1、橋梁工程，第一章總論，橋梁(Bridge )是跨越各種障礙(河流、山谷和其他路線等)的構(gòu)造物，用磚、石、木材、混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土和各種金屬材料建設(shè)，不僅是交通工程的咽喉，各種道路工程的關(guān)鍵之點一、橋梁概況，上海南浦大橋(1991 )、杭州灣大橋(2007 )、武漢長江大橋(1957 )、南京長江大橋等現(xiàn)代橋梁(約18-19世紀):鑄鐵(18世紀)、鋼材(19世紀50年代)、鋼筋混凝土橋(19世紀70年代)現(xiàn)代橋梁：預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋(20世紀30年代)、斜拉橋、懸垂橋、橋梁的發(fā)展和展望，建設(shè)橋的材料向高強度、輕量和新功能的方向發(fā)展。 橋梁用鋼不僅提高其強度，還提高韌性、耐腐蝕性、

2、耐疲勞性、焊接性。 關(guān)于混凝土，在我國一般把強度等級在C60級以上的混凝土稱為高強度混凝土，把C100級以上的混凝土稱為超高強度混凝土。 目前，在實驗室條件下，中國能制造C100級混凝土，羅馬尼亞達到c70級，美國達到C200級。 橋的結(jié)構(gòu)繼續(xù)在廣泛的范圍內(nèi)發(fā)展。 大跨度能力是反映橋梁技術(shù)水平的主要指標之一。 意大利計劃建設(shè)長達3300m米的墨西哥海峽懸索橋。 日本也計劃建設(shè)2500-3000m的紀淡海峽橋。 西班牙和摩洛哥政府從1979年開始計劃直布羅陀海峽工程，橋梁方案長達5000m米。 橋梁小百科，世界上第一座鋼筋混凝土橋是法國園藝師蒙埃于1875年修建的橫斷橋。 世界上第一座鋼橋美國密

3、蘇里州圣路易斯市的伊茲橋建于1867-1874。 世界上第一座斜拉橋于1925年建造的西班牙丹波爾河水路橋主要跨越60.35m。 世界上最早的懸念最早的現(xiàn)代懸念橋是美國賓夕法尼亞州的雅各布溪橋。 最古老的開放肩石拱趙州橋(隋)。 世界上最大的石拱橋瑞典綏納松特橋，跨度155m(1946 )。 世界最大的鋼鐵拱重慶朝天門橋跨度552米(2009 )。 世界上最大的鋼管混凝土拱重慶萬縣長江大橋，跨度420米(1997 )。 世界上最大的斜拉橋俄羅斯島橋，跨度1104m(2012 )。 世界上最大的懸垂橋明石海峽橋，跨度1991米(1998 )。 我國橋梁的發(fā)展概況是我國歷史悠久、世界上文明發(fā)展最快

4、的國家之一。 我國的橋梁建筑是歷史上輝煌的，古代的橋梁不僅數(shù)量驚人，類型也豐富，幾乎包含了所有現(xiàn)代橋梁中最主要的形式。 建造橋的材料大多是木、石、藤、竹等天然材料。 現(xiàn)存于中國古代最長的石橋安平橋位于中國福建省晉江市安海町和南安市水頭町之間的海灣，安平橋全長2255米，橋面寬33.8米，有361腳。 橋墩是用花崗巖的石頭縱橫堆疊起來的。 四川瀘定縣大渡河鐵索橋，唐朝中期，我國已經(jīng)發(fā)展到用鐵鏈建設(shè)吊橋，我國至今仍保留著約100m的四川瀘定縣大渡河鐵索橋(1706年)，幾千年來，建設(shè)許多古橋必須引領(lǐng)石橋。 富有民族風(fēng)格的古代石拱橋技術(shù)，以其構(gòu)造精巧、造型豐富而長期著名的河北省趙縣趙州橋(也叫安濟橋

5、，建于605年)，是我國古代石拱橋的優(yōu)秀代表。 新中國以后，中國建設(shè)了很多技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模大的大跨度橋。1957年，第一座長江大橋武漢長江大橋結(jié)束了中國萬里長江無橋的歷史，顯示了我國建設(shè)廣大鋼橋的現(xiàn)代化橋梁技術(shù)水平的提高。 大橋下層雙線鐵路，上層公路橋面寬18m，兩側(cè)各設(shè)2.25m人行道，引橋全長1670.4m. 1969年建成南京長江大橋，這是我國自主設(shè)計、建設(shè)、施工、使用國產(chǎn)鋼材的現(xiàn)代大型橋。 上層是公路橋，下層是雙線鐵路，包括引橋在內(nèi)，鐵路橋全長6772m，公路橋全長4589m .南京長江大橋、武漢長江大橋，我國大跨度橋的建設(shè)從20世紀80年代開始，90年代進入了輝煌的發(fā)展時期。 據(jù)不完全

