土木工程概論第6章橋梁與隧道工程6.1橋梁工程概述6.2橋跨結構6.3橋梁工程展望6.4隧道工程概述6.5公路隧道6.6鐵路隧道6.7水底隧道6.1橋梁工程概述6.1.1橋梁在交通運輸事業(yè)中的作用經(jīng)濟發(fā)展、文化交流和國際建設交通的發(fā)展與橋梁工程的發(fā)展相互促進6.1.2我國橋梁建造的成就歷史久遠數(shù)量驚人類型豐富土木工程概論第6章橋梁與隧道工程1969年我國建成了舉世矚目的南京長江大橋這是我國自行設計、制造、施工，并使用國產(chǎn)高強鋼材的現(xiàn)代化大型橋梁。正橋除北岸第一孔為128m簡支鋼桁梁外，其余為9孔3聯(lián)，每聯(lián)為3×160m的連續(xù)鋼桁梁。上層為公路橋面，下層為雙線鐵路。包括引橋在內，鐵路橋部分全長6772m公路橋部分為4589m。南京長江大橋的建成，顯示出我國建橋事業(yè)已達到了世界先進水平，也是我國橋梁史上又一個重要標志萬縣長江大橋—此橋全長856.12m，主跨為420m的勁性骨架鋼筋混凝土拱橋，目前居同類橋梁之冠。萬縣長江大橋矢跨比為1/5，拱上結構為14孔30m預應力簡支梁，引橋為13孔30m預應力簡支T型梁（南5孔，北8孔）。橋面連續(xù)，寬24m，設2×7.5m行車道和2×3.0m人行道黃石長江公路大橋—全橋總長約2580.08m，其中主橋長1060m，五跨預應力混凝土連續(xù)剛構橋。采用鋼圍堰加大直徑鉆孔灌注樁基礎。橋面凈寬19.5m，其中分向行駛的四個車道寬15m，兩側各設2.25m寬的非機動車道廣東虎門大橋—是我國第一座大型懸索橋，被譽為“世界第一跨”?；㈤T大橋由東引橋、主航道橋、中引橋、輔航道橋及西引橋五部分組成（圖6.10、圖6.11）。大橋全長4588m，橋寬32m。輔航道橋為主跨270m的連續(xù)剛構橋，是目前世界上跨度最大的連續(xù)剛構橋；主航道為單跨簡支鋼加勁梁懸索橋，跨徑888m。主纜跨徑為302m+888m+348.5m，其主跨居我國前列江陰長江大橋—是我國首座千米以上的特大跨徑公路橋梁，該橋采用336.5m+1385m+309.4m，的單孔簡支鋼懸索橋結構。南引橋為43m+3×40m，北引橋為（50+75+50）m+19×50m+8×30m組成，橋梁總長3km，全橋總寬度36.9m，橋面六車道凈寬度29.5m（包括中間分割帶）大渡河鐵索橋安瀾竹索橋洛陽橋武漢長江大橋楊浦大橋6.1.3國外橋梁建設簡述法國米月高架橋法國諾曼底大橋土木工程概論第6章橋梁與隧道工程南斯拉夫克爾克橋舊金山金門大橋日本明石海峽大橋6.2橋跨結構構6.2.1橋梁梁的基本組成橋跨結構（上部結構）橋墩、橋臺（下部結構）墩臺基礎6.2.2橋梁梁的分類安橋梁的基本體系系分類梁式橋、拱式橋、、鋼架橋、懸索橋橋、組合式橋橋梁的其他分類簡簡述根據(jù)橋梁所用的材材料：木橋、圬工工橋、鋼筋混凝土土橋，預應力混凝凝土橋和鋼橋橋梁所跨越的障礙礙物：跨河橋、跨跨海峽橋、立交橋橋、高架橋橋梁的用途：公路路橋、鐵路橋、公公鐵兩用橋、人行行橋、運水橋、農農橋以及管道橋等等橋梁的全長和跨徑徑：特大橋、大橋橋、中橋、小橋橋面在橋跨中的位位置：上承式、中中承式、下承式土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程特色橋梁工程簡介介土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程武漢長江大橋位于龜蛇二山之間間，1957年10月大橋貫通，，是中國人民第一一次跨越長江天塹塹的偉大勝利。武武漢長江大橋是一一座公路鐵路兩用用連續(xù)鋼桁梁橋，，全長1670m，正橋部分為1156m（8墩墩9孔——三聯(lián)3×128m連續(xù)續(xù)鋼桁梁），兩岸岸引橋共514m。上層公路路面面寬達18m，可可以并行行使六輛輛汽車、兩側設有有人行道，下層為為雙線鐵路橋。