學(xué)習(xí)任務(wù)一橋涵的分類和結(jié)構(gòu)組成學(xué)習(xí)活動一橋梁的認(rèn)識學(xué)習(xí)目標(biāo)完成本學(xué)習(xí)活動后，你應(yīng)當(dāng)能：了解橋梁的定義；描述橋梁的結(jié)構(gòu)組成；描述橋梁的結(jié)構(gòu)類型；通過老師的指導(dǎo)，能概括各種橋梁的特點和適用條件；培養(yǎng)團隊協(xié)助、信息收集、應(yīng)用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)善于溝通的品質(zhì)，責(zé)任意識、規(guī)范意識的職業(yè)素養(yǎng)；結(jié)合中國橋梁發(fā)展成就，培養(yǎng)愛黨愛國情懷，培養(yǎng)愛國自豪感、為祖國繁榮而努力的情操，弘揚我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，以工匠精神激發(fā)愛國主義熱情，以創(chuàng)新精神鼓勵建造優(yōu)質(zhì)工程。學(xué)習(xí)情景

下圖所示為幾種不同類型的橋梁，請說出6座橋分別是什么類型？各由哪些部分組成？這些橋型通常采用什么材料？適用范圍是什么？想一想

什么叫橋梁？國內(nèi)外橋梁的發(fā)展歷史是怎么樣的？橋梁由哪幾部分組成？橋梁可以分為哪幾類？通常采用什么材料？適用范圍是什么？要回答這個問題，我們可以從下面的學(xué)習(xí)內(nèi)容中找到答案。

一、橋梁發(fā)展簡史橋梁是供公路、鐵路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷、線路或其他障礙時所修建的具有承載能力的架空建筑物。

1.我國古代橋梁建設(shè)的成就

我國建造橋梁已有4000多年的歷史，在距今約3000年的周文王時期，就已在寬闊的渭河上架設(shè)大型浮橋，這是我國建設(shè)最早的浮橋。梁橋是我國出現(xiàn)最早的橋梁，早在原始社會，我國就有了獨木橋，以及由數(shù)根圓木拼成的木梁橋。一、橋梁發(fā)展簡史泉州萬安橋

世界上尚存最長、工程最艱巨的石梁橋是位于福建泉州的萬安橋，也稱洛陽橋，建于1053～1059年，全長1106米，是我國第一座瀕臨海灣的石梁橋。1.我國古代橋梁建設(shè)的成就

懸索橋，又稱吊橋，主要是用藤、竹制成的繩索、鐵鏈等架設(shè)而成。我國是世界上最早有懸索橋的國家。1706年建成的凈跨徑100m、寬2.8m的四川瀘定縣大渡河鐵索橋（又稱瀘定橋）是我國保留至今比較完整的懸索橋。一、橋梁發(fā)展簡史瀘定大渡河鐵索橋

我國在東漢中期已經(jīng)修建拱橋，距今已有1800多年歷史。舉世聞名的河北趙縣趙州橋（又名安濟橋），是我國古代石拱橋的杰出代表。它建于隋代大業(yè)年間（公元605～618年），由著名匠師李春設(shè)計，全長50.83m，凈跨徑37.02m，寬9m，矢高7.23m，是一座空腹式圓弧形石拱橋。趙州橋

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

新中國成立后，橋梁建設(shè)取得了迅速發(fā)展。1957年10月15日，我國第一座長江大橋——武漢長江大橋建成，是長江上修建的第一座公鐵兩用鋼桁架梁橋，橋身為3×128m三聯(lián)連續(xù)橋梁，全長1670m，橋面寬18m，全長1690m，結(jié)束了我國萬里長江無橋的歷史。一、橋梁發(fā)展簡史武漢長江大橋

南京長江大橋

1969年我國成功建成了南京長江大橋，它是一座3×160m的鋼桁架梁橋，這才是我國第一座自行設(shè)計、制造、施工，并使用國產(chǎn)高強鋼材的現(xiàn)代大型橋梁。南京長江大橋是我國建設(shè)長江大橋的一個重要里程碑。

