长沙理工大学桥梁工程

第一篇总跨径： 多孔桥梁中各孔净跨径的总和，反映桥下宣泄洪水的能力。基础：桥墩和桥台底部的奠基部分。l 表计算跨径： 对于有支座的桥梁，是指桥跨结构相邻两个支座中心的距离，用示 ; 对于拱桥 , 是指相邻两拱脚截面形心点之间的水平距离建筑高度： 指桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离。桥下净空高度： 指设计洪水位或通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离。桥梁高度： 指桥面与低水位之间的高差或为桥面与桥下线路路面之间的高差。设计洪水频率： 是由有关技术标准规定作为桥梁设计依据的洪水频率。净跨径 : 对于梁桥是指设计洪水位上相邻两个桥墩或桥墩与桥台之间的净距离；对于拱桥是指两拱脚截面最低点之间的水平距离。标准跨径 : 对于梁桥，是指两相邻桥墩中心线之间的距离， 或桥墩中心线至桥台台背前缘之间的距离；对于拱桥，则是指净跨径，用 lb 表示。桥梁全长 : 指桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离， 对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长 .设计洪水位 :桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位低水位 :枯水期的最低水位 .高水位 :洪水期的最高水位桥梁的四个基本组成部分：上部结构、下部结构、支座和 附属设施桥的分类： 1、按受力体系：梁式桥、拱式桥、刚构桥、悬索桥、斜拉桥2、其他分类简述：1）按用途分：公路桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、水运桥、管线桥。2）按跨径大小和多跨总长分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。3）按行车道位置分为：上承式桥、中承式桥、下承式桥。4）按跨越障碍的性质：跨河桥、跨海桥、跨线桥、立交桥、高架桥5）按材料类型分为：木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。6）按桥跨结构的平面布置：正立交桥、斜交桥、弯桥7）按桥梁的可移动性：固定桥、活动桥桥梁设计的基本原则： 遵照“安全、经济、适用、美观”的基本原则，设计时要充分考虑建造技术的先进性以及环境保护和可持续发展的要求。技术先进： 在因地制宜下尽可能采用新技术，新工艺安全可靠： 强度和稳定方面有足够安全储备使用耐久： 考虑设计期内交通流及环境类别影响经济合理：因地制宜，方便施工，维护费用低美观：外观优美，结构布置精练环境保护和可持续发展。偶然作用： 是指在结构使用期间出现的概率很小， 一旦出现，其值很大且持续时间很短的作用。永久作用：是指在结构使用期间， 其量值不随时间而变化或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。可变作用 是指在结构使用期间， 其量值随时间变化， 且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。包括汽车荷载、汽车冲击力荷载、汽车荷载离心力、汽车荷载引起的土侧压力、 人群荷载、汽车荷载制动力、 风荷载、温度荷载和其他可变荷载。冲击作用： 车辆以一定速度在桥上行驶时，由于桥面的不平整、 车轮不圆以及发动机的抖动等原因， 会使桥梁发生振动， 产生动力作用。 