在在長江大橋的建設設中，大型鋼梁的的制造、架設、深深水管柱基礎的施施工等是我國建橋橋史上的一個創(chuàng)舉舉土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程特色橋梁工程簡簡介番禺大橋設計達到國際國國內先進水平，，斜拉橋橋面寬寬度達到37.7米，列國內內同類型橋第一一位，列世界同同類型橋第二位位，列世界200米跨徑以上上同類型橋第一一位。其主橋為為161m+380m+161m三跨連續(xù)續(xù)雙塔空間雙索索面漂浮體系超超寬斜拉橋，引引橋有變高度連連續(xù)箱梁橋，部部分預應力等高高度曲線連續(xù)箱箱梁橋，部分預預應力連續(xù)板梁梁橋，部分預應應力簡支T梁橋橋，及連續(xù)剛構構-連續(xù)梁組合合橋，路線總長長4.875公公里，其中橋長長3458.2m土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程特色橋梁工程簡簡介潤揚長江公路大大橋全長7371m，其中：南汊汊主橋采用主跨跨1490m懸懸索橋，北汊主主橋采用主跨406m斜拉橋橋，引橋和高架架橋均采用預應應力混凝土連續(xù)續(xù)箱梁橋。其中中南汊懸索橋主主纜系統(tǒng)的主跨跨1490m，，邊跨470m，矢跨比為1/10土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程特色橋梁工程簡簡介深圳市彩虹大橋橋是一座城市跨跨線橋（圖6.35）。該橋橋跨越深圳火車車北站29條股股道，是目前世世界上跨越鐵路路股道最多的橋橋梁之一。這座座橋梁的設計采采用了全組合結結構，實現(xiàn)了全全橋無模板施工工，滿足了現(xiàn)代代橋梁建設“輕輕型大跨”、““預制拼裝”、、“快速施工””的要求跨徑不斷增大橋型不斷豐富結構不斷輕型化化6.3橋梁工工程展望橋梁發(fā)展的趨勢勢有以下幾個特特點：土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程6.4.1國國內外隧道發(fā)展展概況6.4隧道工工程概述隧道——一種修建在在地層中的地下下工程建筑物。。被廣泛地應用用于公路、鐵路路、礦山、水力力、市政和國防防等方面隧道的產(chǎn)生和發(fā)發(fā)展是與人類的的文明史發(fā)展相相呼應的，大致分為四個時時代：1）原始時代：用獸骨、石器器等工具開挖，，修建在自身穩(wěn)穩(wěn)定無需支撐的的地層中2）遠古時代：這個時期的隧隧道開發(fā)技術形形成了現(xiàn)代隧道道開發(fā)技術的基基礎3）中世紀時代：隧道技術沒有有顯著進步4）近代和現(xiàn)代：使用炸藥進行行隧道開發(fā)土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程隧道開發(fā)技術概概況：14世紀火藥的發(fā)明用于于隧道開挖1818年布魯塞爾發(fā)明盾盾構1896年英國人Greothead第第一次應用壓縮縮空氣和盾構修建水底底隧道1906年建成通車的貫穿穿阿爾卑斯山的的新普倫隧道最先開始應用鑿鑿巖機和硝化甘甘油炸藥土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程已建成和在建的的長度超過3KM的公路隧道道土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程隧道名稱隧道長度（m）運營條件大溪嶺隧道4100雙向雙車道二郎山隧道4160單向雙車道華瑩山隧道4770單向雙車道鷓鴣山隧道4400單向雙車道木魚槽隧道3600雙向雙車道八達嶺隧道3455雙向雙車道真武山隧道3100單向雙車道中梁山隧道3165單向雙車道牛郎河隧道3920單向雙車道世界上已建成和和在建的長度超超過10KM的的公路隧道隧道名稱國家及地區(qū)長度（m）勃朗峰（Mt.Blance）法國－意大利11600弗雷儒斯（Frejus）法國－意大利12901圣哥達（St.gothard）瑞士16918阿爾貝格(Arlberg)奧地利13927格蘭薩索（GranSasso）意大利10173關越I（Kan－Etsu）日本10920關