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

1997年5月竣工通車的重慶萬縣長江大橋，主跨420m，是當(dāng)時世界上跨徑最大的鋼筋混凝土拱橋，在中國土木工程學(xué)會2004年第16屆年會上入選首屆《全國十佳橋梁》，名列拱橋首位。一、橋梁發(fā)展簡史萬縣長江大橋

上海盧浦大橋

2003年6月28日建成通車、主跨550m的上海盧浦大橋，是世界上最大跨徑的拱橋，所采用的全焊接技術(shù)是世界鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展的最新技術(shù)和發(fā)展方向。

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

目前我國大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量位居世界第一。

2008年5月1日建成通車的雙塔鋼箱梁鋼筋混凝土斜拉橋——杭州灣跨海大橋，全長36km，是世界上第二長的跨海大橋。一、橋梁發(fā)展簡史杭州灣跨海大橋

蘇通長江大橋

2008年6月30日建成通車的江蘇蘇通長江大橋，主跨1088m，主塔高300.4m，斜拉索長度達到577m，群樁基礎(chǔ)尺寸為世界最大規(guī)模，當(dāng)時創(chuàng)下四個世界之最。

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

2018年10月24日建成通車的港珠澳大橋(圖1-1-15),全長55km,集橋梁、隧道和人工島于一體，其建設(shè)難度之大，被譽為橋梁界的“珠穆朗瑪峰”。是目前世界上已建成的最長的跨海大橋。一、橋梁發(fā)展簡史港珠澳大橋

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

“小貼士”

集“橋-島-隧”于一體的港珠澳大橋，為目前世界最長的跨海大橋。港珠澳大橋是中國境內(nèi)一座連接香港、廣東珠海和澳門的橋隧工程，位于中國廣東省珠江口伶仃洋海域內(nèi)，為珠江三角洲地區(qū)環(huán)線高速公路南環(huán)段。全長55km，是目前世界上最長的跨海大橋。主體工程集“橋-島-隧”于一體，包括22.9km的鋼結(jié)構(gòu)主體橋梁，一條6.7km建設(shè)在海平面以下40米深處的世界最長的海底沉管隧道，以及連接隧道和橋梁的4個人工島。橋面為雙向六車道高速公路，設(shè)計速度100km/h，工程項目總投資額約1269億元人民幣。2018年10月24日，經(jīng)過6年籌備、9年建設(shè)，的港珠澳大橋建成通車。這一超級工程集橋梁、隧道和人工島于一體，其建設(shè)難度之大，被譽為橋梁界的“珠穆朗瑪峰”。它的建成，不僅標(biāo)志著中國從橋梁大國走向橋梁強國，也意味著粵港澳大灣區(qū)建設(shè)正式駛?cè)肟燔嚨馈?/p>

港珠澳大橋項目所體現(xiàn)的不僅僅是中國過去幾十年建橋技術(shù)的積累，它同時也在重新定義中國制造未來的方向。一、橋梁發(fā)展簡史

2.我國現(xiàn)代橋梁建設(shè)的成就

懸索橋是世界上跨徑最大的橋型之一。

2005年4月30日建成通車、主跨1490m的江蘇潤揚長江公路大橋，是中國第一座大跨徑的組合型橋梁。

1997年建成、主跨1377m的香港青馬大橋，是全球最長的公鐵雙用鋼箱梁懸索橋，是香港連接大嶼山、香港國際機場及市區(qū)的干線公路的主要組成部分。一、橋梁發(fā)展簡史潤揚長江大橋

香港青馬大橋

3.世界橋梁建筑的現(xiàn)狀

現(xiàn)在位居世界同類橋梁前列的著名橋梁有：1937年建成的主跨1280m的美國舊金山金門大橋，是世界著名的橋梁之一，是近代橋梁工程的一項奇跡。一、橋梁發(fā)展簡史舊金山金門大橋

