显
然，对于普通钢筋混凝土简支梁桥来说，底板除徒然增加自重外并无其他
益处，故不宜采用。
2.按承重结构的静力体系划分
（1）简支梁桥
简支梁桥是使用最广泛、构造最简单的梁式桥。
简支梁司静定结构，
且邻桥孔各自单独受力，故最易设计成各种标准跨径的装配式构件。
（2）连续梁桥
这种体系的结构的主要特点是：
承重结构（板、T形梁或箱梁）不简断
地连续跨越几个桥孔而形成一超静定结构。
连续孔数一般不宜过多。
当桥
梁跨径较多时，需要沿桥长分建几组（或称几联）连续梁。
连续梁由于荷
载作用下支点截面产生负弯矩，从而是显著减小了跨的正弯矩，这样不但
可减小跨中的建筑高度，而且能节省钢筋混凝土数量，跨径增大时，这种
节省就愈益显著。
连续梁通常适用于桥基十分良好的场合，否则，任一墩
台基础发生不均匀沉陷时，桥跨结构内会产生附加内力。
（3）悬臂梁桥
这种桥梁的主体是长度超跨径的悬臂结构。
仅一端悬出者称为单悬臂
梁，两端均悬出者称为双悬臂梁。
对于较长的桥，还可以借助简支的挂梁
与悬臂梁一起组合成多孔桥。
在力学性能上，悬臂根部产生的负弯矩减小
跨中正弯矩，所以是悬臂梁也与连续相仿。
悬臂梁桥属于静定结构，墩台
的不均匀沉陷不会在梁内引起附加内力。
三．板桥的设计与构造
板桥是小跨径钢筋混凝土桥中最常用的桥型之一。
由于它在建成以后
外形像一块薄板，故习惯称之为板桥。
经过实践板桥的经济合理跨径一般限制在13-15m以下，预应力混凝土
连续板桥也不宜超过35m。
1.板桥的类型及其特点
从结构受力体系来看，板桥可以分为简支板桥、悬臂板桥和连续板桥
等。
（1）简支板桥采用整体式结构时，跨径一般为4-8m，采用装配式结构
时，用预应力混凝土时，其跨径可达16m。
（2）悬臂板桥一般做成双悬臂式结构，中间跨径8-10m，两端伸出的
悬臂长度约为中间跨径的0.3倍，板在跨中的厚度约为跨径的1/14～1/18，
在支点处的板厚要比跨中的加大30%～40%。
（3）连续板桥
连续板桥的特点是板不间断地跨越几个桥孔而形成一个超静定结构体
系。
我国目前修建的连续板桥有三孔、四孔或四孔以上。
但当桥梁全长较
大时，有几孔一联，做成多联式的连续板桥。
连续板桥较简支板桥说来，
具有伸缩缝少，车辆行驶平稳的优点。
由于它在支点处产生负弯矩，对跨
中弯矩起到卸载作用，故可以比简支板桥的跨径做得大一些，或者其厚度
比同跨径的简支板做得薄一些，这一点和悬臂板桥是相同的。
连续板桥的
两端直接搁置在桥台上，不需要设置搭板，避免了像悬臂板桥所出现的车
辆上桥时对悬臂端的冲击。
①整体连续板桥
当采用就地浇筑混凝土时，连续板桥可以做在变厚度的，支点截面的
厚度较大，约为跨中截面板厚h的1.2～1.5倍。
这不但是为了使之能承受
较大的负弯矩，而且也可进一步减小跨中的板厚，甚到达到
h=1/30l,l为
中跨跨长。
②装配式连续板桥
采用装配式结构是对板的自重为简支与对活载为连续的装配方案，它
既保持简支板施工简便的优点，又吸取了连续结构可减小荷载弯矩的长处，
只是需要将跨中受力钢筋在靠近板端处弯起，并伸至接头处与相邻块件的
同类钢筋焊接，在架设板段时，类似于两边孔为单悬臂，中孔带挂梁的悬
臂体系。
接头可以布置在连续梁的恒载弯矩接近为零或较小的位置处，不
足的是需要在接头搭设临时支架来浇筑接头混凝土。
③装配式撑架连续板桥
具有装配式板桥施工简便的特点，建成以后在受力上兼有连续板和拱
式推力结构的特点。
这种结构与同跨径的简支板或简支梁相比，其圬工数
量和钢材用量都有显著地降低，且其建筑高度小，只有
30cm。
上述的各种连续板桥，由于是超静定结构，对于支座沉陷比较敏感，
容易导致产生附加内力，因此对地基条件及施工质量给予足够的重视。
2.简支板桥的构造
①整体式板桥的构造
整体式板桥的横截面一般都设计成等厚度的矩形截面，有进为了减小
自重也可将受拉区稍加挖空做成矮肋式板桥。
对于修建在城市内的宽度，
为了防止温度变化和混凝土收缩而引起的纵向裂纹，以及由于活载在板的
上缘产生过大的横向负弯矩，也可以使板沿桥中线断开，将一桥化为并列
的两桥。
为了缩短墩台的长度，也有将人行道做成悬臂形式从板的两侧挑
出，但这样会带来施工的不便。
整体式板桥的跨径通常与板宽相差不大，
故在车辆荷载作用下实际上处于双向受力状态。
②装配式板桥的构造
我国常用的装配式板桥按其截面形式主要有实心板和空心板两种。
A矩形实心板桥
这种板桥是目前采用最广泛的形式，其跨径通常是不超过
通部颁布的装配式钢筋混凝土实心矩形铰板桥标准图的跨径为
8m。
我国交
1.5m,2.0m,2.5m,3.0m,4.0m,5.0m,6.0m,和8m，板高从0.16～0.36m成净空
为净——7和净——9两种，荷载为汽车——15级，挂车——80和汽车—
—20级、挂车——100两种。
钢筋一般采用Ⅱ级，当做成预应力混凝土板
时，也可用Ⅳ级钢筋作预应力主筋，以代替Ⅱ级钢筋。
B空心矩形板桥
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