这种动力作用会使桥梁的内力和变形较静活载作用时为大，这种现象称为冲击作用汽车荷载：通过对实际车辆的轮轴数目、 前后轴的间距、轮轴压力等情况的分析、综合和概括，公路桥涵设计规范中规定了桥梁设计采用标准化荷载。汽车荷载由车道荷载、车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载、集中荷载组成车道荷载 公路车道荷载的均布荷载标准值 Qk=10.5KN/m。集中荷载标准值随计算跨径而变，当计算跨径小于或等于 5m时， Pk 为 180 KN；计算跨径等于或大于 50m时，Pk 为 360 KN；计算跨径在 5m50m之间时， Pk 值采用直线内插求得。对于多跨连续结构， Pk 按照最大跨径为基准取值。当计算剪力效应时，集中荷载标准值 Pk 应乘以 1.2 的系数，其主要用于验算下部结构或上部结构的腹板。公路级车道荷载的均布荷载标准值 Qk和集中荷载标准值 Pk 按照公路级车道荷载的 0.75 倍采用。作用效应组合原则： （ 1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。（ 2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应该参与组合。（ 3）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。（ 4）多个偶然作用不同时参与组合。桥涵结构理论基础： 概率极限状态设计法承载能力极限状态作用效应组合分为基本组合和偶然组合。正常使用极限状态作用效应组合分作用短期效应组合和作用长期效应组合。桥面铺装： 指的是为保护桥面板和分布车轮的集中荷载， 用沥青混凝土、 水泥混凝土、高分子聚合物等材料铺筑在桥面板上的保护层。桥面铺装功能： 保护桥面板不受车辆轮胎或履带的直接磨耗， 防止主梁遭受雨水侵蚀，并能对车辆轮重集中荷载起一定分布作用。常见桥面铺装： 水泥混凝土，沥青表面处治和沥青砼。桥面横坡的设置：1) 将墩台顶部做成倾斜的适用于板桥或就地浇筑的肋板式梁桥， 可节省铺装材料并减轻恒载；2) 在桥面板上采用不等厚的铺装层（包括混凝土的三角垫层和等厚的路面铺装层） 适用于桥面不很宽的装配式肋板式梁桥 ;3) 直接将行车道板做成双向倾斜 适用于桥宽较大时，以减轻恒载。第二篇混凝土梁式桥的分类：从承重结构横截面分：板桥、肋梁桥、箱型桥从受力特点分：简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥按施工方法分：整体浇筑式梁桥、预制装配式梁桥连续梁桥的优缺点 ：属于超静定结构， 因在荷载作用下支点截面产生负弯矩， 从而大大减小了跨中的正弯矩，跨越能力大，适用于桥基良好的场合。优点：是内力状态比较均匀，可以减小梁高，节省材料，且刚度大，整体性好，超载能力大，安全度大，桥面伸缩缝大，行车舒适。 缺点：造价成本高，施工难度大，工期长。桥面板横向连接： 1、焊接接头 2、湿接接头横隔梁横向连接： 1、钢板焊接连接2、扣环连接梁式桥按静力体系可分为：简支梁桥，连续梁桥，悬臂梁桥1) 连续梁桥 ：a) 等截面连续梁桥：一般以4060m为宜。b) 变截面连续梁桥： 边跨一般为主跨的 0.60.8 倍，底曲线采用二次抛物线、 折线和介于二次抛物线之间的 1.51.8 次抛物线变化形式。适用 70170m的跨径。c) 连续刚构桥：大部分边跨与主跨跨径比值在 0.550.58. 预应力混凝土连续刚构桥主要适用于高桥墩的情况。 