前南斯拉夫KRK大橋

1980年建成的前南斯拉夫KRK大橋，由390m+244m兩座鋼筋混凝土上承式拱橋組成。拱橋的寬度與跨度之比僅1/30，異常纖細，是該橋的設(shè)計特點。3.世界橋梁建筑的現(xiàn)狀

1998年4月5日建成通車的日本明石海峽大橋，主跨1991m，首次采用1800MP級超高強鋼絲，使主纜直徑縮小并簡化了連接構(gòu)造，首創(chuàng)懸索橋主纜，這也是第一座用頂推法施工的跨谷懸索橋，由著名的法國埃菲爾集團公司承建。一、橋梁發(fā)展簡史日本明石海峽大橋

俄羅斯島大橋

俄羅斯島大橋是2012年俄羅斯新建成的跨海大橋，主跨1104米，主橋墩高320米，總長3.1公里，是目前世界上最長的斜拉橋。1.基本組成橋梁由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。1)梁橋二、橋梁的結(jié)構(gòu)組成梁橋的基本組成(1)上部結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)又稱橋跨結(jié)構(gòu)，是路線中斷時跨越障礙（如河流、山谷、線路等）的結(jié)構(gòu)物。它包括主梁和橋面系，作用是承受車輛荷載，并通過支座將荷載傳給墩臺。(2)下部結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)，是修建在地基上，用來支承上部結(jié)構(gòu)并向下傳遞荷載的建筑物。它包括橋墩、橋臺和基礎(chǔ)。2)拱橋拱橋的組成與梁橋大致相同,不同的是:拱橋無須設(shè)置支座,上部結(jié)構(gòu)主要包括主拱圈和橋面系。二、橋梁的結(jié)構(gòu)組成2.橋梁主要尺寸橋梁的主要尺寸包括長度尺寸、高度尺寸和寬度尺寸。1）長度尺寸

（1）凈跨徑：對于梁橋，是指設(shè)計洪水位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之間的凈距；對于拱橋，是指每孔拱跨兩個拱腳截面最低點之間的水平距離。用L0表示。

（2）計算跨徑：對于有支座的梁橋，是指橋跨結(jié)構(gòu)相鄰兩個支座中心之間的距離；對于拱橋，是指兩個相鄰拱腳截面形心點之間的水平距離。用L表示。

（3）標(biāo)準(zhǔn)跨徑：對于梁橋、板橋，是以兩個橋墩中線之間橋中心線長度或橋墩中線與橋臺臺背前緣線之間橋中心線長度為準(zhǔn)；對于拱橋、涵洞，是以凈跨徑為準(zhǔn)。用Lb表示。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）規(guī)定，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計或新建橋涵的跨徑在50m及以下時，宜采用標(biāo)準(zhǔn)化跨徑。公路橋涵標(biāo)準(zhǔn)跨徑共有0.75m、1.0m、1.25m、1.5m、2.0m、2.5m、3.0m、4.0m、5.0m、6.0m、8.0m、10m、13m、16m、20m、25m、30m、35m、40m、45m、50m等21種。

（4）總跨徑：是指多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和，也稱橋跨孔徑，用∑L0表示。

（5）橋梁全長：簡稱橋長，對于有橋臺的橋梁是指兩岸橋臺側(cè)墻或八字墻尾端間的距離；對于無橋臺的橋梁為橋面系長度。用Lq表示。

（6）多孔跨徑總長：梁橋為多孔標(biāo)準(zhǔn)跨徑總和；拱橋為兩岸橋臺內(nèi)拱腳截面最低點（起拱線）之間的水平距離；其他型式橋梁為橋面系行車道長度。用Ld表示。二、橋梁的結(jié)構(gòu)組成2.橋梁主要尺寸