越II（Kan－Etsu）日本11010居德旺恩（Gudvanga）挪威11400Folgefonn挪威24500AurlandLaerdal挪威12900坪林（Pinglin）中國臺灣12900Hida日本10750土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程6.4.2隧隧道的分類及其其作用按地層分：巖石隧道、土土質隧道按所處的位置：山嶺隧道、城城市隧道、水底底隧道按施工方法：礦山法、明挖挖法、盾構法、、深埋法、掘進進機法按埋置深度：淺埋隧道、深深埋隧道按斷面形式：圓形、馬蹄形形、矩形按國際隧道協(xié)會會定義的斷面數(shù)數(shù)值：特大斷面、大大斷面、中等斷斷面、小斷面、、極小斷面隧道道按車道數(shù)：單車道、雙車車道、多車道隧隧道按用途：交通隧道：公路路、鐵路、水底底、地下、航運運、人行水工隧道：引水水、尾水、導流流或泄洪、排沙沙市政隧道：給水水、污水、管路路、線路、人防防礦山隧道：運輸輸巷道、給水隧隧道、通風隧道道土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程6.5公路隧隧道6.5.1道道路隧道的勘測測設計1、道路隧道的的工程調查道路隧道調查包包括：地形、地質、、氣象、環(huán)境、、施工條件以及與與工程有關的法法令調查調查時應首先明明確：調查的目的、、各階段的任務務和調查順序土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程2、路線和隧道道位置的選擇確定路線時通常常遵照：線性適當順應應地形、路線延延長、對附近地區(qū)的影影響、安全性、、用地、建設投投資、養(yǎng)護費、、行駛性能、施工工難易、與當?shù)氐丨h(huán)境和景觀相相協(xié)調按隧道所處的空空間位置可以將將公路隧道分為為：1）越嶺隧道：山嶺地區(qū)公路路從一個水系進進入另一個水系要翻越其間間的分水嶺，為為縮短里程，克克服高度或地形形障礙，往往要設設置越嶺隧道。。2）傍山隧道：山區(qū)道路通常常傍山沿河而行行，為改善線形，提高車速速、縮短里程、、節(jié)省時間，常常需要修建傍山山隧道，或稱為河河谷線隧道3）城市水底隧道：多為城市港灣灣和河川有航運運要求時，為溝通水域兩岸岸而修建的。土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程3、道路隧道的的幾何設計基本要求：安全、經(jīng)濟、、適用還應考慮：通風、照明、、安全設施，易易于養(yǎng)護管理隧道的平面線形形設計按《公路路工程技術標準準》（JTGB01-2003））規(guī)定進行4、凈空斷面隧道凈空：指隧道襯砌內內輪廓線所包圍圍的空間，包括括公路建筑界限、通風風管道、照明設設備、防災設備備、監(jiān)控設備等等附屬設備所需要的足足夠空間，以及及富裕量和施工工允許誤差等。。建筑界限：指建筑物不得得侵入的一種界界限，包括車道道、路肩、路緣帶、、人行道等的寬寬度以及車道、、人行道的凈高高。土木工程程概論第6章橋橋梁與隧道道工程6.5.2道道路隧道結構構構造主體構造物：為了保持巖體體的穩(wěn)定性和行行車安全而修建建的人工永久構造物物，通常是指洞洞身襯砌和洞門門構造物。附屬構造物：主體構造物以以外的為了運營營管理、維護養(yǎng)養(yǎng)護、供蓄發(fā)電、通風風、照明等修建建的構造物。1、襯砌材料與與構造要求襯砌材料應有足夠夠的強度度、耐久久性、抗抗?jié)B性、、耐腐蝕蝕性和抗凍性性等。另外還應應從經(jīng)濟觀觀點出發(fā)發(fā)，使襯砌砌材料價價格便宜宜，就地地取材，，便于施施工。通常采用用：混凝土土、鋼筋筋混凝土土、噴射射混凝土土、錨桿桿與噴錨錨支護、石石料、裝裝配式材材料等土木工工程程概論論第6章章橋橋梁梁與隧道道工程2、洞身身襯砌類類型洞身襯砌砌分為：直墻式式襯砌、、曲墻式式襯砌、、噴射混混凝土襯襯砌噴錨襯砌砌、復合合式襯砌砌、圓形形斷面隧隧道、矩矩形斷面面隧道等等。