桥梁的组成和分类Word下载.docx

1、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 5 m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

2、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

3、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

4、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

5、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 100L 40中桥30L1008 L 30L 820 L40小桥5 L20涵洞L5（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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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 5l 45l 20l 701.301.001.20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、

11、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

12、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=CP C=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

13、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2300kg/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：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

14、相组合。组合：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：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：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：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

15、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

16、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

17、。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

18、 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

19、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

20、 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，

21、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

22、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。

23、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 1/141/18，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

24、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。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 1.21.5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。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

25、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。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

26、，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。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 0.160.36m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。钢筋一般采用级，当做成预应力混凝土板时，也可用级钢筋作预应力主筋，以代替级钢筋。B空心矩形板桥