2）高度尺寸（1）橋梁高度：簡稱橋高，是指橋面與低水位之間的高差，或橋面與橋下線路路面之間的距離，用H表示。（2）橋梁建筑高度：是指橋上行車路面（或軌頂）高程至橋跨結(jié)構(gòu)最下緣之間的垂直距離，用h表示。（3）橋梁容許建筑高度：是指橋面高程與橋下通航或排洪必需的凈空高度之差，用h容表示。（4）橋下凈空高度：是指橋跨結(jié)構(gòu)最下緣至設(shè)計洪水位或設(shè)計通航水位之間的垂直距離，用H0表示。3）寬度尺寸（1）橋面凈空：是指為保證車輛、行人的安全而在橋面上保留一定的空間，此空間邊緣間的橫向界限（垂直于行車方向）。（2）橋下凈空：是指為滿足橋下通航（行車、行人）的需要，對上部結(jié)構(gòu)底緣以下規(guī)定的空間限界。

二、橋梁的結(jié)構(gòu)組成三、橋梁分類

橋梁結(jié)構(gòu)的基本受力體系主要有梁式、拱式、剛架式、懸吊式四種。

由兩種或兩種以上的基本體系組合而成的，稱為組合體系。1.橋梁按受力體系劃分：1）梁橋梁橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結(jié)構(gòu)，主要承重結(jié)構(gòu)是梁（或板）。梁（或板）主要承受彎矩，墩臺只承受豎向壓力，自重大，跨越能力小，多用于中小跨徑橋梁。所用材料主要是鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。

梁橋三、橋梁分類1.橋梁按受力體系劃分：2）拱橋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱圈或拱肋。它的特點是在豎向荷載作用下，拱圈或拱肋主要承受壓力，但也承受彎矩。墩臺處除承受豎向壓力和彎矩外，還承受水平推力。拱橋跨越能力較大，造型美觀，施工比較困難，適用于幾十米到幾百米的大中跨徑的橋梁。所用材料主要是圬工（磚、石、混凝土）和鋼筋混凝土。

拱橋三、橋梁分類1.橋梁按受力體系劃分：3）剛架橋

剛架橋的主要承重結(jié)構(gòu)是上部結(jié)構(gòu)的梁或板與下部結(jié)構(gòu)的立柱或橫墻結(jié)合在一起的剛架結(jié)構(gòu)。在豎向荷載作用下，主梁受彎，墩柱受壓，柱腳處產(chǎn)生豎向反力、水平反力和彎矩。這種受力情況介于梁和拱之間，適用于中小跨徑橋梁。所用材料主要是鋼筋混凝土。

剛架橋三、橋梁分類1.橋梁按受力體系劃分：4）懸索橋

懸索橋又稱吊橋，主要承重結(jié)構(gòu)是懸掛在兩邊塔架上的強大纜索。在豎向荷載作用下，纜索只承受拉力。荷載由加勁梁經(jīng)過吊桿傳遞給纜索，再通過主纜索到塔架，通過錨碇傳給地基。墩臺除承受豎向反力外，還承受水平推力。懸索橋是有水平反力（推力）的結(jié)構(gòu)，具有很大的跨越能力，也是目前世界上最大跨徑的橋型，對動荷載要求較高，適用于大型及特大型橋梁。所用材料主要是混凝土、鋼材、預(yù)應(yīng)力鋼索。

懸索橋三、橋梁分類1.橋梁按受力體系劃分：5）組合體系橋組合體系橋梁是由兩種以上不同受力體系結(jié)構(gòu)所組成，兩種以上體系均為主要承重結(jié)構(gòu)，互相聯(lián)系，共同受力。下圖分別為梁拱組合的系桿拱橋、拉索和梁組合的斜拉橋。斜拉橋由索塔、主纜索和主梁組成。

系桿拱橋斜拉橋三、橋梁分類2.按橋梁的長度和跨徑劃分根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）規(guī)定，按橋梁的長度和跨徑劃分，橋梁可以分為特大橋、大橋、中橋、小橋和涵洞。

橋梁涵洞分類橋梁分類多孔跨徑總長Ld(m)單孔標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lb(m)特大橋Ld＞1000Lb＞150大

