橋梁概論與高速鐵路的橋梁主講--劉海波電話-/p>

西南交通大學(xué)1HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)一、橋梁概述二、高速鐵路橋梁類型與特點(diǎn)

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橋梁概論與高速鐵路的橋梁2HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)1橋梁概論2大跨度橋梁的類型與橋例一、橋梁概述3HaiboLiuPhD.SWJTU1.1橋梁術(shù)語基本概念橋梁起源橋梁組成橋梁分類橋梁發(fā)展4HaiboLiuPhD.SWJTU基本概念橋梁供車輛和行人跨越障礙物的建筑工程結(jié)構(gòu)線路跨越障礙的延伸部分或連接部分橋梁工程橋梁建筑的實(shí)體建造橋梁所需的科技知識意義技術(shù)經(jīng)濟(jì)美學(xué)5HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源樹橋：梁橋的雛形6HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源（續(xù)）原始木梁橋天然石梁橋早期石梁橋7HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁起源（續(xù)）世界上最長的天然石拱橋，跨度119.5米，位于美國猶他州國家公園中國最長的天然石拱橋，跨度80米，位于重慶涪陵小溪法國阿爾代什峽谷天然石拱橋8HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁受力9HaiboLiuPhD.SWJTU

橋梁組成上部結(jié)構(gòu)（superstructure），包括橋跨結(jié)構(gòu)，也叫承重結(jié)構(gòu)橋面構(gòu)造（deck）下部結(jié)構(gòu)（substructure），也叫支承結(jié)構(gòu)，包括橋墩與橋臺（abutmentandpier）墩臺基礎(chǔ)（foundation）多種結(jié)構(gòu)形式支座（bearing）附屬結(jié)構(gòu)物10HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)橋梁專業(yè)部分分名詞專用名詞、技技術(shù)術(shù)語主橋：橋梁跨越主要要障礙物（如如通航河道））的結(jié)構(gòu)部分分。引橋：從橋臺至正橋橋的結(jié)構(gòu)部分分，連接主橋橋和兩端道路路?？缍?徑：表示橋梁的跨跨越能力，對對于多跨橋，，最大跨度稱稱為主跨。計(jì)算跨徑：橋跨結(jié)構(gòu)相鄰鄰兩支點(diǎn)間的的距離l1；凈跨徑：設(shè)計(jì)洪水位線線上相鄰兩橋橋墩（臺）間間的水平凈距距L0，各孔凈跨徑徑之和稱為總跨徑。標(biāo)準(zhǔn)跨徑的目目的：有利于橋梁制制造和施工的的機(jī)械化，也也有利于橋梁梁養(yǎng)護(hù)維修和和戰(zhàn)備需要。。11HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)1.1橋梁術(shù)語及其其分類標(biāo)準(zhǔn)跨徑：公公路常常用10m、16m、20m、40m鐵路常用20m、24m、32m、48m橋長：兩橋臺側(cè)墻或或八字墻尾端端之間的距離離。橋下凈空高度度：設(shè)計(jì)洪水位（（通航水位））與橋跨結(jié)構(gòu)構(gòu)最下緣的高高差H。橋梁建筑高度度：橋面與橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)最下緣的的高差h。12HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁分類13HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁分類（續(xù)續(xù)）14HaiboLiuPhD.SWJTU結(jié)構(gòu)體系詳細(xì)細(xì)分類a－懸臂梁橋b－連續(xù)梁橋c－拱橋d－懸索橋e－剛架橋f－T型剛構(gòu)g－斜腿剛構(gòu)h－連續(xù)剛構(gòu)i－斜拉橋j－系桿拱15HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)橋梁按跨徑的的分類橋梁分類公路橋梁鐵路橋梁多孔跨徑總長L1(m)單孔跨徑l(m)橋長L1(m)特大橋L1≥1000l≥150L1＞500大橋100≤L1＜100040≤l＜100100＜L1≤500中橋30＜L1＜10020≤l＜4020＜L1≤1000小橋8≤L1≤305≤l＜20L1≤2016HaiboLiuPhD.SWJTU梁橋簡支梁橋懸臂梁橋等截面連續(xù)梁梁橋變截面連續(xù)梁梁橋連續(xù)剛構(gòu)梁為承重結(jié)構(gòu)構(gòu)，主要以其其抗彎能力來來承受荷載；；在豎向荷載載作用下，其其支承反力也也是豎直的；；簡支的梁部部結(jié)構(gòu)只受彎彎受剪，不承承受軸向力增加中間支承承，可減少跨跨中彎矩，更更合理地分配配內(nèi)力，加大大跨越能力梁式體系分實(shí)腹式和空腹式，前者的梁截截面為T形、工字形和箱形等，后者指桁架結(jié)構(gòu)；梁的高高度可等高或或變高17HaiboLiuPhD.SWJTU剛構(gòu)（架）橋橋門式剛架T形剛構(gòu)斜腿剛構(gòu)V形剛構(gòu)18HaiboLiuPhD.SWJTU拱橋三鉸拱兩鉸拱無鉸拱系桿拱結(jié)構(gòu)特征：主要承重結(jié)結(jié)構(gòu)具有曲線線外形受力特點(diǎn)：在豎向荷載載作用下，拱拱主要承受軸軸向壓力，但但也受彎受剪剪。支承反力力不僅有豎向向反力，也承承受較大的水水平推力靜力學(xué)分類：單鉸拱、雙雙鉸拱、三鉸鉸拱和無鉸拱拱常用材材料：石材材、鋼鋼筋混混凝土土、鋼鋼材施工方方法：有支支架和和無支支架施施工系桿吊桿主拱圈圈立柱行車道道系19HaiboLiuPhD.SWJTU懸索橋橋組成：主要要由纜纜、塔、錨碇、加勁梁梁等組組成受力：在豎豎向荷荷載作作用下下，索索受拉拉，塔塔受壓壓，錨錨碇受受拉拔拔反力力材料：纜通通常用用高強(qiáng)強(qiáng)度鋼鋼絲制制成圓圓形大大纜，，加勁勁梁多多采用用鋼桁桁架或或扁平平箱梁梁，橋橋塔可可采用用鋼筋筋混凝凝土或或鋼材材跨度：因懸懸索的的抗拉拉性能能得以以充分分發(fā)揮揮且大大纜尺尺寸基基本上上不受受限制制，故故懸索索橋的的跨越越能力力一直直在各各種橋橋型中中名列列前茅茅纜塔錨錠加勁梁梁20HaiboLiuPhD.SWJTU斜拉橋橋形式：由梁梁、塔塔和斜斜索組組成的的組合合體系系，結(jié)結(jié)構(gòu)型型式多多樣，，造型型優(yōu)美美壯觀觀受力：在豎豎向荷荷載作作用下下，梁梁以受受彎為為主，，塔以以受壓壓為主主，斜斜索則則承受受拉力力材料：斜索索采用用高強(qiáng)強(qiáng)鋼絲絲制成成，塔塔多采采用鋼鋼筋混混凝土土，梁梁采用用預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土梁或或鋼箱箱梁斜拉索索索塔主梁21HaiboLiuPhD.SWJTU人行橋橋（pedestrianbridge）上：德德國的的兩座座人行行橋；；左下下：倫倫敦的的一座座人行行橋；；右下下：美美國的的一座座人行行橋造型輕輕盈別別致、、線條條流暢暢、與與環(huán)境境協(xié)調(diào)調(diào)，是是其特特點(diǎn)22HaiboLiuPhD.SWJTU開啟橋橋（活活動橋橋）左：伊伊拉克克的一一座平平轉(zhuǎn)開開啟橋橋；中中：巴巴西的的一座座提升升開啟啟橋；；右：：豎轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)開啟啟橋右下：天津塘沽海海門開啟橋（64m）目的和特點(diǎn)：節(jié)省省總造價(jià)，可保證證水上交通；陸地地交通受限制，維維修管理費(fèi)用較高高23HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)橋梁的主要橋型：：·梁橋、剛構(gòu)橋·拱橋·斜拉橋·懸索橋·組合橋1.2橋梁的類型與橋例例24HaiboLiuPhD.SWJTU宋代虹橋虹橋（10321033年），見宋代畫家家張澤端的名畫《清明上河圖》構(gòu)造奇特，采用兩兩套木拱并配以橫橫木，形成穩(wěn)定的的超靜定結(jié)構(gòu)。。