6、統(tǒng)計，中國現(xiàn)在的主要是跨越200米以上的橋，達到約110座的主要是超過400米以上的橋，建設(shè)54座，18座的主要是跨越1000米以上的橋，建設(shè)6座，5座。 已經(jīng)建成的梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋的最大跨度分別達到了330米、552米、1088米和1490米，分別名列世界同一類型橋前10位。 懸索橋主跨400米以上有13座。 江蘇潤揚長江大橋主要跨1490m，是國內(nèi)最大的跨度。 斜拉橋主跨越400m以上的有18座。 蘇通長江大橋主跨1088m，是中國第一座斜拉橋。 拱形豐富多彩，主要跨越400米以上的有3臺。 萬縣長江大橋主跨420m鋼管混凝土拱橋，巫山長江大橋主跨492m鋼管拱橋，朝天門橋主跨5

7、52m鋼拱橋，主要分別位于同一類型橋世界第一。 拱門世界中，橋的基本構(gòu)成是上部結(jié)構(gòu)(橋梁結(jié)構(gòu))下部結(jié)構(gòu)(橋墩、橋臺和基礎(chǔ))支撐臺附屬設(shè)施(橋面鋪裝、防水排水系統(tǒng)、扶手、伸縮狹縫、照明等)，橋由五個“大部件”和五個“小部件”構(gòu)成。 五個“大部件”“五個部件”是指橋受到汽車和其他作用的橋跨越上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，是橋結(jié)構(gòu)安全性的保證。 (1)橋結(jié)構(gòu)(上部結(jié)構(gòu)、橋結(jié)構(gòu))。 這是在路線撞到障礙物(例如河、谷、其他路線等)時越過這種障礙物的構(gòu)造物。 其作用是承受車輛的負荷，通過支架傳遞到橋梁橋墩臺。 (2)安裝系統(tǒng)。 其作用是支撐上部結(jié)構(gòu)，向橋梁橋墩臺傳遞載荷，保證上部結(jié)構(gòu)的載荷、溫度變化等因素引起的位移

8、功能。 (三)橋墩。 在河流和岸邊支撐兩側(cè)橋梁的上部構(gòu)造的建筑。 (4)橋臺。 設(shè)置在橋的兩端：一端與堤壩接觸，防止堤壩坍塌，另一端跨上部構(gòu)造的端部支撐橋。 為了保護橋臺和堤壩的填土，橋臺兩側(cè)經(jīng)常進行一些防護工程。 (5)橋臺基礎(chǔ)。 是確保橋梁橋墩臺的安全，向地基傳遞負荷的構(gòu)造物。 基礎(chǔ)工程是橋梁施工中比較困難的部分，而且需要經(jīng)常在水中施工，所以面臨的問題也很復(fù)雜。 前兩個零件橋橫跨上部結(jié)構(gòu)，后三個零件橋橫跨下部結(jié)構(gòu)。 五個“小部件”五個“小部件”是與橋梁服務(wù)功能直接相關(guān)的部件，以前被稱為橋面結(jié)構(gòu)。 橋梁的設(shè)計往往不受到重視，橋梁的服務(wù)質(zhì)量下降，外觀粗糙。 基于現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展水平，人類文明水

9、平也大幅度提高，人們對橋梁車舒適性和結(jié)構(gòu)觀賞水平的要求越來越高，因此在國際上橋梁設(shè)計中重視五個部件。 這不僅是“外觀包裝”，也是服務(wù)功能的一大問題。 (1)橋面鋪裝(也稱為行駛道路鋪裝)。 橋面鋪裝的平整、耐磨、翹曲、不浸水是保證行駛舒適的關(guān)鍵。 (2)排水防水系統(tǒng)。 必須迅速排除橋面積水，使浸水的可能性最小化。 另外，城市橋梁排水系統(tǒng)要保證橋下沒有水滴和結(jié)構(gòu)上的漏水。 (3)欄桿(或防撞欄桿)。 是保證安全的構(gòu)造措施，也是最適合觀賞的裝飾品。 (4)伸縮狹縫。位于橋的上部結(jié)構(gòu)之間，或位于橋的上部結(jié)構(gòu)和橋臺的端壁之間，以保證結(jié)構(gòu)在各種因素下位移。 為了使橋面上的行駛舒適，不搖晃，必須在橋面上設(shè)