橋100≤Ld≤100040≤Lb≤150中

橋30＜Ld＜10020≤Lb＜40小

橋8≤Ld≤305≤Lb＜20涵

洞——Lb＜5三、橋梁分類3.按行車道的位置劃分按行車道位置的不同，橋梁可以分為上承式橋、中承式橋和下承式橋。拱橋按行車道位置劃分三、橋梁分類4.按上部結(jié)構(gòu)所用材料劃分按上部結(jié)構(gòu)所用材料，橋梁可以分為木橋、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、圬工橋（包括磚橋、石橋、混凝土橋）、鋼橋等。5.按使用用途劃分按使用用途，橋梁可以分為公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、農(nóng)用橋、人行橋、運水橋（渡槽）等。6.

按跨越障礙的性質(zhì)劃分按跨越障礙的性質(zhì)，橋梁可以分為跨河橋、跨線橋、高架橋、棧橋等。7.按特殊使用條件劃分按特殊使用條件，橋梁可以分為浮橋、漫水橋、開啟橋等。8.按使用年限劃分按使用年限，橋梁可分為永久性橋梁、臨時性橋等。四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋梁橋是以受彎的梁或板作為主要承重結(jié)構(gòu)的橋梁。其特點是構(gòu)造簡單、施工方便、造價低，維修容易，設(shè)計理論與施工技術(shù)都比較成熟。但是當(dāng)跨徑增大時，結(jié)構(gòu)自重隨著增大，跨越能力小。1）按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系劃分按承重結(jié)構(gòu)的靜力體系的不同，梁橋可以分為簡支梁橋、懸臂梁橋、連續(xù)梁橋三種。

梁橋按靜力體系分四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋2）按承重結(jié)構(gòu)的橫截面形式劃分按承重結(jié)構(gòu)的橫截面形式，梁橋可以分為板橋、肋式梁橋、箱形梁橋三種。(1)板橋主要承重結(jié)構(gòu)是矩形的鋼筋混凝土板或預(yù)應(yīng)力混凝土板,如圖1-1-37所示。其構(gòu)造簡單、施工方便、建筑高度小。但從力學(xué)性能方面來看,位于受拉區(qū)的混凝土不但不能充分發(fā)揮作用,反而增大了結(jié)構(gòu)重力,當(dāng)板的跨徑稍大時,就顯得不經(jīng)濟。因此,鋼筋混凝土簡支實心板橋的跨徑只用于5~8m,空心板橋的跨徑用到8~13m,預(yù)應(yīng)力混凝土簡支空心板橋的跨徑用到13~25m。

四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋(2)肋式梁橋主要承重結(jié)構(gòu)是梁肋(腹板)與翼板(橋面板)結(jié)合在一起的肋梁,如圖1-1-38所示。其特點是受拉區(qū)混凝土得到很大程度的挖空,減輕了結(jié)構(gòu)的重力,跨越能力增大。肋梁橋的橫截面又分為T形和Π形,常見的是T形梁。鋼筋混凝土簡支肋梁橋的常用跨徑為10~16m,預(yù)應(yīng)力混凝土簡支肋梁橋的常用跨徑為25~50m。

肋式梁橋四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋(3)箱形梁橋主要承重結(jié)構(gòu)是一個或多個封閉的薄壁箱形截面梁,如圖1-1-39所示。其特點是箱形梁因底板能承受較大壓力,所以它不僅能承受正彎矩,也能承受負(fù)彎矩。同時箱形梁整體受力性能好,抗彎抗扭剛度大,箱壁可以做得很薄,能有效地減輕重力。箱形梁的截面高度常采用變高度的,在支點處較高,在跨中處較矮。箱形梁橋適用于30m以上較大跨徑的懸臂梁橋、連續(xù)梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁橋和斜拉橋,對于普通鋼筋混凝土簡支梁橋不宜采用。

