桥梁工程笔记.docx

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桥梁工程笔记

说明：

“■”标注的内容为必背的概念性内容；

“□”标注的内容为理解性内容；

“☆”标注内容为重要计算，计算过程仅供参考

“【】”标注的内容为书上相关内容，仅供参考。

第一章

■计算跨径

桥梁结构相邻两个支座中心之间的距离称为计算跨径。

■标准跨径

两桥墩中线距离或桥墩中线与台背前缘间的距离称为标准跨径。

■桥梁全长

对于梁式桥，梁桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离（无桥台桥梁为桥面系长度）称为桥梁全长，简称桥长。

■净跨径、总跨径

设计水位上，桥梁两桥墩（桥墩与桥台）之间的净距称为桥梁的净跨径。

各孔净跨径的总和称为总跨径，它反映了桥梁的泄洪能力。

■桥梁建筑高度

桥面至桥跨结构最下缘的高差称为桥梁建筑高度。

■桥下净空高度

设计水位或设计通航水位与桥跨结构最下缘之间的高差称为桥下净空高度。

■桥梁高度

桥面与低水位之间的高差，或桥面与桥下线路路面之间的距离称为桥梁高度。

【反映施工难易程度】

□桥梁体系及特点

①梁式桥：

在竖向荷载作用下，支座只产生竖向反力，桥跨结构承受弯矩和剪力，以受弯为主。

【简支梁中小跨径，连续梁大跨径】

②拱式桥：

在竖向荷载作用下，存在水平反力（拱脚推力），桥跨结构（主拱）以受压为主，同时也承受弯矩与剪力。

【地基条件较好条件时，500m以下可作为比选方案】

③刚构桥：

梁（板）与墩台（立柱或竖墙）刚性连接，在竖向荷载作用下，柱脚有水平反力和支承弯矩，梁部主要受弯，但较同跨径简支梁小。

【适合于大跨高墩桥】

④悬索桥：

又称吊桥，主要由缆索、吊杆、锚定、桥塔和加劲梁组成，自重轻。

【常用于建造跨越江、河、海的特大桥】

⑤斜拉桥：

由斜拉索、塔、主梁组成，属组合体系桥梁。

【不需要笨重的锚固装置，抗风能力优于悬索】

⑥组合体系桥：

有不同桥梁体系组合而成，结合优点，互补不足。

■桥梁之最

①最大跨度拱桥——朝天门大桥

②最大跨度斜拉桥——苏通大桥

③最大跨度悬索桥——明石海峡大桥

■桥梁设计基本原则

安全、适用、经济、美观。

详见P11。

■桥梁标高确定

桥梁标高的确定主要考虑三个因素：

路线纵断面设计要求、排洪要求、通航要求。

■桥梁纵坡布置

公路桥梁上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%；位于市镇混合交通繁忙处的，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。