25HaiboLiuPhD.SWJTU灞陵橋位于在渭源縣南城門外外的清源河上，是是一座古典純木結(jié)結(jié)構(gòu)臥式懸壁拱橋橋，俗稱“臥橋””，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，工藝藝精巧，已成為渭渭水一大景觀始建于明洪武初年年（1368年），1919年重建，跨度29.5m，高15.4m，寬4.8m；橋底部以十根粗壯壯圓木并列十一組組，從兩岸橋墩逐逐次遞級，飛挑凌凌空，形成半圓狀狀橋體，橋面有臺臺階通道三條，并并配有扶手欄桿，，橋頂為飛檐挑閣閣式廊房，共13間64柱26HaiboLiuPhD.SWJTU趙州橋在隋大業(yè)元年（公公元605年左右），李春在在河北趙縣修建了了趙州石拱橋（又又稱安濟(jì)橋）。該橋凈跨37.02m，寬9m，構(gòu)思巧妙，造型美美觀，工藝精致，，歷1400年而無恙，舉世聞聞名，被譽(yù)為“國國際土木工程里程程碑建筑”。27HaiboLiuPhD.SWJTU玉帶橋十七孔孔橋北京頤和園內(nèi)的十十七孔橋建于清乾乾隆年間（17361795年）拱洞從橋中間向兩兩端逐漸收小玉帶橋建于清乾隆隆十五年（1750年）兩端有反彎曲線的的玉石拱28HaiboLiuPhD.SWJTU湖州三橋位于江蘇湖州雙林林鎮(zhèn)，主拱跨12.6m，寬3.5m居中的拱橋大約建建于800年前中國南方地區(qū)拱橋橋特點(diǎn)29HaiboLiuPhD.SWJTU大渡河鐵索橋建于1706年，長約103m，寬約2.8m，由13條錨固于兩岸的鐵鐵鏈組成30HaiboLiuPhD.SWJTU錢塘江橋主跨1665.84m，公鐵兩用，由我國國橋梁先驅(qū)茅以升升先生主持修建1937年9月通車，同年12月侵華日軍攻陷杭杭州，我國軍隊(duì)西西撤后將橋炸毀，，1947年3月修復(fù)31HaiboLiuPhD.SWJTU武漢長江大橋中國第一座跨越長長江的大橋，1957年完成鋼桁架連續(xù)梁橋，，主跨128m，雙層橋面，公鐵兩兩用懸臂拼裝法施工32HaiboLiuPhD.SWJTU南京長江大橋1968年完成，其材料、、設(shè)計(jì)、施工全部部自己承擔(dān)鋼桁架連續(xù)梁橋，，主跨160m，雙層橋面，公鐵兩兩用懸臂拼裝法施工，，深水基礎(chǔ)施工33HaiboLiuPhD.SWJTU南昆線清水河橋鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土土連續(xù)－剛構(gòu)橋主跨128m，墩高100m，1996年完成34HaiboLiuPhD.SWJTU南昆線板其二號橋橋采用曲線連續(xù)剛構(gòu)體系，曲線半半徑R=450m我國鐵路上的第一一座彎梁橋主跨布置為447244m35HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1斯托爾馬橋(Stolma)301挪威19982拉脫圣德橋(Raftsundet)298洛福坦(Lofoten)，挪威19983虎門輔航道橋270珠江，中國19974瓦羅德2號橋(Varodd-2)260克里斯蒂安桑德(Kristiamsand)，挪威1994門道橋(Gateway)260布里斯班(Brisbane)，澳大利亞19865奧波托橋(Oporto)250道羅河(DouoEiver)，葡萄牙1991諾日姆伯蘭海峽橋(NorthumBerlandStraitcrossing)250(43孔）新布魯斯維克(NewBrunswick)，加拿大1998斯克夏橋(Skye)250斯克夏島(Skyelaland)，英國19956黃石長江大橋245安徽，中國19967*科羅巴卜圖瓦普橋(Koror-Babelthuap)241太平洋托管區(qū)(Pacifictrust)，美國19778濱名大橋(Hamana)240靜岡縣(Shizuoka)，日本19769彥島大橋(Hikoshima)236山口縣(Yamaguchi)，日本197510諾達(dá)爾斯弗喬德橋(Norddalsfjord)231索恩-弗喬丹(Sogn-Fjordane)，挪威最大跨徑的混凝土土連續(xù)梁（連續(xù)剛剛構(gòu)）橋36HaiboLiuPhD.SWJTU大跨混凝土梁橋的的長期撓度問題近10多年來，我國相當(dāng)當(dāng)多的大跨梁橋在在通車2～5年后出現(xiàn)持續(xù)下?lián)蠐虾涂缰械装彘_裂裂的現(xiàn)象。預(yù)拱度法：傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)方法，按總彎彎矩包絡(luò)圖配筋（（對預(yù)應(yīng)力及其附附加力進(jìn)行估算）），在懸臂施工狀狀態(tài)，占主體荷載載的恒載彎矩大于于預(yù)加力產(chǎn)生的反反向彎矩，這就導(dǎo)導(dǎo)致成橋后跨中撓撓度的持續(xù)發(fā)展。。零彎矩法：(建議的方法、有成成功設(shè)計(jì)的例子）），從施工順序出出發(fā)，先以懸臂梁梁為基本圖式，通通過預(yù)應(yīng)力手段取取得了力學(xué)上平衡衡，由此不設(shè)預(yù)拱拱度，使施工的立立模安裝標(biāo)高與成成橋標(biāo)高能夠保持持一致。這樣不但但極大的簡化了工工程控制，而且實(shí)實(shí)踐證明它對控制制長期撓度的效果果也十分理想。其他因素：材料，，徐變系數(shù)難以準(zhǔn)準(zhǔn)確考慮，各程序序計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確確…37HaiboLiuPhD.SWJTU成昆鐵路一線天橋橋鐵路石拱橋，跨度度54m有支架（鋼拱架））施工，1966年建成38HaiboLiuPhD.SWJTU雙曲拱河南前河大橋中國最大的公路雙雙曲拱橋,跨度150m，1970年建成有支架施工39HaiboLiuPhD.SWJTU四川宜賓金沙江小小南門大橋中承式混凝土提籃籃拱橋，跨度240m，1990年建成，時(shí)稱“亞亞洲第一大中承式式鋼混拱橋”勁性骨架法施工2001年11月7日4：30分左右橋面突然垮垮塌40HaiboLiuPhD.SWJTU四川宜賓金沙江小小南門大橋41HaiboLiuPhD.SWJTU重慶綦江新虹橋原虹橋?yàn)殇摴芑炷料禇U拱，因質(zhì)質(zhì)量事故于1999年1月4日整體垮塌，死40人，傷14人，震驚全國新虹橋系X型鋼筋混凝土人行行拱橋，全長160米，凈跨130米，寬7.5米，1999年9月28日開工，2000年12月峻工并投入使用用，立碑紀(jì)念四川省交通廳設(shè)計(jì)計(jì)院設(shè)計(jì)，大橋局局施工，“全國最最老最大的建橋隊(duì)隊(duì)正建造一座該隊(duì)隊(duì)建橋史上最小但但影響最大的橋””42HaiboLiuPhD.SWJTU四川旺蒼東河大大橋我國第一座鋼管管混凝土系桿拱拱橋跨度115m，1990年建成43HaiboLiuPhD.SWJTU三峽工程專用公公路黃柏河橋上承式鋼管砼拱拱，橋長276.71m，跨度160m轉(zhuǎn)體施工，1996年竣工44HaiboLiuPhD.SWJTU桁架拱：貴州劍劍河橋主跨150m，1985年建成45HaiboLiuPhD.SWJTU組合桁架拱：江江界河橋位于貴州甕安跨度330m，世界上跨度最大大的桁架拱橋懸臂拼裝施工1995年建成46HaiboLiuPhD.SWJTU重慶萬州長江大大橋世界上跨度最大大的鋼筋混凝土土拱橋，主跨420m采用勁性骨架（（含鋼管混凝土土）和纜索吊裝裝方法施工1997年建成47HaiboLiuPhD.SWJTU斜拉橋19世紀(jì)出現(xiàn)雛形，，20世紀(jì)中期出現(xiàn)現(xiàn)現(xiàn)代意義上的斜斜拉橋，后期得得到迅猛發(fā)展（（全世界約有400余座，我國占大大約1/4）。