箱形梁橋四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋3）按有無預(yù)應(yīng)力劃分按有無預(yù)應(yīng)力，梁橋可以分為鋼筋混凝土梁橋、預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋。4）按施工方法劃分按施工方法不同，梁橋可以分為整體式梁橋、裝配式梁橋、組合式梁橋。

(1)整體式梁橋建橋的全部工作都在施工現(xiàn)場進行,由于全橋在縱向和橫向都是現(xiàn)場整體澆筑,如圖所示,所以整體性好,可以根據(jù)需要做成各種外形。但施工進度慢,又要耗費較多的支架和模板材料。

整體式梁橋四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋4）按施工方法劃分(2)裝配式梁橋上部結(jié)構(gòu)在工廠或工地預(yù)制場分塊預(yù)制,再運到現(xiàn)場吊裝就位,然后在接頭處將構(gòu)件連接成整體,如圖1-1-41所示。裝配式橋的預(yù)制構(gòu)件質(zhì)量易于保證,而且還能與下部工程同時施工,加快了施工進度,并能節(jié)約支架和模板材料。

裝配式梁橋四、橋梁的特點和適用條件1.梁橋4）按施工方法劃分(3)組合式梁橋承重結(jié)構(gòu)的梁或板,一部分采用預(yù)制安裝,另一部分就地澆筑。預(yù)制安裝部分可作為現(xiàn)澆部分的模板和支架,現(xiàn)澆部分的混凝土則將預(yù)制部分結(jié)合成整體,共同承受結(jié)構(gòu)自重和汽車荷載,如下圖所示。組合式梁橋與裝配式梁橋相比,預(yù)制構(gòu)件的重力可以顯著減小,便于運輸和安裝。但是組合式梁橋施工工序較多,橋上現(xiàn)澆混凝土的工作量較大,而且預(yù)制部分的結(jié)構(gòu)在施工過程中要單獨承受橋面現(xiàn)澆混凝土的重力,所以總的材料用量要比裝配式橋多一些。

組合式梁橋四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋拱橋是我國歷史悠久、使用廣泛的一種橋梁結(jié)構(gòu)。它外形美觀，造型多樣，且經(jīng)久耐用。拱橋和梁橋的區(qū)別在于，不僅外形不同，而且受力不同。梁式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支承處僅僅產(chǎn)生豎向支承反力，而拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支承處不僅產(chǎn)生豎向反力和彎矩，而且還產(chǎn)生水平推力。

拱橋的形式多種多樣,構(gòu)造各有差異,可以按照不同的方式將拱橋分為各種類型。1)按主拱圈所使用的材料劃分按主拱圈(或拱肋、拱箱)所使用的建筑材料,拱橋可分為圬工拱橋、鋼筋混凝土拱橋和鋼拱橋。

四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋2）按拱上建筑的形式分按拱上建筑形式，拱橋可分為實腹式拱橋和空腹式拱橋。實腹式拱橋構(gòu)造比較簡單,施工方便,但重力大,常用于跨徑在20m以下的拱橋,如圖1-1-43所示。空腹式拱橋圬工體積小,橋形美觀,可以增大泄洪能力,但施工不如實腹式拱橋簡單,常用于25m以上的拱橋,如圖1-1-44所示。

圖1-1-43實腹式拱橋

圖1-1-44空腹式拱橋四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋3）按主拱圈采用的拱軸線形式劃分按主拱圈采用的拱軸線形式，拱橋可分為圓弧線拱橋、拋物線拱橋和懸鏈線拱橋。從施工方面來看,圓弧拱橋比拋物線拱橋和懸鏈線拱橋簡單;從力學(xué)性能方面分析,懸鏈線拱橋比圓弧拱橋受力好;而對于大跨徑拱橋,為了改善拱圈受力,可以采用高次拋物線拱橋。