■公路桥梁结构上的作用

现行《桥规》（JTGD60）将结构上的作用分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。

作用细分详见P19表1.7。

■公路桥梁结构的设计基准期为100年。

☆汽车荷载计算

汽车荷载包括车道荷载和车辆荷载，分为公路-Ⅰ级和公路-Ⅱ级两个等级。

【车道荷载和车辆荷载是对桥梁不同部分的不同计算方法，所以不能够叠加；车道荷载用于桥梁结构的整体计算，而车辆荷载用于桥梁结构的局部计算。

汽车荷载的等级则根据桥梁所在道路的等级及重要性划分，一般高速公路和一级公路为公路-Ⅰ级，二、三、四级公路为公路-Ⅱ级。

】

①车道荷载

车道荷载由一个均布荷载和一个集中荷载组成。

均布荷载满布于使结构产生最不利效应的影响线上，集中荷载只作用于相应影响线中的一个最大值点处。

②车辆荷载

公路-Ⅰ级与公路-Ⅱ级采用相同的车辆荷载。

当横向车道数大于两车道时，应考虑横向折减。

（乘以横向折减系数，见表1.12）；

当桥梁涉及跨度大于150m时，应考虑纵向折减。

（乘以纵向折减系数，见表1.13）

□冲击系数

现行规范用汽车荷载标准值乘以冲击系数来考虑汽车荷载的冲击力。

冲击系数与桥梁的基频有关，而可由经验公式或有限元分析取定。

【当<1.5Hz时，；当1.5Hz≤≤14Hz时，；当>14Hz时，】

□人群荷载

≤50m，=3.0kN/m2

≥150m，=2.5kN/m2

在50~150m之间，按线性内插计算。

行人密集地区取规定值的1.15倍，专用人行桥梁取3.5kN/m2。

□汽车制动力

按加载长度内车道荷载的10%计。

同时，公路-Ⅰ级不小于165kN，公路-Ⅱ级不小于90kN。

同向双车道为单车道2倍，三车道为2.34倍，四车道为2.68倍。

□作用效应组合与设计状况

公路桥梁结构的作用效用组合分为承载能力极限状态组合和正常使用极限状态组合。

公路桥梁结构的设计状况分为持久状况、短暂状况和偶然状况。

①在持久状况下，必须进行承载能力极限状态组合和正常使用极限状态组合。

【持久状况是指桥梁建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的作用的使用状况。

】

②在短暂状况下，只进行承载能力极限状态组合，必要时才进行正常使用极限状态组合。

【短暂状况是指桥梁结构只承受临时性作用的施工阶段状况。

】

③在偶然状况下，只需进行承载能力极限状态组合。

【偶然状况是指桥梁使用过程中可能偶然出现的状况，如罕遇地震。

】

☆作用效用组合计算

①承载能力极限状态组合

承载能力极限状态组合又分为基本组合和偶然组合。

（1）基本组合

参数具体意义见P27。

.

（2）偶然组合

需根据具体规范，略。

②正常使用极限状态组合

正常使用极限状态组合又分为短期效应组合和长期效应组合。

（1）短期效应组合

（2）长期效用组合

参数具体意义见P28。

.

第二章

■混凝土梁桥桥面构造

混凝土梁桥的桥面构造通常包括：

桥面铺装、防水与排水系统、桥面伸缩缝、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏和照明灯柱等。

■桥面铺装的作用

①保护作用：

防止车轮直接磨损属于主梁整体部分的行车道板，防止主梁遭受雨水的侵蚀。

②分布作用：

桥面铺装能对集中荷载起到一定的分布作用。

□桥面横坡的设置

桥面横坡通常有三种设置形式：

①墩台顶部做成双向倾斜，桥梁上部结构也做成双向倾斜，铺装层在整个桥宽上做成等厚。

②在行车道板上先铺设一层厚度变化的混凝土三角垫层，再铺设等厚的铺装层。

③直接将行车道板做成双向横坡。

图见P35。

■桥面铺装的类型

高速公路和一级公路上的特大桥、大桥和桥面铺装宜采用沥青混凝土。

沥青混凝土桥面铺装应由黏结层、防水层及沥青表面层组成。

【高速公路、一级公路的沥青混凝土铺装层厚度为70~80mm，必要时可增至100mm；二级及二级以下公路为50~80mm。

在桥梁设计时，一般不考虑桥面铺装参与受力，但桥面铺装采用水泥混凝土，且能保证铺装层与行车道板紧密结合时，除去磨损部分的铺装层混凝土可计算在行车道的厚度内。

】

■防水层作用

防水层的作用是将透过铺装层渗下的雨水汇集于排水系统（泄水管）排出。

桥面的防水层设置在桥面铺装层下面。

排水系统

排水系统主要由设置桥面横纵坡及一定数量的泄水管等组成。

□伸缩缝的要求

①能够满足桥梁自由伸缩的要求，保证有足够的伸缩量。

②伸缩装置牢固可靠，与桥梁结构连为整体，抗冲击，经久耐用。

③桥面平坦，行驶性良好，车辆驶过时应平顺，无突跳和噪声。

④具有能够安全防水和排水的构造，有效防止雨水渗入。

⑤能有效防止垃圾渗入阻塞。

对于敞露式的伸缩缝要便于检查和清除缝下沟槽的污物。

⑥构造简单，施工、安装方便，且养护、修理与更换方便。

⑦经济价廉。

■伸缩缝的变形量

伸缩缝类型的选择主要依据伸缩缝的变形量，而主要由以下几部分组成：

①温度变化引起的伸长量和缩短量

②混凝土徐变与干燥收缩引起的缩短量

③安全富余量

□伸缩缝的类型

见P39~P42。

■护栏的作用

护栏的主要作用在于封闭沿线两侧，不使人畜与非机动车辆闯入公路；诱导视线，起到一些轮廓标的作用，使车辆尽量在路辐之内行驶，并给驾驶员以安全感；同时还具有吸收碰撞能量、迫使失控车辆改变方向并使其恢复到原有行驶方向，防止其越出路外或跌落桥下的作用。