土木工工程程概論論第6章章橋橋梁梁與隧道道工程直墻式襯襯砌曲墻式襯襯砌矩形斷面面6.5.3圍圍巖分類類與圍巖巖壓力1、圍巖巖分類影響坑道圍巖巖穩(wěn)定的的因素是多方面面的，在在分類中中主要考考慮以下下三個分類類指標：：1）坑道道圍巖的的結構特特征和完完整狀態(tài)態(tài)2）巖石石的物理理力學性性質3）地下下水的影影響2、圍巖巖壓力隧道開挖挖時，被被擾動的的圍巖要要移動和和變形，，而支護護結構要要阻止圍圍巖移動動和變形形，圍巖壓力力就是對支支護結構構施加壓壓力。圍巖壓力力由兩部部分組成成：巖體自自重產(chǎn)生生的壓力力、巖體體在構造造運動中中殘留的的構造應應力。土木工工程程概論論第6章章橋橋梁梁與隧道道工程3、隧道結構計算算作用在襯砌結構上上的荷載，按其性質可以區(qū)分為：主動荷載：主動作用在結構構并引起結構變形形長期作用的主要主主動荷載：圍巖壓力、回填填土荷載、襯砌自自重、地下凈水壓壓力以及車輛載重重等非經(jīng)常作用的附加加荷載：灌漿壓力、凍脹脹壓力、混凝土收收縮應力、溫度應應力以及地震力等等被動荷載：因為結構變形壓壓縮圍巖而引起的的圍巖被動抵抗力力，及彈性抗力，，限制結構變形彈性抗力屬被動荷荷載，其分布范圍圍和圖式一般可按按工程類比法假定定，通?？勺骱喕?。土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程6.5.4公路路隧道的施工方法法公路隧道施工方法法是根據(jù)地質條件、、水文地質、埋深深、斷面形狀及尺寸、施工工技術條件、工期期等許多因素有各各種不同的施工方法，在選擇施工工方法時，要根據(jù)據(jù)各種因素綜合確確定，并要考慮地質條件的變化情情況，變化施工方方法。常用的施工方法有有：漏斗棚架法、反反臺階法、正臺階階法、全斷面法、上下導導坑先拱后墻法、、下導坑先拱后墻墻法、品字形導坑坑先拱后墻法、側側壁導坑法等土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程反臺階法施工正臺階法施工全斷面法施工下導坑先拱后墻法法施工上下導坑先拱后墻墻法施工品字形導坑先拱后后墻法施工順序圖圖側壁導坑法施工順順序圖土木工程概概論第6章橋橋梁與隧道工程程6.6鐵路隧道道6.6.1隧道道位置選擇及構造造設計1、隧道位置選擇擇鐵路隧道位置的選擇與以下因素有關：：當?shù)氐牡刭|條件件、水文、地質條條件、地形地貌條條件、工程難易程程度、投資的數(shù)額額、工期的要求以以及現(xiàn)有施工技術術的水平和今后運運營條件。其中最重要的是：地質條件和地形形條件。土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程（1）按地地形及地質質條件進行行選擇高程障礙：鐵路線前前進方向的的高山，解解決方案：：繞行方案：附近地形形開闊，山山坡地帶寬寬敞可避開開前方的山山峰迂回繞繞行而過深塹方案：地形比較較開闊，有有山谷臺地地可供展線線，盡量把把線路展長長，坡度用用足以爭取取把線路標標高抬起到到可能的高高度，高程程不足之處處在山頂部部位開鑿深深路塹通過過平面障礙：進入山區(qū)區(qū)，線路無無法環(huán)繞，，解決方案案：沿河傍山繞繞行方案：沿著山體體自然彎曲曲傍山繞行行隧道直穿方方案：開鑿隧道道，穿山而而過土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程（2）按線線路類別進進行選擇越嶺線上隧隧道位置的的選擇：主要以兩兩大因素為為依據(jù)選擇埡口：除了考慮慮平面位置置外，還要要考慮埡口口兩端河谷谷的分布情情況和臺地地的開敞程程度，主溝溝高程是否否相差不大大和河谷是是否靠近等等因素確定隧道高高程：要全面衡衡量，從技技術和經(jīng)濟濟兩個方面面做出比較較合理的決決定河谷線上隧隧道位置的的選擇：左右受山山坡和河谷谷的制約，，上下受標標高和限制制坡度的控控制，比選選方案時，，盡管移動動的幅度不不大，但對對工程的難難易、大小小都有關系系土