四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋4)按結(jié)構(gòu)受力體系劃分按結(jié)構(gòu)受力體系,拱橋可分為簡單體系拱橋和組合體系拱橋。(1)簡單體系拱橋是指上承式拱橋的拱上建筑或中、下承式拱橋的拱下懸吊(統(tǒng)稱為行車道系結(jié)構(gòu)),不參與主拱一起承受荷載,橋上的全部荷載由主拱單獨承受,主拱是橋跨結(jié)構(gòu)的主要承重構(gòu)件,拱的水平推力直接由墩臺或基礎(chǔ)承受。按照主拱圈的靜力特點,簡單體系拱橋又可以分為三鉸拱、兩鉸拱、無鉸拱三種形式,如圖1-1-45所示。

拱圈(肋)的靜力圖式

四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋4)按結(jié)構(gòu)受力體系劃分按結(jié)構(gòu)受力體系,拱橋可分為簡單體系拱橋和組合體系拱橋。(1)簡單體系拱橋①三鉸拱:屬于外部靜定結(jié)構(gòu)。主拱圈一般不采用三鉸拱,三鉸拱常用于公路空腹式拱橋拱上建筑的邊腹拱。②兩鉸拱:屬外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。由于取消了拱頂鉸,使結(jié)構(gòu)整體剛度較三鉸拱大。③無鉸拱:屬外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。在自重及外荷載作用下,拱內(nèi)的彎矩分布比兩鉸拱及三鉸拱均勻,材料用量省。由于無鉸,結(jié)構(gòu)的剛度大、構(gòu)造簡單、施工方便、維護費用低,因此在實際中使用最廣泛。

四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋4)按結(jié)構(gòu)受力體系劃分(2)組合體系的拱橋是將行車系結(jié)構(gòu)與主拱圈按不同的構(gòu)造方式構(gòu)成一個整體,共同承受荷載。根據(jù)不同的組合方式和受力特點,組合體系拱橋又分為無推力的和有推力的組合體系拱兩類。①無推力的組合體系拱。拱的推力由系桿承受,墩臺不承受水平推力。根據(jù)拱肋和系桿剛度的大小及吊桿的布置形式可以分為如圖1-1-46所示的6種。

圖1-1-46

無推力的組合體系拱四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋4)按結(jié)構(gòu)受力體系劃分②有推力的組合體系拱。沒有系桿,由單獨的梁和拱共同受力,拱的推力仍由墩臺承受。根據(jù)梁和拱的剛度大小可分為如圖1-1-47所示的2種。

圖1-1-47有推力的組合體系拱四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋4)按結(jié)構(gòu)受力體系劃分(3)拱片橋是由上邊緣與橋面縱向平行、下邊緣是以拱形的有推力結(jié)構(gòu)的拱片為主要承重結(jié)構(gòu),如圖1-1-48所示。在拱片中,行車道系與拱肋剛性聯(lián)成一整體,共同承受荷載,故它僅能用于上承式橋梁。

圖1-1-48拱片橋四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋5）按行車道的位置劃分按行車道位置的不同，橋梁可以分為上承式橋、中承式橋和下承式橋。6）按主拱圈截面形式劃分按主拱圈截面形式，拱橋可分為板拱橋、肋拱橋、雙曲拱橋和箱形拱橋。

主拱圈截面形式

四、橋梁的特點和適用條件2.拱橋6)按主拱圈截面形式劃分(1)板拱橋。采用矩形截面,構(gòu)造簡單、施工方便,因而使用廣泛。但材料用量多,結(jié)構(gòu)自重大,通常只在地基條件好的中、小跨徑圬工拱橋中采用。(2)肋拱橋。在板拱橋的基礎(chǔ)上,將板拱劃分成兩條(或多條),形成分離的、高度較大的拱肋,肋與肋之間由橫系梁相連,這就形成了肋拱橋。與板拱相比,節(jié)省了材料用量,從而大大減輕了結(jié)構(gòu)自重,提高了承載能力,多用于較大跨徑的拱橋。(3)雙曲拱橋。這種拱橋的拱圈橫截面是由一個或多個小拱組成,由于主拱圈在縱向及橫向均呈曲線形,故稱為雙曲拱橋。與板拱相比,可以節(jié)省材料、減小結(jié)構(gòu)重力,特別是它的預(yù)制部件分得細,吊裝質(zhì)量小,在公路橋梁上曾獲得過較廣泛的應(yīng)用,但由于其組合截面施工程序多,整體性能較差,易開裂,會誘發(fā)上部結(jié)構(gòu)的突然垮塌,目前已很少采用,只用在低等級公路中。(4)箱形拱橋。箱形截面外形與板拱相似,由于截面被挖空,所以節(jié)省很多材料,截面抗彎、抗扭剛度較大,主拱圈橫向整體性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好,截面應(yīng)力比較均勻,適用于無支架施工,是大跨徑鋼筋混凝土拱橋主拱圈截面的基本形式。箱形截面施工比較復(fù)雜,因此,跨徑在50m以上的拱橋采用箱形截面才合理。