第三章

■简支板桥跨径规定

《桥规》规定：

钢筋混凝土简支板桥的标准跨径不宜超过13m，预应力混凝土板桥的标准跨径不宜超过25m。

■装配式板的横向连接

为了使装配式板块在横向连成整体，共同承受车辆荷载，必须在板块之间设置强度足够的横向连接。

装配式板的横向连接方法有企口混凝土铰和钢板焊接两种，其中，以企口混凝土铰连接应用最为广泛。

第四章

□实用空间计算原理

实用空间计算原理其实质是将梁式桥内力影响面近似分离为两个单值函数的乘积，即，其中为单梁沿纵向的内力影响线，为荷载沿横向分布的影响线，可看作是分配到某根梁上的荷载值。

■荷载横向分布系数

荷载横向分布系数m即车辆荷载或车道荷载在横向上分配给某根主梁的最大比例。

■荷载横向分布系数的影响因素

荷载横向分布系数主要与结构的横向连接刚度有关，横向刚度越大，分布作用越明显，主梁负担也趋于均匀。

■单向板

长宽比大于等于2的周边支承板，可看作仅由短跨支承。

■双向板

长宽比小于2的周边支承板。

■板的荷载分布宽度

板在局部分布荷载下，不仅直接承压的板条受力，其邻近的板条也参与工作。

荷载分布宽度（又称有效工作宽度）即为板条所受的总弯矩与荷载中心处最大弯矩之比，，在该长度范围内的板条可看做共同受力。

□杠杆原理法

适用范围：

适用于计算靠近支点处的荷载横向分布系数，或双主梁桥、横向联系很弱的无中间横隔梁的桥的荷载横向分布系数。

基本假设：

桥面板与主梁断开，直接搁置在主梁上，按简支梁分配荷载。

基本原理：

按简支梁支反力求解。

方法步骤：

①按简支条件画出指定梁的反力影响线。

②按最不利位置布置车辆荷载。

【车辆荷载见第一章，一般布置于最边缘位置】

③求各集中力作用点的影响线竖标值。

【均布荷载可用合力代替，也可用集度乘上面积】

④求和得到横向分布系数。

【车辆荷载人群荷载】

□偏心压力法

适用范围：

横梁刚度很大，主梁扭转刚度很小，具有可靠横向连接且宽跨比小于或接近0.5的桥

基本假设：

将桥梁看做由主梁和横隔梁组成的梁格体系，主梁对横梁起弹性支承作用，横隔梁刚度无限大，忽略主梁抗扭刚度。

基本原理：

①单位荷载作用于第k号梁，在第i号梁产生的反力为。

为第i号梁轴线到桥中线的距离，i、k同侧时取正号，异侧时取负号。

当各梁等刚度时

②由力的互等定理可知，单位荷载作用于某梁时各梁的反力值，即等于单位荷载作用于各梁处该梁的反力值。

故只要求出单位荷载作用于某梁时的反力图，即为该梁的反力影响线图。

③偏心压力法所得反力影响线为直线，故仅需求出两点即可作出。

方法步骤：

①等刚度求；不等刚度求、

②求出单位荷载作用于指定梁（i梁）时，最左边（m梁）和最右边（n梁）两根梁的反力值和，连成直线即得反力影响线。

③按最不利位置布置车辆荷载。

④求各集中力作用点的影响线竖标值。

⑤求和得到横向分布系数。

□修正偏心压力法

适用范围：

横梁刚度很大，考虑一定的主梁抗扭刚度。

基本假设：

与偏心压力法相同，但计入主梁抗扭刚度影响。

基本原理：

考虑主梁抗扭刚度后，只需在各梁反力的第二项乘上修正系数即可，即。

抗扭修正系数只取决于结构的几何尺寸和材料特性。

当梁宽度一定时，跨度越大，越小；当梁跨度一定时，宽度越小，越小。

【主梁不等刚度时，主梁等刚度时】

方法步骤：

①等刚度求；不等刚度求、

②应用修正后的公式，求出单位荷载作用于指定梁（i梁）时，最左边（m梁）和最右边（n梁）两根梁的反力值和，连成直线即得反力影响线。

③按最不利位置布置车辆荷载。

④求各集中力作用点的影响线竖标值。

⑤求和得到横向分布系数。

□铰接板法

适用范围：

由于计算纵向企口缝连接的装配式板桥，以及仅在翼板间用焊接钢板或伸出交叉钢筋连接的无中间横隔梁的装配式