墩的柔度应适应由于温度变化、 混凝土收缩、徐变以及制动力等因素引起的水平位移， 以尽量减小这些因素对结构产生的次内力。大跨度连续刚构桥在横桥向的约束很弱， 易产生扭曲， 桥墩在横向的刚度应设计得大一些。跨径一般为 180300M。确定箱梁截面顶板厚度一般需考虑两个因素：满足桥面横向弯矩的要求；满足布置纵横向预应力钢筋束的要求、箱梁底板厚度随箱梁负弯矩的增大而逐渐加厚至墩顶。2) 悬臂梁桥a) 布置方式：不带挂梁的单孔双悬臂梁桥带挂梁的多孔悬臂梁桥。b) 力学特点：属静定结构。与简支桥相比，悬臂桥由于支点负弯矩的存在，使跨中正弯矩显著减小， 故可以减小跨度内主梁的高度， 从而可降低钢筋混凝土数量和结构自重，而这本身又促进了恒载内力的减小。c) 跨径：国内箱型薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为 55m，预应力混凝土悬臂梁桥一般在 100m以下。d)T 形钢构桥： i. 带挂梁的 T 构桥型。属静定结构，不会产生次应力，受力和变形性能均较差，但受力明确，构造简单。 ii. 带铰的 T 构桥型。属超静定结构，会产生次应力，受力和变形比带挂梁 T 构好。混凝土梁桥的施工：答：梁桥的施工方法有就地浇筑法和预制安装法两大类就地浇筑法的优缺点：优点：它不需要大型的吊装设备和开辟专门的预制场地，梁体结构中横桥向的主筋不用中断， 故其结构的整体性能好。 缺点：支架需要多次转移，使工期加长，全桥多跨一次性立架，则投入的支架费用又将大大增高。预制安装法的优缺点：优点：桥梁的上、下部结构可以平行施工，使工期大大缩短；无需在高空进行构件制作，质量容易控制，可以集中在一处成批生产，从而降低工程成本。缺点：需要大型的起吊运输设备，此项费用较高。由于在构件与构件之间存在拼接纵缝；显然，拼接构件的整体工作性能就不如就地浇筑法。斜梁桥：高等级公路上的中、小型桥梁，为服从线路的总走向，而将桥梁的中轴线与水流方向设计成斜交的。斜梁桥类型 ：a、斜板桥：截面形式主要有实心板和空心板两种。装配式钢筋混凝土斜空心板标准跨径分为 6、8、10、13m四种；装配式预应力混凝土空心板的最大跨径可达 30m。 b、斜肋梁桥：最大跨径 40m. C 、斜箱梁桥弯梁桥：平面弯曲的曲线梁桥。 受力特点 1. 在外荷载作用下，梁截面内产生弯矩的同时，必然伴随产生“耦合扭矩” ，即所称的“弯一扭”耦合作用。 2. 自重作用下，弯梁桥外侧挠度大于内侧挠度，曲线半径越小差别越大 3. 对于两端均有抗扭支座的弯梁桥，其外弧侧的支座反力一般大于内弧侧， 曲率半径 R较小时，内弧侧还可能出现负反力。支座类型按材料类型分： 1 、简易垫层支座 ：采用由几层油毛毡或石棉做成。变形性能较差。 适于跨径小于 10m 的板桥或梁桥。2、橡胶支座 ：其优点构造简单、加工方便、造价低、结构高度小、安装方便、使用 性能好、方便任意方向变形、削减结构动力作用a、 板式橡胶支座 构造：由几层橡胶和薄钢片迭合而成。 活动机理 ：不均匀弹性压缩实现转角 ；剪切变形实现微量水平位移。 适用范围 ：支座的竖向支承反力 10010000kN左右，跨径 30m以下中、小桥。 说明 1. 支座的平面形状 :圆形、矩形 2. 无固定支座和活动支座之分b 、四氟滑板式橡胶支座 构造：普通板式橡胶支座 +聚四氟乙烯板， 梁底设不锈钢。适用：较大跨度的简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续梁桥，顶推施工滑板。c、球冠圆板式橡胶支座构造：改进的圆板式橡胶支座（ hmax=410mm）。