10、置伸縮狹縫結(jié)構(gòu)。 尤其是橋梁和城市橋的伸縮縫，結(jié)構(gòu)牢固，不僅外觀干凈，而且還必須好好清掃掉落在伸縮縫里的垃圾泥，保證其功能。 (5)照明。 在現(xiàn)代城市，大跨度橋是城市的象征性建筑，大部分都設(shè)置了照明系統(tǒng)，構(gòu)成了城市夜景的重要組成部分。 橋梁常用用語水位：河的水位隨季節(jié)而變化，缺水季節(jié)的最低水位被稱為低水位，洪峰季節(jié)河流中的最高水位被稱為高水位。 橋梁設(shè)計中按規(guī)定的設(shè)計洪水頻率計算出的高水位稱為設(shè)計洪水水位。 在各級航線上，能維持航行船正常航行的水位稱為通航水位。 網(wǎng)跨度：梁式橋網(wǎng)跨度是設(shè)計洪水位線上相鄰的兩個橋墩(或橋臺)之間的網(wǎng)跨度，用l0表示，拱形橋網(wǎng)跨度為每個孔拱兩個拱的斷面最低點之間的

11、水平距離。 總跨度：多孔橋梁中各孔凈跨度的總和，也稱為橋梁口徑(l0 )。 反映了橋下排水的能力。 計算跨度直徑：設(shè)有支撐臺的橋梁是指橋跨度結(jié)構(gòu)中相鄰兩個支撐臺的中心線之間的距離，對于用l表示的拱橋，是每個孔拱橋兩個拱橋剖視圖中心點之間的水平距離。 橋梁結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算以l為基準。 標準跨度(LK ) :梁式橋是指兩個相鄰橋墩的中心線之間的距離，或從橋墩的中心到橋臺背前緣的距離，而拱橋是指凈跨度。 橋的全長：簡稱橋長，對于有橋臺的橋，橋長是兩岸橋臺翼壁的尾端之間的距離：對于沒有橋臺的橋，橋長是橋面行駛路(橋面系)的長度，用l表示。 橋梁的高度單純是指橋面與低水位之間的臺階，或者橋面與橋下線路的路

12、面之間的距離。 橋的高度在一定程度上反映了橋梁施工的難易度。 橋下間隙的高度：設(shè)計洪水水位，或計算從通航水位到橋結(jié)構(gòu)最下緣的距離，用h表示。 要確保能安全地排出洪水，不要小于這條河的通航規(guī)定的間隙高度。 橋梁建筑的高度：從橋上行駛的路面標高到橋結(jié)構(gòu)最下緣的距離，不僅橋結(jié)構(gòu)體系和跨度的大小，隨車部分在橋上的高度位置也不同。 不同結(jié)構(gòu)體系將結(jié)構(gòu)體系和受力特征分類為梁式橋、拱橋、剛橋、懸索橋和斜拉橋5種。 1梁式橋是垂直載荷下無水平反力的結(jié)構(gòu)，在外力的作用下，方向和承載力結(jié)構(gòu)的軸線接近垂直，因此與同一跨度的其他結(jié)構(gòu)體系相比，梁橋產(chǎn)生的力矩最大，通常需要用彎曲阻力、拉伸阻力強的材料建設(shè)，目前道路上最廣

13、泛使用的是鋼筋混凝土材料(預(yù)應(yīng)力二、橋梁的分類、橋梁有不同的分類方式，各種分類方式反映了橋梁在某些方面的特征。 然而，橋梁按結(jié)構(gòu)體系分類是最典型的分類方法，不同的體系對應(yīng)不同的力學(xué)形式，顯示出受到不同力的特征。 2拱橋拱橋的主要承重結(jié)構(gòu)是拱或拱(拱截面設(shè)計成分離形時稱為拱)。 拱橋結(jié)構(gòu)在垂直載荷下橋墩和橋臺受到水平推力的同時，根據(jù)力和反作用力的原理，橋臺給拱提供了一對水平反作用力，這一水平反作用力在拱內(nèi)大大抵消了載荷引起的力矩。 因此，與同一跨度的梁相比，拱的彎曲力矩、剪切力、變形非常小。 拱門的承重結(jié)構(gòu)以壓迫為主，所以通?？梢杂每箟耗芰姷腤ei材料(磚、混凝土等)和鋼筋混凝土等建設(shè)。 拱橋

14、橫斷能力大，外形漂亮，條件允許的情況下，建設(shè)拱橋經(jīng)濟合理。但是，為了拱門能安全使用，下部結(jié)構(gòu)和地基必須承受大的水平推力。 為了減少橋的美觀和結(jié)構(gòu)的自重，拱橋一般設(shè)有腹孔。 剛架橋的橋的主要承重結(jié)構(gòu)是梁、板和柱(腳柱、縱壁)結(jié)合為一體的結(jié)構(gòu)體系。 由于縱向負荷的作用，柱腳不僅有縱向反作用力，還有水平反作用力，其特征是在此基礎(chǔ)上受到大的推力。 梁和柱的截面有彎矩、剪力和軸力的作用，它的受力狀態(tài)在梁橋和拱橋之間。 因為梁和柱的接點是剛性連接，梁的端部受到負的彎曲力矩，與減少梁的中間彎曲力矩的一般腳臺不同，剛架橋的柱不僅受到壓力，還受到大的彎曲力矩。 對于相同的跨度，剛架橋在相同的載荷下的正彎矩小于正