斜拉橋發(fā)展的原原因和條件結(jié)構(gòu)造型新穎（（直線感和柔細(xì)細(xì)感）新材料的應(yīng)用（（高強(qiáng)鋼絲，特特別是斜拉索卷卷材）設(shè)計(jì)理論和計(jì)算算技術(shù)的進(jìn)步施工技術(shù)的進(jìn)步步經(jīng)濟(jì)效益（在400～800m跨度內(nèi)具有很強(qiáng)強(qiáng)競爭力）總體趨勢：稀索索－密索，混凝凝土斜拉橋，造造型多樣化技術(shù)問題：斜拉拉索的防腐，抗抗風(fēng)抗震48HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1蘇通大橋1088長江，江蘇，中國20072昂船舟大橋1018香港，中國20093多多羅橋(Tatara)890日本本州四國聯(lián)絡(luò)線19984諾曼第橋(Normandie)856法國19945南京二橋628長江，中國20006武漢三橋618長江，中國20007*青州閩江大橋605福州，中國20008上海楊浦大橋602上海，中國19939中央名港大橋(Meiko-Chuo)590日本199610上海徐浦大橋590上海，中國1997最大跨徑斜拉橋49HaiboLiuPhD.SWJTU中外斜拉橋跨度度統(tǒng)計(jì)蘇通昂船洲南京三橋仁川50HaiboLiuPhD.SWJTU上海南浦大橋結(jié)合梁，主跨423m，1991年51HaiboLiuPhD.SWJTU南京長江二橋鋼箱梁，主跨628m，2000年52HaiboLiuPhD.SWJTU廣西來賓紅水河河橋混凝土梁，主跨跨96m，1981年53HaiboLiuPhD.SWJTU懸索橋最早的大跨度橋橋型，依舊保持持橋梁跨度記錄錄與其他橋型相比比，懸索橋的優(yōu)優(yōu)勢：材料用量、加勁勁梁截面，基本本不發(fā)生變化構(gòu)件設(shè)計(jì)，承重重結(jié)構(gòu)在尺寸方方面不受限制大纜受力形式，，受拉，可充分分發(fā)揮材料能力力施工，大纜是現(xiàn)現(xiàn)成的懸吊式腳腳手架不足：剛度較小小，容易振動54HaiboLiuPhD.SWJTU各國懸索橋的主主要特點(diǎn)美國：鋼主塔；；直吊索；非連連續(xù)的桁架式加加勁梁；鋼筋混混凝土橋面板；；鑄鋼鞍座和眼眼桿錨拉桿；空空中送絲法（AS法）歐洲：混凝土主主塔，全焊梭狀狀扁平鋼箱加勁勁梁；直吊索和和斜吊索；AS法日本：鋼主塔；；直吊索；桁式式加勁梁（雙層層橋面）；預(yù)制制平行絲股法（（PS法）中國：混凝土索索塔；（傾向于于采用）扁平鋼鋼箱梁；垂直吊吊索；PS法55HaiboLiuPhD.SWJTU汕頭海灣大橋混凝土加勁梁，，主跨452m，1995年56HaiboLiuPhD.SWJTU西陵長江大橋鋼箱加勁梁，主主跨900m，1996年57HaiboLiuPhD.SWJTU廣東虎門大橋鋼箱加勁梁，主主跨888m，1997年58HaiboLiuPhD.SWJTU香港青馬大橋鋼箱加勁梁，主主跨1377m，1997年59HaiboLiuPhD.SWJTU江陰長江大橋鋼箱加勁梁，主主跨1385m，1999年60HaiboLiuPhD.SWJTU排序橋名主跨(m)橋址年份1萬縣長江大橋420萬縣，中國19972克爾克1號橋(Krk-1)390克爾克島(Krklsland)，南斯拉夫19803江界河大橋330黃河，中國19954邕江大橋312廣西，中國19975格萊茲維爾橋(Gladesville)305悉尼(Sydney)，澳大利亞19646艾米贊德橋(PontedaAmizade)290巴拉那河(ParanaRiver)巴西-巴拉圭19647布洛克蘭斯橋(Bolukrans)272布洛克蘭斯(Bloukrans)，南非19838阿拉比達(dá)橋(Arrabida)270奧波托(Oporto)，葡萄牙19639山多橋(Sando)264克拉姆福斯(Kramfors)，瑞典194310拉蘭斯橋(LaRance)261法國1990世界上最大跨徑徑的混凝土拱橋橋61HaiboLiuPhD.SWJTU鋼拱橋在20世紀(jì)30年代，國外鋼拱拱橋的跨度就超超過500m在90年代，興起鋼管管混凝土拱橋目前正熱衷于鋼鋼拱橋拱橋向大跨度發(fā)發(fā)展，重點(diǎn)在無支架施工方法上62HaiboLiuPhD.SWJTU四川旺蒼東河大大橋，跨度115m，1990，第一座鋼管混混凝土系桿拱橋橋鋼管混凝土拱橋橋柳州市文惠大橋橋，跨度3×180m，1994，第一座中承式式鋼管混凝土拱拱橋63HaiboLiuPhD.SWJTU廣州丫髻沙珠江江大橋，跨度360m，2000年貴州水柏鐵路北北盤江鐵路大橋橋，軌底到峽谷底深深達(dá)280m，跨度236m，轉(zhuǎn)體，2001年武漢江漢三橋，跨度280m，2001年鋼管混混凝土土拱橋橋（續(xù)續(xù)）宜賓戎戎州大大橋，跨度度260m，纜索索，2004年64HaiboLiuPhD.SWJTU歷史上上著名名的鋼鋼拱橋橋世界上上第一一座鋼鋼拱橋橋，位位于美美國密密西西西比圣圣路易易斯，，建于于1867-1874年，主主跨158.80m雙層橋橋面，，上層層為公公路，，下層層為雙雙線鐵鐵路（（使用用至1974年）美國鬼鬼門（（HellGate）橋四線鐵鐵路橋橋，主主跨298m1916年建成成65HaiboLiuPhD.SWJTU歷史上上著名名的鋼鋼拱橋橋美國新新河谷谷橋，，1977，518.2m澳大利利亞悉悉尼港港大橋橋，1932，503m美國貝貝永橋橋，1931，503.6m美國弗弗里芒芒特橋橋，1973，382.6m66HaiboLiuPhD.SWJTU67HaiboLiuPhD.SWJTUThatcherFerryBridgeinPanamaCalled““bridgeoftheAmericas””byPanamanianpeopleSteelarchedtrussarchwithspanof344m,completedin1962CrossingPanamaCanal68HaiboLiuPhD.SWJTU韓國傍傍花大大橋，，主跨跨540m，2000年美國羅羅斯福福湖橋橋，主主跨330m，1990年日本Kishiwada橋，主主跨255m，1993日本Shin-Hamadera橋，主主跨254m，199169HaiboLiuPhD.SWJTU廈門鐘鐘宅灣灣大橋橋，主主跨208m，2004上海盧盧浦大大橋，，主跨跨550m，2003中國近近年來來修建建的鋼鋼拱橋橋——中承式式鋼箱箱提籃籃拱橋橋云南小小灣大大橋，，主跨跨130m，2002上海盧盧浦大大橋，，主跨跨550m，200370HaiboLiuPhD.SWJTU新型的的組合合式系桿鋼鋼拱橋橋中承式式鋼桁桁系桿桿拱橋橋獨(dú)塔自自錨式式懸索索橋斜拉拱拱橋組組合體體系其他的的花式式橋組合橋橋等71HaiboLiuPhD.SWJTU新型的的組合合式系系桿鋼鋼拱橋橋重慶菜菜園壩壩大橋橋，主主跨420m，2007廣州新光大橋，主主跨428m，在建美國Alsea海灣鋼拱橋，主跨137.16m，199172HaiboLiuPhD.SWJTU新型的組合式系桿桿鋼拱橋重慶菜園壩大橋，，主跨420m，2007廣州新光大橋，主主跨428m，200673HaiboLiuPhD.SWJTU重慶朝天門大橋，，2008，552m宜萬鐵路萬州長江江大橋，主跨360m的單拱連續(xù)鋼桁梁梁，02年12月開工，2005年6月合龍190米+552米+190米，三跨連續(xù)中承承式鋼桁系桿拱橋橋74HaiboLiuPhD.SWJTU西東1936年建成1989年地震中損傷獨(dú)塔自錨式懸索橋橋，替代東側(cè)的桁桁架橋，2002年動工，由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)原因，工程延誤誤，預(yù)計(jì)2012年完工signaturespan廣珠城際鐵路小欖欖水道特大橋主跨220m，在建，施工控制制進(jìn)行中75HaiboLiuPhD.SWJTU舊金山－奧克蘭海海灣橋西東1936年建成1989年地震中損傷獨(dú)塔自錨式懸索橋橋，替代東側(cè)的桁桁架橋，2002年動工，由于經(jīng)濟(jì)濟(jì)原因，工程延誤誤，預(yù)計(jì)2012年完工signaturespan76HaiboLiuPhD.SWJTU韓國Yeongjong大橋空間纜自錨式懸索索橋，分跨125-300-125m，200077HaiboLiuPhD.SWJTU獨(dú)纜自錨式懸索橋橋，分跨120-300-120m，1987日本大阪konohana（此花）大橋78HaiboLiuPhD.SWJTU馬來西亞SeriSaujana橋斜拉拱橋組合體系系，主跨300m，200279HaiboLiuPhD.SWJTU馬來西亞SeriWawasan橋主跨168.5m，200380HaiboLiuPhD.SWJTU81HaiboLiuPhD.SWJTUAlameda橋，主跨130m，1995西班牙的兩座城市市道路鋼拱橋BachdeRoda-FelipeII橋，主跨130m，199582HaiboLiuPhD.SWJTUJuscelinoKubitschekBridgeinBrazil2002年3×240m83HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁發(fā)展橋跨結(jié)構(gòu)繼續(xù)向大大跨發(fā)展結(jié)構(gòu)型式和構(gòu)造呈呈多樣化發(fā)展橋梁設(shè)計(jì)理論更趨趨完善和合理橋梁CAD技術(shù)應(yīng)用更趨廣泛泛建橋材料向高強(qiáng)、、輕質(zhì)、新功能方方向發(fā)展84HaiboLiuPhD.SWJTUSpanincrementandbridgetypes85HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁建設(shè)的基本目目標(biāo)基本目標(biāo)是適用、安全、經(jīng)濟(jì)濟(jì)、美觀。