特点：传力均匀，可明显改善或避免支座底面产生偏压、脱空等不良现象 适用范围 ：特别适应于纵横坡度较大（3 5）的立交桥及高架桥。d 桥梁盆式橡胶支座构造：盆式橡胶支座分固定支座与活动支座。活动盆式橡胶支座由上支座板、 聚四氟乙烯板、 承压橡胶块、橡胶密封圈、中间支座板、钢紧箍圈、下支座板以及上下支座连接板组成。 组合上、中支座板构造或利用上下支座连接板即可形成固定支座。 变形机理 ：1. 橡胶板承压和转动； 2. 聚四氟乙烯板和不锈钢板水平位移。 特点：1. 橡胶处于有侧限受压状态； 2. 承载能力高（ 1000kN50000kN）；其他特殊支座 ：球型钢支座、拉力支座、抗震支座支座布置原则 1、有利于墩台传递纵向水平力 2、有利于梁体的自由变形为原则。支座布置方法及应注意的问题： 1、对于有坡桥跨结构，易将固定支座布置在标高低的墩台上； 2、对于连续梁桥及桥面连续的简支梁桥，宜将固定支座设置在靠近桥跨中心；3、 对于特别宽的梁桥，尚应设置沿纵向和横向均能移动的活动支座； 4、 对于弯桥则应考虑活动支座沿弧线方向移动的可能性；5、 对于处在地震地区的梁桥，其支座构造还应考虑桥梁防震的设施； 6、对于悬臂梁桥 , 锚孔一侧布置固定支座 , 一侧布置活动支座 ; 挂孔支座布置与简支梁同。支座受力特点： 1. 竖向力 : 结构自重的反力、汽车荷载的支点反力及其影响力。2. 水平力 a. 正交直线桥梁的支座，一般仅需计算纵向水平力。 b. 斜桥和弯桥，还需要计算由于汽车荷载的离心力或风力所产生的横向水平力。支座不仅应满足结构变形的需要 ，其最大支承反力不超过支座容许承载力 5%最小反力不低于承载力 80%梁式桥支座的受力种类有哪两种？各种支座可允许梁的支承产生哪些方向的变位？答：梁式桥的支座一般分成固定支座和活动支座两种。 固定支座既要固定主梁在墩台上的位置并传递竖向力， 又要保证主梁发生挠曲时在支承处能自由转动。 活动支座只传递竖向压力，但要保证主梁在支承处既能自由转动又能水平移动。梁式桥支座的作用有哪三条？答：传力 适应位移 实际受力情况与力学计算模式相一致支座布置原则是什么？固定支座的布置有何要求？原则：有利于墩台传递纵向水平力，有利于梁体的自由变形为原则。要求：对于简支梁桥，每跨宜布置一个固定支座，一个活动支座；对于多跨简支梁，一般把固定支座布置在桥台上，每个桥墩上布置一个（组）活动支座与一个（组）固定支座。若个别墩较高，也可在高墩上布置两个（组）活动支座。在坡桥处，固定支座放置在坡下的墩台上。支座的作用主要表现在哪几个方面？答：支座的作用是把上部结构的各种荷载传递到墩台上， 并能够适应活载、 混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位（位移和转角） ，使上下部结构的实际受力情况符合设计的计算图式。简述板式橡胶支座的工作原理。答：板式橡胶支座由几层橡胶和薄钢片叠合而成，如下图所示。它的活动机理是利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角 ；利用其剪切变形实现微量水平位移 。剪力滞概念 ：宽翼缘箱形截面梁受对称垂直力的作用时， 其上下翼缘的正应力沿宽度分布不均匀，这种现象叫做监利滞或减滞效应。连续梁桥的施工方法： 支架施工法，逐孔施工法，悬臂施工法，顶椎施工法。