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程2、隧道平平縱斷面設設計隧道平面設設計：線路盡量量為直線，，若不可避避免的出現(xiàn)現(xiàn)曲線時，，應盡可能能采用較短短的曲線或或半徑較大大的曲線，，在一座隧隧道內最好好不設一個個以上的曲曲線，尤其其是不宜設設置反向曲曲線或復合合曲線隧道縱斷面面設計：坡道形式坡度大小坡段長度坡段連接土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程3、隧道構構造設計隧道橫斷面面設計隧道凈空界界限曲線隧道的的凈空加寬寬隧道洞身支支護結構的的構造就地模筑混混凝土整體體式襯砌是是在坑道內內樹立模板板、拱架，，然后澆灌灌混凝土而而成裝配式襯砌砌有若干在在工廠或現(xiàn)現(xiàn)場預先制制備的構建建，運入坑坑道內，用用機械將它它們拼裝噴錨支護是是將摻有速速凝劑的混混凝土拌合合料與水匯匯合成為漿漿狀，噴射射到坑道的的巖壁上凝凝縮加設錨錨桿和金屬屬網(wǎng)構成的的一種支護護形式土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程6.6.2支護體體系設計1、圍巖的的初始應力力場（原始地應應力場）根據(jù)地應力力的成因分分為：自重應力場場：地心引力力和離心慣慣性力共同同作用的結結果構造應力場場：按其形成成的時間可可分為：構造殘余應應力：過去地質質構造和巖巖石形成過過程中形成成的殘存在在巖體中的的應力新構造應力力：由現(xiàn)在正正在活動和和變化的構構造運動所所引起的應應力圍巖初始應應力場的確確定方法一般通過現(xiàn)現(xiàn)場實地應應力獲得圍圍巖初始應應力，但受受到很多因因素的影響響，實測的的圍巖初始始應力不絕絕對正確根據(jù)實踐經(jīng)經(jīng)驗可采用用實地量測測和地質力力學分析相相結合的方方法土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程2、我國鐵鐵路隧道圍圍巖分類土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程2、我國鐵鐵路隧道圍圍巖分類土木工工程概概論第6章章橋橋梁與隧道道工程2、我國鐵鐵路隧道圍圍巖分類6.6.3隧道施施工方法1、新奧地利利隧道施工法法全斷面法：按照隧道設設計輪廓線一一次爆破成型型臺階法：包括長臺階階法、短臺階階法和超短臺臺階法分部開挖法：三種變化方方案臺階分部開挖挖法單側壁導坑法法雙側壁導坑法法土木工程程概論論第6章橋橋梁與與隧道工程長臺階法短臺階法超短臺階法土木工程程概論論第6章橋橋梁與與隧道工程2、傳統(tǒng)的礦礦山法有全斷面法、、臺階法、側側壁導坑法、、漏斗棚架法法、上下導坑先拱拱后墻法等分部開挖法施施工（a）臺階分分部開挖法（b）單側壁壁導坑法（c）雙側壁壁導坑法3、其他施工工方法土木工程程概論論第6章橋橋梁與與隧道工程沉埋管段水底底隧道的縱斷斷面圖敞口開挖法地下連續(xù)墻法法工字鋼樁法6.7水底底隧道6.7.1水水文調查與與計算1、水文工作的特特點1）水下隧道道縱斷面一般般成V形坡或或W形坡，洞洞口標高要定定得安全合理理2）為了使隧隧道洞口達到到隱蔽的要求求，水下隧道道主洞口以及及通風井口往往往在支溝口口內適當距離離，避開山洪洪直接沖刷水下隧道水文文工作的具體任務應根據(jù)主河道道設計洪水頻頻率提出提出水下下隧道洞口及及風井口的標標高，以防洪洪水淹沒土木工程程概論論第6章橋橋梁與與隧道工程2、水文計算水下隧道水文文計算，首先應在隧道所在在地區(qū)選擇基基準水文控制制斷面，進行行水文測繪和和計算。然后根據(jù)控制斷面面與隧道各洞洞口及河底段段位置的關系系，推算隧道道各洞口要求求百年一遇或或三百年一遇遇洪水頻率防防洪標高及河河底段的理論論外水壓力。。土木工程程概論論第6章橋橋梁與與隧道工程水文計算主要要工作如下：測量河床斷面面及比降洪峰流量的測測定繪制隧道軸線線處江河水位位-流量、水水位-面積和和水位-流速速關系曲線