圍繞這一基本目標(biāo)標(biāo)，橋梁技術(shù)的發(fā)發(fā)展應(yīng)表現(xiàn)在：橋梁具有較大的跨跨越能力和承載能能力；車輛能安全運(yùn)行于于橋上并使旅客有有舒適感；講求經(jīng)濟(jì)效益，力力圖降低造價(jià)；考慮結(jié)構(gòu)與環(huán)境的的協(xié)調(diào)。86HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁學(xué)科的研究及及發(fā)展墩臺和基礎(chǔ)：總的說來，在橋梁梁墩臺和基礎(chǔ)技術(shù)術(shù)水平方面，我國國僅次于日本。日日本因修建了較多多的海灣、海峽橋橋及大跨懸索橋、、斜拉橋，使其在在施工機(jī)械、大體體積混凝土施工、、無人沉箱、設(shè)置置沉井和地下連續(xù)續(xù)墻等技術(shù)方面處處于世界領(lǐng)先地位位。到了90年代，我國深基礎(chǔ)礎(chǔ)的施工和技術(shù)水水平僅次于日本，，己進(jìn)入世界先進(jìn)進(jìn)水平。87HaiboLiuPhD.SWJTU材料：橋梁的發(fā)展進(jìn)程表表明，新材料對其其發(fā)展具有關(guān)鍵性性作用。沒有材料料科學(xué)的發(fā)展，就就不會有長大跨及及新橋型的演進(jìn)。。從另一方面看，，正是由于材料科科學(xué)的發(fā)展還不滿滿足橋梁科技進(jìn)步步的需要，一些目目前己經(jīng)可以構(gòu)思思、設(shè)計(jì)的大跨橋橋梁工程，但因沒沒有理想的材料而而難以實(shí)現(xiàn)。由此此可見，新材料確確實(shí)是橋梁的物質(zhì)質(zhì)基礎(chǔ)和重要依托托。橋梁所用材料料主要有兩類，一一為鋼材，另一為為混凝土，目前它它們都是向高強(qiáng)、、輕質(zhì)、新功能方方向發(fā)展。下面簡簡介其發(fā)展動態(tài)。。88HaiboLiuPhD.SWJTU高性能鋼橋梁用鋼的歷史，表現(xiàn)出一條低碳碳鋼－低合金鋼－－高強(qiáng)度鋼－高性性能鋼的發(fā)展軌跡跡。高強(qiáng)度鋼（HighStrengthSteel,HSS）在材料韌性和可可焊性等方面往往往不盡人意高性能鋼（HighPerformanceSteel,HPS）是一種綜合優(yōu)化化了材料力學(xué)性能能、便于加工制造造、適于低溫和腐腐蝕環(huán)境、具備較較高性價(jià)比的橋梁梁結(jié)構(gòu)用鋼。進(jìn)展：美、日、歐洲從從20世紀(jì)90年代起，開始研究究和應(yīng)用HPS。97年日本“超級鋼材材”項(xiàng)目，98年中國“新一代鋼鋼鐵材料重大基礎(chǔ)礎(chǔ)研究”HPS材料特征：化學(xué)成分－碳、磷、硫含量量有顯著的減少，，增加有利于防腐腐蝕和耐候稀有元元素；力學(xué)性能－對合金元素進(jìn)行行優(yōu)化組合，并采采用Q&T或熱力控制處理（（TMCP）技術(shù)，生產(chǎn)出同同時(shí)保持高強(qiáng)度、、高韌性和可焊性性好的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼；抗腐蝕和耐候性能能－通常無需油漆；；疲勞性能－有待更多試驗(yàn)89HaiboLiuPhD.SWJTU混凝土:高強(qiáng)混凝土高強(qiáng)混凝土是相對對普通強(qiáng)度混凝土土而言，其定義的的確定并無統(tǒng)一的的標(biāo)準(zhǔn)。我國一般般把強(qiáng)度等級大于于C60級的混凝土稱為高高強(qiáng)混凝土，大于于Cl00級的混凝土稱為超超高強(qiáng)混凝土；美美國ACI363委員會把強(qiáng)度超過過4lMPa的混凝土定義為高高強(qiáng)混凝土；而前前蘇聯(lián)則把500號(相當(dāng)于48MPa)以上的混凝土稱為為高強(qiáng)混凝土。高高強(qiáng)混凝土具有抗抗壓強(qiáng)度高、抗沖沖擊性能好、耐久久性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因因用高強(qiáng)混凝土建建造橋梁，不僅可可減小梁高、又能能減輕梁自重，從從而使其跨度增大大。據(jù)國外資料統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，預(yù)應(yīng)力混凝凝土橋采用高強(qiáng)混混凝土，結(jié)構(gòu)截面面尺寸可減小近一一半，而構(gòu)件自重重與鋼構(gòu)件相當(dāng)，，可提高經(jīng)濟(jì)效益益30%40%。日本歧關(guān)大橋?yàn)闉?48m后張T梁，采用60MP的高強(qiáng)混凝土后，，T梁高度降低12.5%，截面積減小13.5%。90HaiboLiuPhD.SWJTU混凝土:高強(qiáng)混凝土目前，在實(shí)驗(yàn)室條條件下，我國己能能制成C100級凝土，羅馬尼亞亞可制成C170級混凝土，美國己己制成C200級混凝土。在鐵路路橋工程中，我國國現(xiàn)澆混凝土等級級已達(dá)C60C70級，預(yù)制的達(dá)C80級，如衡廣復(fù)線江江村橋混凝土設(shè)計(jì)計(jì)強(qiáng)度達(dá)80MPa。在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域已已達(dá)C100。91HaiboLiuPhD.SWJTU輕質(zhì)混凝土凡用輕質(zhì)骨料配制制的混凝土，容重重在1620kN/m3(普通混凝土容重為為2324kN/m3)，強(qiáng)度等級在C30C50者稱為輕質(zhì)混凝土土。輕質(zhì)混凝土的的骨料主要是以頁頁巖鍛燒膨脹而得得，其有陶粒型(破碎成粉后制成球球鍛燒)和非陶粒粒型(頁巖破碎碎后原狀狀鍛燒)。1965年起，日日本開始始將輕質(zhì)質(zhì)混凝土土用于鐵鐵路橋梁梁制造，，如東北北本線金金山架道道橋和總總武本線線荒川橋橋，其容容重為1620kN/m3，強(qiáng)度等級級為40級。92HaiboLiuPhD.SWJTU輕質(zhì)混凝凝土我國在南南京長江江大橋等等一些鐵鐵路橋中中，也采采用過輕輕質(zhì)混凝凝土，但但使用并并不普遍遍。這主主要是輕輕質(zhì)混凝凝土在使使用中還還存在著著一些難難以處理理的問題題。如輕輕質(zhì)混凝凝土自重重雖可減減輕，但但其彈性性模量為為同等級級普通混混凝土的的5060%、且徐變變大，造造成應(yīng)力力損失也也大。所所以也有有人認(rèn)為為將混凝凝土等級級提高來來減小斷斷面，其其效果比比輕質(zhì)混混凝土好好。這樣樣就出現(xiàn)現(xiàn)一種趨趨向，認(rèn)認(rèn)為輕質(zhì)質(zhì)混凝土土對中小小跨徑鐵鐵路橋減減輕自重重、提高高抗震效效能是有有一定效效果；但但在大跨跨徑鐵路路橋梁上上要成為為理想材材料，還還需作更更多的研研究。93HaiboLiuPhD.SWJTU絮凝混凝凝土水下絮凝凝混凝土土可在水水中緩慢慢地自行行流平和和密實(shí)，，能進(jìn)行行鋼筋密密集區(qū)、、狹窄斷斷面、水水下大面面積薄板板及小體體積結(jié)構(gòu)構(gòu)等過去去無法施施工的水水下混凝凝土工程程的施工工。其工工藝簡單單，不受受水位、、季節(jié)等等的限制制。1974年德國首首次研制制成功專專用外加加劑，其其主要成成分是纖纖維素醚醚類有機(jī)機(jī)水溶性性高分子子聚合物物的抗分分散外加加劑。用用它拌制制的水下下絮凝混混凝土，，在水中中澆注時(shí)時(shí)不易因因周圍水水流沖洗洗而分離離，混凝凝土始終終能粘成成一體，，從而達(dá)達(dá)到不離離析的目目的。1981年日本三三井石油油化學(xué)工工業(yè)公司司引進(jìn)德德國的技技術(shù)，并并開發(fā)了了自己的的水下不不離析混混凝土。。目前，，日本已已有十余余種抗分分散外加加劑投放放市場，，美國、、法國等等國也都都在開發(fā)發(fā)。94HaiboLiuPhD.SWJTU碳纖維強(qiáng)強(qiáng)化復(fù)合合材料1930年代，美美國舊金金山金門門大橋建建成時(shí)，，創(chuàng)下了了橋梁史史上跨長長1280m的世界記記錄。幾幾經(jīng)改寫寫，到20世紀(jì)末，，日本明明石海峽峽橋才將將這一記記錄改成成1990m。其中，結(jié)結(jié)構(gòu)理論論的發(fā)展展和材料料強(qiáng)度的的提高起起了決定定性作用用。