學(xué)習(xí)活動二涵洞的認(rèn)識學(xué)習(xí)目標(biāo)

完成本學(xué)習(xí)活動后,你應(yīng)當(dāng)能:了解涵洞的定義;能描述各類涵洞的結(jié)構(gòu)組成;能描述涵洞的類型;通過老師的指導(dǎo),能概括各種涵洞的特點和適用條件；培養(yǎng)團隊協(xié)助、信息收集、應(yīng)用知識解決實際問題的能力，培養(yǎng)善于溝通的品質(zhì)，以及責(zé)任意識、規(guī)范意識的職業(yè)素養(yǎng)，為發(fā)展職業(yè)能力奠定良好的基礎(chǔ)；結(jié)合對涵洞的認(rèn)知實習(xí)，融合遵紀(jì)守法、誠實守信、愛崗敬業(yè)、愛護環(huán)境教育，培養(yǎng)工作認(rèn)真、謹(jǐn)慎、負(fù)責(zé)的習(xí)慣，培養(yǎng)工作安全意識，弘揚實事求是的路橋工匠精神。學(xué)習(xí)情景下圖所示為圓管涵和蓋板涵的模型，請說出這兩種涵洞各由哪些部分組成？這些涵洞通常采用什么材料？適用范圍是什么？

想一想什么叫涵洞？涵洞由幾部分組成？涵洞可以分為哪幾類？通常采用哪些材料？適用范圍是什么？要回答這個問題，我們可以從下面的學(xué)習(xí)內(nèi)容中找到答案。

一、涵洞的組成涵洞是為宣泄地面水流（包括小河溝）而設(shè)置的橫穿路基的小型排水構(gòu)造物。根據(jù)《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD60-2015）規(guī)定，凡單孔標(biāo)準(zhǔn)跨徑Lk＜5m（圓管涵和箱涵不管管徑或跨徑大小、孔數(shù)多少）的構(gòu)造物均稱為涵洞。涵洞構(gòu)造簡單，造價低，在公路工程中數(shù)量較多，工程量占公路工程比重較大，是公路工程中必不可少的組成部分。涵洞由洞身和洞口建筑兩部分組成。

涵

洞二、涵洞的分類涵洞的類型有很多種，主要按以下幾種方法分類：1.按建筑材料劃分（1）磚涵：便于就地取材，但強度低，容易損壞，適用于平原或石料缺乏地區(qū)；（2）石涵：便于就地取材，節(jié)省鋼筋和水泥，造價低，養(yǎng)護費用低，耐久性好，適用于石料豐富地區(qū)；（3）混凝土涵：節(jié)省鋼材，可現(xiàn)澆或預(yù)制，但損壞后修理和養(yǎng)護困難，適用于石料缺乏地區(qū)；（4）鋼筋混凝土涵：強度高，耐久性好，養(yǎng)護費用低，但用鋼量較大，工序多，造價高，適用于石料缺乏或軟土地基地區(qū)。

二、涵洞的分類2.按洞頂填土劃分按洞頂填土劃分，涵洞可分為明涵和暗涵。（1）明涵：是指洞頂不填土或填土小于50cm的涵洞，適用于低路堤、淺溝渠。