荷载增大系数 ：假定每片梁均达到了边梁的荷载横向分布系数 mmax，引入荷载增大系数 ： =n*m(max)桥面板作用 ：直接承受车辆轮压的混凝土板， 它与主梁梁肋和横隔梁联接， 保证梁的整体作用，又将荷载传递于主梁有效工作宽度 ：车辆荷载产生的跨中总弯矩与荷载中心处的最大单宽度弯矩值之比 a=M/m(max)横向分布系数 ：桥梁设计计算中通常用一个轴重的倍数 m,来表示桥梁中某片主梁所承受最大荷载比值，此 m称为荷载横向分布系数荷载横向分布 ：对于多主梁作用在桥上的车辆荷载，如何在各主梁间进行分配，或者说各主梁如何共同分担车辆活载荷载横向分布的计算方法 ：杠杆原理法：把横向结构视作在梁上断开而简支在其上的简支梁。适用于计算荷载位于靠近主梁支点时的荷载横向分布系数偏心压力法： 把横隔梁视作刚性极大的梁。 是用于计算有可靠横向连接，桥宽跨比 B/l 小于或接近 0.5 时的横向分布系数铰接板 ( 梁 ) 法：把相邻板 ( 梁) 之间视为铰接，只传递剪力。刚接梁法：把相邻主梁之间视为刚性连接，即传递剪力和弯矩。比拟正交异性板法：将主梁和横隔梁的刚度换算成正交两个方向刚度不同的比拟弹性平板来求解。预拱度：施工时预设的反向挠度。预拱度计算 ：按结构自重和 1/2 可变荷载频遇值计算的长期挠度值二者之和。剪力铰：是一种传递竖向剪力，但不能传递水平推力和弯矩的联结构造。第四篇拱桥的优点与缺点 ：优点： 1、跨越能力较大 2、能充分就地取材，与混凝土梁式桥相比能节省大量的钢材和水泥 3、耐久性能好，维修、养护费用少 4、外形美观 5、构造较简单。缺点： 1、下部结构的工程量大，当采用无铰拱时，对地基条件要求高 2、为防止一孔破坏而影响全桥的安全， 需要采用较复杂的措施 3、与梁式桥相比上承式拱桥的建筑高度较高增加了造价又对行车不利。拱桥的主要组成部分 是上部结构（主拱圈和拱上建筑）和下部结构（桥墩，桥台及基础）。拱桥的主要类型 ：按照拱上建筑的形式可以分为：实腹式拱桥，空腹式拱桥。按照主拱圈线形可分为：圆弧线拱桥，抛物线拱桥，悬链线拱桥。按照桥面的位置可分为：上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥。按照有无水平推力可分为：有推力和无推力。按照结构受力图示可分为：简单体系拱桥，组合体系拱桥，拱片桥。按照拱圈截面形式可分为：板拱桥 , 板肋拱桥，肋拱桥 , 双曲拱桥 , 箱形拱桥，钢管混凝土拱桥 , 劲性骨架混凝土拱桥。五点重合法： 要求拱轴线在全拱有五点（拱顶、两 1/4 点和两拱脚）与其三铰拱恒载压力线重合的确定悬链线拱的拱轴系数 m 的方法。拱轴线：拱圈各横向截面（或换算截面）的形心连线。拱桥施工方法： 就地浇筑（支架施工、悬臂浇筑）预制安装（整体安装、节段悬拼法）转体施工法（平面转体、竖向转体、平竖相结合转体施工法） 。拱桥的构造特点：上承式拱桥： 主拱：普通型（板拱、肋拱、箱形拱、双曲拱），整体型（桁架拱：斜腹杆式、竖腹杆式、桁肋式、组合式。刚架拱）拱上建筑：拱式拱上建筑，梁式拱上建筑（简支、连续、框架式腹孔）其他构造：拱上填料及桥面系， 伸缩缝与变形缝， 排水与防水层， 铰设置（弧铰、平铰、钢铰、铅垫铰等）中、下承式拱桥 ：拱肋：两个分离式无铰拱。横向联系：横撑、对角撑、空格式构造。悬挂结构：吊杆、横梁、纵梁、桥面系（联梁式）拱式组合体系桥：（一般由拱肋、系杆、吊杆（或立柱） 、行车道梁（板）及桥面系组成。）简支梁拱组合式：无推力结构，只用于下承式。 连续梁拱组合式：上、中、下承式；单、双、多肋拱。 单悬臂组合式：将实腹梁挖空，只适用于上承式。第五篇桥梁墩（台）主要由 墩台（帽），墩（台）身和基础 组成。梁桥墩台按其构造可分为实体桥墩，空心桥墩，柱式排架桥墩，柔性墩，框架墩按墩身横截面形状可分为矩形，圆形，圆尖形，尖端形和各种空心墩。梁桥桥台可分为 重力式桥台和轻型桥台。重力式桥台： 主要靠自身重量来平衡外力而保持平衡的桥台。