根據(jù)據(jù)目前理理論計(jì)算算，鋼懸懸索橋的的極限跨跨長(指橋跨結(jié)結(jié)構(gòu)能支支承自重重的跨度度)可達(dá)4000m，而到20世紀(jì)末，，實(shí)際所所建最大大跨長只只有其一一半。分分析表明明，若改改用碳纖纖維強(qiáng)化化復(fù)合材材料，懸懸索橋的的極限跨跨長可比比鋼懸索索橋提高高一倍以以上。95HaiboLiuPhD.SWJTU碳纖維強(qiáng)強(qiáng)化復(fù)合合材料可以預(yù)言言，纖維強(qiáng)化化復(fù)合材材料是21世紀(jì)橋梁梁新材料料的發(fā)展展方向。。正因如如此，許許多發(fā)達(dá)達(dá)國家都都在爭相相研究、、開發(fā)。。目前，，因其成成本太高高，主要要還只用用于航天天工業(yè)，，橋梁工工程中只只是極少少量使用用。國內(nèi)內(nèi)現(xiàn)已開開展非金金屬纖維維加勁塑塑料預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋的的研究。。其可作作為我國國橋梁工工程中開開展碳纖纖維強(qiáng)化化復(fù)合材材料研究究的起步步。纖維維加勁材材料的研研究是21世紀(jì)一個(gè)重要要的研究方向向。96HaiboLiuPhD.SWJTU材料總之，我國橋橋梁所用材料料，不論是結(jié)結(jié)構(gòu)鋼材、預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼材、、混凝土材料料，在強(qiáng)度方方面都已接近近國外先進(jìn)水水平；但在新新型高強(qiáng)材料料的品種、類類型和使用上上比國外少，，今后要加強(qiáng)強(qiáng)這方面的工工作。97HaiboLiuPhD.SWJTU計(jì)算機(jī)輔助設(shè)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分分析系統(tǒng)CAD技術(shù)，即計(jì)算算機(jī)輔助設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)，自1960年代出現(xiàn)以來來，經(jīng)歷近40年的發(fā)展，在在工程領(lǐng)域取取得了長足進(jìn)進(jìn)步，在橋梁梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)應(yīng)用也越來越越廣泛?，F(xiàn)在在，橋梁CAD技術(shù)的主要內(nèi)內(nèi)容有如下五五部分：結(jié)構(gòu)分析、圖圖形繪制、結(jié)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工工程數(shù)據(jù)庫、、專家系統(tǒng)。98HaiboLiuPhD.SWJTU高速鐵路車橋橋耦合動力性性能研究隨著鐵路提速速、高速鐵路路與城市輕軌軌的修建，橋橋梁在移動列列車荷載下引引起的振動問問題往往成為為橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)的控制制因素，“車車橋耦合動力力學(xué)”便是針針對上述問題題而產(chǎn)生的一一門新型交叉叉學(xué)科。99HaiboLiuPhD.SWJTU高速鐵路車橋橋耦合動力性性能研究研究并建立車車橋耦合動力力學(xué)理論，是是解決鐵路提提速、高速鐵鐵路與城市輕輕軌修建帶來來的一系列動動力學(xué)問題的的關(guān)鍵，隨著著京滬高速鐵鐵路建設(shè)，在在一系列國家家攻關(guān)項(xiàng)目的的支撐下，開開展了高速鐵鐵路車橋耦合合動力性能的的研究，完成成了大量的理理論分析和數(shù)數(shù)值計(jì)算工作作，并編制了了京滬高速鐵鐵路橋梁動力力特性分析及及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。。100HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)工工程研究隨著大跨、超超大跨橋梁的的發(fā)展以及跨跨海橋梁的建建設(shè)，橋梁抗抗風(fēng)問題日益益突出。近年年來，針對大大跨度懸索橋橋、斜拉橋的的重大工程建建設(shè)，開展了了大量橋梁抗抗風(fēng)性能研究究，對于諸如如虎門大橋、、汕頭海灣大大橋以及上海海盧浦大橋等等開展風(fēng)洞試試驗(yàn)及理論分分析研究，對對這些橋梁的的選型和設(shè)計(jì)計(jì)、施工方法法起到了指導(dǎo)導(dǎo)作用。并在在顫振、抖振振、馳振理論論研究領(lǐng)域取取得了進(jìn)展，，此外，還開開展了斜拉索索雨振的研究究。在此領(lǐng)域域的成果推動動了大跨橋梁梁的發(fā)展。101HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)抗震震性能研究研究橋梁在地地震波作用下下的動力響應(yīng)應(yīng)規(guī)律已成為為近年來橋梁梁抗震分析中中的熱門研究究課題。90年代以來，國國內(nèi)在此領(lǐng)域域內(nèi)分析了斜斜拉橋在縱向向地震波入射射下的動力響響應(yīng)，并討論論了行波效應(yīng)應(yīng)、地震的豎豎向分量、樁樁—土—結(jié)構(gòu)相互作用用以及多點(diǎn)激激振對大跨度度橋梁地震響響應(yīng)的影響；；對于連續(xù)剛剛構(gòu)橋，采用用平面桿系有有限元模型對對其地震動力力響應(yīng)進(jìn)行分分析，結(jié)果表表明：豎向地地震激勵(lì)對結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影影響較小，行行波效應(yīng)及土土—樁—結(jié)構(gòu)相互作用用對結(jié)構(gòu)的位位移、內(nèi)力增增長顯著。對于大跨、高高墩連續(xù)梁橋橋空間地震響響應(yīng)進(jìn)行了分分析，結(jié)論是是：地震波相相位差對結(jié)構(gòu)構(gòu)不利，梁的的橫向剛度變變化對橋梁的的橫向地震響響應(yīng)影響不大大。102HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)施工工力學(xué)及既有有結(jié)構(gòu)性能評評估研究大跨、超大跨跨及新型橋梁梁結(jié)構(gòu)由于工工程規(guī)模大、、過程漫長，，施工期間的的環(huán)境和結(jié)構(gòu)構(gòu)邊界條件和和結(jié)構(gòu)狀態(tài)（（幾何形狀和和物理特性））經(jīng)常變化，，結(jié)構(gòu)荷載和和材料的性能能是時(shí)變的。。最近幾年的的許多工程事事故大都發(fā)生生在施工階段段，雖然其中中有許多責(zé)任任問題，但和和對施工力學(xué)學(xué)和時(shí)變力學(xué)學(xué)研究與重視視不夠也有很很大關(guān)系。目前，許多大大跨度橋梁施施工開展了施施工控制研究究，但這只是是對一般工程程設(shè)計(jì)的補(bǔ)充充和一般工程程力學(xué)應(yīng)用的的擴(kuò)展，實(shí)際際上這方面設(shè)設(shè)計(jì)到許多學(xué)學(xué)科的交叉和和綜合發(fā)展。。103HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁結(jié)構(gòu)施工工力學(xué)及既有有結(jié)構(gòu)性能評評估研究既有結(jié)構(gòu)的評評估、加固與與合理利用是是目前世界各各國均十分關(guān)關(guān)注的一個(gè)重重大問題。內(nèi)內(nèi)容包括：結(jié)結(jié)構(gòu)在經(jīng)歷了了若干年的正正常或非正常常使用之后，，其各項(xiàng)功能能發(fā)生的不同同程度退變以以及評價(jià)其承承載能力、損損傷程度、使使用性能、抵抵抗超載的能能力、剩余壽壽命以及相應(yīng)應(yīng)的可靠性的的方法。在正確評價(jià)的的基礎(chǔ)上，進(jìn)進(jìn)一步研究了了對既有結(jié)構(gòu)構(gòu)的加固措施施與方法，并并在實(shí)際工程程中采用了多多種加固措施施，解決了現(xiàn)現(xiàn)代交通運(yùn)輸輸對既有橋梁梁的要求。該該領(lǐng)域的研究究正在不斷深深入。104HaiboLiuPhD.SWJTU橋梁學(xué)科科學(xué)學(xué)研究總之，緊跟世世界潮流。