15、常梁橋。 根據(jù)這個特征，剛架起橋的建筑物的高度可以變小。 需要橫穿線路的立體交叉和通航河川時，采用這種橋型可以盡量降低線路的標高，減少堤壩的數(shù)量。 鋼筋混凝土梁式結(jié)構(gòu)受到負彎矩，梁柱接合處容易破裂，不能形成大跨度(40-50m )。 預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)可以具有大跨度(60-200m )。 安康漢江大橋：鋼斜腳剛架鐵路橋，足鉸鏈跨度176m，1982年完成。 4懸索橋(懸索橋)懸索橋的主要承重結(jié)構(gòu)是懸掛在兩塔上的強力柔性電纜。 懸索橋由塔、電纜、錨定結(jié)構(gòu)和動臂、加固梁構(gòu)成。 過橋的負荷用加固梁承受，通過繩索傳遞到繩索上。 主繩索是主要的承重結(jié)構(gòu)，但只受到拉力。 主繩索的拉力通過橋塔的壓力和錨固結(jié)構(gòu)

16、的拉力傳遞給基礎(chǔ)和基礎(chǔ)，通常，錨固結(jié)構(gòu)很大。 現(xiàn)代吊橋廣泛采用高強度鋼絲叉成股的繩索，發(fā)揮了優(yōu)異的拉伸性能，減輕了其結(jié)構(gòu)的自重，超過了在小建筑物的高度上無法比擬的特大跨度，最大跨度已經(jīng)接近2000m。 但與其他系統(tǒng)相比，吊橋自重輕，結(jié)構(gòu)剛性差，車輛動載荷和風(fēng)荷載作用下橋有較大的變形和振動。 吊橋整體的發(fā)展史，是與變形和振動戰(zhàn)斗的歷史，是爭取剛性的歷史。 現(xiàn)在吊橋只建在道路上。 重力式錨碇(重力錨)隧道式錨碇(巖孔錨)、潤揚長江橋南開封橋、江陰長江橋、5斜拉橋是由受壓塔、承接索和承梁體組合而成的結(jié)構(gòu)體系，充分利用了吊索結(jié)構(gòu)和梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，組合相當合理。 梁結(jié)構(gòu)直接受到橋面外載荷的彎矩和剪切力，橋

17、塔兩側(cè)的斜拉索緊張后，在為梁結(jié)構(gòu)提供彈性支撐的同時，受到載荷的拉力，其拉力的垂直成分通過橋塔傳遞到基礎(chǔ)和基礎(chǔ)上的斜拉索中的載荷引起的拉力水平成分，在橋結(jié)構(gòu)上沿軸向與懸索橋相比，斜拉索直接作用于主梁結(jié)構(gòu)，大幅度增強結(jié)構(gòu)體系的抗彎曲扭轉(zhuǎn)剛性，斜拉索和主梁構(gòu)成穩(wěn)定的三角形，斜拉橋的結(jié)構(gòu)剛性大，耐風(fēng)穩(wěn)定性也明顯改善。 斜拉索拉力的水平分量由梁結(jié)構(gòu)負擔，不需要巨大的錨定結(jié)構(gòu)?？缈撞贾眯问降默F(xiàn)代斜拉橋最典型的跨孔布置有兩種：雙塔三跨式和獨塔二跨式，斜拉索布置斜拉索是斜拉橋的主要承重構(gòu)件之一。 斜拉索在主梁上有彈性支撐作用，對斜拉橋整體結(jié)構(gòu)剛度和經(jīng)濟合理性起著重要作用。 電纜的空間配置形式通常有單電纜面、縱雙電纜面、傾斜雙電纜面三種。 電纜在電纜面內(nèi)的配置形式傾斜電纜在電纜面內(nèi)的配置，應(yīng)該根據(jù)受力的狀況和美學(xué)要求等因素來決定，經(jīng)常選擇以下三種基本形式。斜拉橋塔柱的風(fēng)格更豐富，從橋梁的運行方面來看，可以分為圓柱型、雙柱型、門型、h型、a型、寶石型、逆y型等。 1 .俄羅斯島橋(1104 )，俄羅斯，2012 No. 2蘇通長江橋1088