半半個(gè)世紀(jì)以來來，我國在橋橋梁建設(shè)規(guī)模模與水平、新新材料的開發(fā)發(fā)與應(yīng)用、新新技術(shù)的研究究與推廣、設(shè)設(shè)計(jì)理論的研研究、計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)的應(yīng)用用等各方面均均開展了卓有有成效的工作作，取得了許許多重大成果果。建成了一大批批具有世界影影響的橋梁工工程，此處難難以全面論及及。隨著大型型跨江、跨海海橋梁結(jié)構(gòu)建建設(shè)需要的日日益突出，如如橋梁結(jié)構(gòu)抗抗風(fēng)、快速交交通運(yùn)輸條件件下的橋梁動動力學(xué)結(jié)構(gòu)分分析計(jì)算、橋橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)分析與工程程控制等，對對橋梁結(jié)構(gòu)行行為理論研究究和應(yīng)用軟件件的開發(fā)與完完善等都提出出了更高的要要求。105HaiboLiuPhD.SWJTU對橋梁工程的的總體把握106HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)1高速鐵路橋梁梁的特點(diǎn)2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載3高速鐵路橋梁梁剛度要求與與變形限值二、高速鐵路路橋梁類型與與特點(diǎn)107HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁梁的特點(diǎn)高速鐵路的高高速度、高舒舒適性、高安安全性、高密密度連續(xù)運(yùn)營營等特點(diǎn)對其其土建工程提提出嚴(yán)格的要要求。高速鐵路的發(fā)發(fā)展推動現(xiàn)代代鐵路技術(shù)的的發(fā)展，采用用設(shè)計(jì)，施工工新理念。橋梁設(shè)計(jì)突出出人性化，滿滿足適用、舒舒適、耐久、、環(huán)保、便于于維修等方面面的要求，從從而體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。108HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁梁的特點(diǎn)具體而言，高高速鐵路橋梁梁的特點(diǎn)體現(xiàn)現(xiàn)為：1）橋梁所占的的比例大，高高架橋、長橋橋多；2）結(jié)構(gòu)的動力力效應(yīng)較大；；3）橋上無縫線線路與橋梁及及下部結(jié)構(gòu)共共同作用；4）剛度大，整整體性能好；；5）修養(yǎng)護(hù)的時(shí)時(shí)間少；6）重視耐久性性，便于檢查查，維修；7）強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)與與環(huán)境的協(xié)調(diào)調(diào)。109HaiboLiuPhD.SWJTU1高速鐵路橋梁梁的特點(diǎn)高速鐵路的自自身特性對設(shè)設(shè)計(jì)也提出了了新的要求：：1）橋梁具有足足夠剛度(豎、向、轉(zhuǎn))，結(jié)構(gòu)變形小??；2）避免結(jié)構(gòu)出出現(xiàn)共振和較較大振動；3）結(jié)構(gòu)耐久性性的要求、便便于檢查；4）力求標(biāo)準(zhǔn)化化并簡化規(guī)格格，品種；5）橋梁與環(huán)境境協(xié)調(diào)，滿足足美觀、降噪噪、減振的要要求。110HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載—列車活載歐洲歐洲高速鐵路路采用UIC荷載作為設(shè)計(jì)計(jì)活載，是考考慮到了與其其他歐洲鐵路路網(wǎng)相接，以以及將來高速速鐵路上行走走重型車輛的的可能，UIC活載滿足貨車車80-120km/h的重型貨車和和高速輕型客客車250-300km/h橋梁設(shè)計(jì)要求求。UIC—活載111HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)日本日本采用接近近其高速運(yùn)營營列車的P（N）荷載作為設(shè)計(jì)計(jì)活載，P荷載僅為UIC活載的40%。N標(biāo)準(zhǔn)活載重0系列100系列200系列300系列WIN350500系列23523027529635030016.015.217.011.310.011.2車型型最高速度最大軸重2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載—列車活載112HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載中國客運(yùn)專線線中國高速鐵路路采用ZK荷載作為設(shè)計(jì)計(jì)活載，ZK活載為普通鐵鐵路橋梁設(shè)計(jì)計(jì)的中-活載的70%，為歐洲鐵路路聯(lián)盟UIC活載的80%。ZK—活載113HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載中國客貨混運(yùn)運(yùn)橋梁荷載按中中—活載設(shè)計(jì)，ZK—活載校核。中—活載114HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)2高速鐵路橋梁梁設(shè)計(jì)荷載中國臺灣中國臺灣高速速鐵路采用UIC修正荷載作為為設(shè)計(jì)活載各種荷載相互互關(guān)系（以中中-活載為基準(zhǔn)作作簡單比較））中-活載UIC荷載ZK荷載臺灣P（N）荷載100%87.5%70%66%35%6060115HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)學(xué)3高速鐵路橋梁梁剛度要求與與變形限值橋梁剛度要求求對高速鐵路線線上單跨及多多跨簡支梁橋橋的剛度限值值的計(jì)算方法法可采用如下下思路確定:1）對高速鐵路路線上運(yùn)行的的車輛按車輛輛共振速度和最最高設(shè)計(jì)速度度用整車模型確定其最低剛剛度要求；2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)按滿足最低低剛度要求設(shè)設(shè)計(jì)，并計(jì)算算其結(jié)構(gòu)自振振頻率；116HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大大學(xué)3高速鐵路橋橋梁剛度要要求與變形形限值3）對于設(shè)計(jì)計(jì)好的結(jié)構(gòu)構(gòu)，根據(jù)其其自振頻率率，計(jì)算橋橋梁及車輛輛的共振速速度，設(shè)法法避開車輛輛及橋梁同同時(shí)發(fā)生共共振的結(jié)構(gòu)構(gòu)布置形式式，即在可可能出現(xiàn)車車輛和橋梁梁同時(shí)共振振的跨度范范圍，不采用等跨跨度的橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)布置形式式；4）對于已設(shè)設(shè)計(jì)好的結(jié)結(jié)構(gòu)，用車車—橋耦合振動動計(jì)算模型型檢算車輛輛和橋梁各各自共振速速度時(shí)的列列車運(yùn)動舒適性性與安全性性，對不能滿滿足要求的的橋梁進(jìn)行行修改設(shè)計(jì)計(jì)，直至滿滿足舒適性性與安全性性的要求。。結(jié)構(gòu)變形限限值---豎向撓度限限值不同速度等等級的鐵路路，對豎向撓撓度的限值值是不一樣樣的。詳細(xì)列出如如下。117HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大大學(xué)3高速鐵路橋橋梁剛度要要求與變形形限值②京滬暫規(guī)規(guī)中的梁體體的豎向撓撓度限值(ZK靜載）跨度mL≤2424<L≤80L>80單跨L/1300L/1000L/1000多跨L/1800L/1500L/1000①客專無碴碴軌道設(shè)計(jì)計(jì)指南梁體體的豎向撓撓度限值(ZK靜載）L≤50m，無碴軌道道鋪設(shè)后徐徐變上拱≤10mmL>50m，無碴軌道道鋪設(shè)后徐徐變上拱≤L/5000，≤20mm118HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大大學(xué)3高速鐵路橋橋梁剛度要要求與變形形限值④200km/h客貨共線暫暫規(guī)梁體的的豎向撓度度限值(中－活載））⑤鐵路基本規(guī)規(guī)范梁體的豎向撓度度限值(中－活載））簡支混凝土土梁：L/800跨度mL≤2020<L≤5050<L≤7070<L≤96單跨L/1000L/1000L/900L/900多跨L/1400L/1200L/1000L/900跨度mL≤2424<L≤4040<L<96單跨L/1300L/1000L/1000多跨L/1800L/1500L/1200③200～250km/h客專暫規(guī)梁梁體的豎向向撓度限值值(ZK靜載）119HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大大學(xué)3高速鐵路橋橋梁剛度要要求與變形形限值⑥德國鋪設(shè)無碴軌軌道的高速速鐵路橋梁梁，對橋梁變形的的要求，參參照德國《無碴軌道的的總體技術(shù)術(shù)規(guī)范技術(shù)術(shù)通告》（2002.8.1DBNetzNST）和DIN技術(shù)報(bào)告101：δ=λ（L）δUIC+δK+S≤容許δ=λ（L）δ804L<3.0m時(shí)，λ（L）=0.8L>10.0m時(shí)，λ（L）=0.4以32m梁為例，λ（L）=0.4容許δ的垂直位移移取決于跨跨度和速度度L=32m、v=350km/h時(shí)120HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大大學(xué)結(jié)構(gòu)變形限限值---豎向轉(zhuǎn)角限限值墩臺梁體扣件鋼軌道床板道床板θ≤１‰①客專無碴碴軌道設(shè)計(jì)計(jì)指南梁端端的豎向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角(ZK靜載）②京滬暫規(guī)規(guī)中的梁端端的豎向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角(ZK靜載）L≤80m無規(guī)定L>80，θ≤2‰3高速鐵路橋橋梁剛度要要求與變形形限值121HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值④200km/h客貨共線暫規(guī)梁梁端的豎向轉(zhuǎn)角角(中－活載）⑤鐵路基本規(guī)范中中梁體的豎向轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角(中－活載）無規(guī)定③200～250km/h客專暫規(guī)梁端的的豎向轉(zhuǎn)角(ZK靜載）有碴軌道：θ≤2‰無碴軌道：θ≤１‰路基與橋梁過渡渡段：θ<3×10-3rad；兩梁之間：θ1+θ2<6×10-3rad122HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值⑥德國考慮沖擊系數(shù)的的UIC71活載和溫度，1）單線橋梁：橋橋梁端頭θ<6.5×10-3rad；中間支點(diǎn)處θ1+θ2<10×10-3rad2）雙線橋梁：橋橋梁端頭θ<3.5×10-3rad中間支點(diǎn)處θ1+θ2<5×10-3rad123HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值兩梁豎向錯(cuò)位對對扣件上拔力的的影響其他要求①兩梁豎向錯(cuò)位位■《客專無碴軌道設(shè)設(shè)計(jì)指南》規(guī)定，梁縫鋼軌軌支點(diǎn)相對位移移不應(yīng)大于1mm■《德國無碴軌道技技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，設(shè)有縱坡坡的橋梁，由于于活動支座產(chǎn)生生水平位移引起起的梁縫兩側(cè)鋼鋼軌支點(diǎn)間的豎豎向相對位移不不宜大于1mm124HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)3高速鐵路橋梁剛剛度要求與變形形限值②結(jié)構(gòu)變形限值值---橫向力撓度限值值在列車搖擺力、、離心力、風(fēng)力力和溫度的作用用下，梁體的水水平撓度應(yīng)小于于或等于梁體計(jì)計(jì)算跨度的1/4000；③結(jié)構(gòu)變形限值值---豎向自振頻率限限值常用簡支梁豎向向自振頻率限值值跨徑（m）16202432404856自振頻率限值（Hz）7.56.05.03.753.02.382.18125HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)在高速鐵路線上上，列車對橋梁梁的動力作用增增大，為滿足行行車安全、乘坐坐舒適以及適應(yīng)應(yīng)高速鐵路線路路的構(gòu)造要求，，高速鐵路橋梁梁必須具有足夠夠的強(qiáng)度、更高高的剛度及良好好的穩(wěn)定性，更更大的抗扭能力力和較高的減振振降噪特性。同時(shí)，采用無縫縫長鋼軌的線路路，其橋梁體系的構(gòu)造應(yīng)能很好好地傳遞列車縱向力力，使列車縱向力力不能過多地分分配給鋼軌。三、世界各國高高速鐵路橋梁的的結(jié)構(gòu)形式126HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)為滿足以上要求求，國外一些規(guī)規(guī)定或規(guī)范中對對高速鐵路橋梁梁的結(jié)構(gòu)型式提提出了原則性的建議或要求。。國際鐵路聯(lián)盟UIC776-2《高速和超高速線線路上的橋梁規(guī)規(guī)程》規(guī)定，最適宜的的橋型應(yīng)是橋梁梁上部結(jié)構(gòu)具有有盡可能好的剛剛性，并建議:世界各國高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）127HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)小跨度橋（L≤20m）的結(jié)構(gòu)形式·帶道碴的正交異異性板·外包混凝土的鋼鋼梁·鋼筋混凝土或預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土板板或T梁·鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)世界各國高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）128HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)對中等跨度橋（（20m≤L≤60m）·鋼筋混凝土或預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土箱箱形梁·鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)對大跨度橋（L＞60m）·上弦設(shè)有抗風(fēng)聯(lián)聯(lián)結(jié)系的雙線橋橋格構(gòu)梁橋·鋼、鋼筋或預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝土拱橋橋世界各國高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）129HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)隨著建橋水平的的提高及預(yù)應(yīng)力力混凝土結(jié)構(gòu)的的廣泛應(yīng)用，同同時(shí)人類對環(huán)境境的要求越來越越高，國外近年年修建的高速鐵鐵路新線，基本本上全部采用鋼鋼筋混凝土及預(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。世界各國高速鐵鐵路橋梁的結(jié)構(gòu)構(gòu)形式（續(xù)）130HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)在日本的鐵路新新干線上，除東東海道新干線設(shè)設(shè)計(jì)速度為210km/h外，其余幾條線線的設(shè)計(jì)速度為為260km/h。在這些線上，，橋梁總延長所所占線路長度比比重較大，下表表為各條新干線線上橋梁及高架架橋所占比例。。日本新干線上的的橋梁131HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通大學(xué)新干線上上的橋梁梁及高架架橋所占占比重日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）橋型東海道山陽新干線上越東北新干線東京—新大阪新大阪—岡山岡山—博多大宮—新瀉東京—盛岡延長km比率%延長km比率%延長km比率%延長km比率%延長km比率%橋梁5711201231730117515高架橋11622744586221324927956合計(jì)173339457117291626035471132HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)由上表可可見，日日本新干干線上高高架橋的的比率，，在某些些段幾乎乎占了線線路總長長的一半半。由于于有這樣樣多的高高架橋，，因此日日本新干干線上的的高架橋橋多采用用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)計(jì)。日本高架架橋標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的的基本情情況如表表3.1，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)設(shè)計(jì)中橋橋面寬度度按表3.2確定。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）133HaiboLiuPhD.SWJTU日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）高架橋標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)的基本本情況表表3-1134HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）高架橋標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)的基本本情況續(xù)續(xù)表3-1135HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)新干線表表彰高架架橋橋?qū)拰挘╩）表表3-2日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）136HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)東海道高高架橋的的幾種標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)形式如如下圖所所示日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）圖3.1日本東海海道標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)框框架式高高架橋（（單位:mm）137HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)續(xù)上圖3.2日本東海海道標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)設(shè)計(jì)框框架式高高架橋（（單位:mm）日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）138HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)形式除高架橋橋外，日日本新干干線上其其它橋梁梁采用了了上承鋼鋼板梁、、結(jié)合梁梁、穿式式桁架、、鋼筋混混凝土及及預(yù)應(yīng)力力混凝土土梁，也也有少量量拱橋。下表列出出了各條條新干線線上采用用的混凝凝土橋與與組合梁梁橋、鋼鋼橋等各各自在除除高架橋橋外所占占的比例例。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）139HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)各條新干干線上混混凝土橋橋與其他他橋所占占比例表表3-3日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）140HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)形式上表中的的數(shù)據(jù)說說明:除東海道道新干線線上采用用了較多多的組合合梁橋和和鋼橋外外，后來來修建的的新干線線大量地地采用了了混凝土土橋，只只在萬不不得已的的情況下下才用組組合梁橋橋和鋼橋橋。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）141HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)形式東海道新新干線建建成運(yùn)營營十年后后，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)橋梁存存在許多多問題，，尤以鋼鋼梁更突突出。通過調(diào)查查發(fā)現(xiàn)主主要原因因是設(shè)計(jì)計(jì)處理不不當(dāng)及橋橋梁振動動、疲勞勞等原因因所致。。另外鋼梁梁橋的噪噪音比混混凝土橋橋也大得得多。因此，在在后來修修建的幾幾條新干干線上大大量采用用了混凝凝土橋梁梁，這這樣可增增大結(jié)構(gòu)構(gòu)阻尼、、減小橋橋梁振動動和噪音音、減小小維修工工作量。。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）142HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)在選擇結(jié)結(jié)構(gòu)型式式時(shí)，盡盡量采用用有碴橋橋面梁。。(德國DS804規(guī)范規(guī)定定，鐵路路橋一般般應(yīng)采用用上承式式橋，在在任何情情況下都都必須設(shè)設(shè)置道碴碴道床。。)日本東海海道新干干線上，，曾經(jīng)采采用過明明橋面鋼鋼梁，但但經(jīng)過幾幾年行車車后，在在34孔明橋面面穿式板板梁中，，有8孔在縱梁梁、橫梁梁端部腹腹板的斷斷面變化化處出現(xiàn)現(xiàn)向上斜斜裂縫，，后根據(jù)據(jù)裂縫發(fā)發(fā)展情況況，予以以更換或或加強(qiáng)。。東海道道以后的的新干線線，只在在萬不得得已的情情況下才才采用。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）143HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)形式在日本新新干線上上，大量量采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)計(jì)的預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土橋，，截面形形式有T梁和箱梁梁。T梁跨度在在15～45m，雙線主主梁片數(shù)數(shù)從3片到8片不等。。主梁截面面形式以以箱梁為為主，在在跨度較較小、梁梁高較低低的橋梁梁也使用用少量的的T梁.從施工方方法上看看，以支支架施工工、懸臂臂施工和和頂推施施工為主主，預(yù)制制拼裝施施工的極極少。日本新干干線上的的橋梁（（續(xù)）144HaiboLiuPhD.SWJTU西南交通通大學(xué)噪聲解決決方式高速行車車噪音引引起沿線線居民強(qiáng)強(qiáng)烈不滿滿的問題題，一直直困擾著著日本的的新干線線運(yùn)輸。。為減少少新干干線橋橋梁的的噪音音，現(xiàn)現(xiàn)在的的做法法是在在高架架橋上上設(shè)隔隔音板板。在鋼梁梁上設(shè)設(shè)隔音音板，，但是是這種種措施施要使使噪音音降至至70dB以下，，目前前來說說是難難以達(dá)達(dá)到的的。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）145HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)為從根根本上上解決決這一一問題題，不不采用用或盡盡量少少采用用鋼及及鋼—混凝土土組合合梁是是一比比較明明智的的決策策。另另外，，無碴碴橋面面梁的的行車車噪音音也比比有碴碴的大大。日本新新干線線上的的橋梁梁（續(xù)續(xù)）146HaiboLiuPhD.SWJTU西南交交通大大學(xué)設(shè)計(jì)速速度250km/h、全長長327km的德國國漢諾諾威—維爾茨茨堡和和全長長104km的曼海海姆—斯圖加加特兩兩條新新干線線上，，共有有橋梁梁359座，總總延長長37km。在359座橋中中，152座跨越越公路路，139座跨越越鐵路路，其其余68座為大大型山山谷橋橋和