桥梁概述与高速铁路桥梁
Haibo Liu PhD. SWJTU,1,桥梁概论与高速铁路的桥梁,主讲-刘海波 电话-13908089463 西南交通大学,Haibo Liu PhD. SWJTU,2,西南交通大学,一、 桥梁概述 二、高速铁路桥梁类型与特点 Pg.107-end,桥梁概论与高速铁路的桥梁,Haibo Liu PhD. SWJTU,3,西南交通大学,1 桥梁概论 2 大跨度桥梁的类型与桥例,一、 桥梁概述,Haibo Liu PhD. SWJTU,4,1.1 桥梁术语,基本概念 桥梁起源 桥梁组成 桥梁分类 桥梁发展,Haibo Liu PhD. SWJTU,5,基本概念,桥梁 供车辆和行人跨越障碍物的建筑工程结构 线路跨越障碍的延伸部分或连接部分 桥梁工程 桥梁建筑的实体 建造桥梁所需的科技知识 意义 技术 经济 美学,Haibo Liu PhD. SWJTU,6,桥梁起源,树桥：梁桥的雏形,Haibo Liu PhD. SWJTU,7,桥梁起源（续）,原始木梁桥,天然石梁桥,早期石梁桥,Haibo Liu PhD. SWJTU,8,桥梁起源（续）,世界上最长的天然石拱桥，跨度119.5米，位于美国犹他州国家公园,中国最长的天然石拱桥，跨度80米，位于重庆涪陵小溪,法国阿尔代什峡谷天然石拱桥,Haibo Liu PhD. SWJTU,9,桥梁受力,Haibo Liu PhD. SWJTU,10,桥梁组成,上部结构（superstructure），包括 桥跨结构，也叫承重结构 桥面构造（deck） 下部结构（substructure），也叫支承结构，包括 桥墩与桥台（abutment and pier） 墩台基础（foundation） 多种结构形式 支座（bearing） 附属结构物,Haibo Liu PhD. SWJTU,11,西南交通大学,桥梁专业部分名词,专用名词、技术术语 主桥：桥梁跨越主要障碍物（如通航河道）的结构部分。 引桥：从桥台至正桥的结构部分，连接主桥和两端道路。 跨度/径：表示桥梁的跨越能力，对于多跨桥，最大跨度称为主跨。 计算跨径：桥跨结构相邻两支点间的距离l1； 净跨径：设计洪水位线上相邻两桥墩（台）间的水平净距L0，各孔净跨径之和称为总跨径。 标准跨径的目的：有利于桥梁制造和施工的机械化，也有利于桥梁养护维修和战备需要。,Haibo Liu PhD. SWJTU,12,西南交通大学,1.1 桥梁术语及其分类,标准跨径： 公路常用10m、16m、20m、40m 铁路常用20m、24m、32m、48m 桥长：两桥台侧墙或八字墙尾端之间的距离。 桥下净空高度：设计洪水位（通航水位）与桥跨结构最下缘的高差H。 桥梁建筑高度：桥面与桥跨结构最下缘的高差h 。,Haibo Liu PhD. SWJTU,13,桥梁分类,Haibo Liu PhD. SWJTU,14,桥梁分类（续）,Haibo Liu PhD. SWJTU,15,结构体系详细分类,a悬臂梁桥 b连续梁桥 c拱桥 d悬索桥 e刚架桥 fT型刚构 g斜腿刚构 h连续刚构 i斜拉桥 j系杆拱,Haibo Liu PhD. SWJTU,16,西南交通大学,桥梁按跨径的分类,Haibo Liu PhD. SWJTU,17,梁桥,简支梁桥 悬臂梁桥 等截面连续梁桥 变截面连续梁桥 连续刚构,梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力 增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力 梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高,Haibo Liu PhD. SWJTU,18,刚构（架）桥,门式刚架,T形刚构,斜腿刚构,V形刚构,Haibo Liu PhD. SWJTU,19,拱桥,三铰拱,两铰拱,无铰拱,系杆拱,结构特征：主要承重结构具有曲线外形 受力特点：在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力 静力学分类：单铰拱、双铰拱、三铰拱和无铰拱 常用材料：石材、钢筋混凝土、钢材 施工方法：有支架和无支架施工,系杆,吊杆,主拱圈,立柱,行车道系,Haibo Liu PhD. SWJTU,20,悬索桥,组成：主要由缆、塔、锚碇、加劲梁等组成 受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力 材料：缆通常用高强度钢丝制成圆形大缆，加劲梁多采用钢桁架或扁平箱梁，桥塔可采用钢筋混凝土或钢材 跨度：因悬索的抗拉性能得以充分发挥且大缆尺寸基本上不受限制，故悬索桥的跨越能力一直在各种桥型中名列前茅,缆,塔,锚锭,加劲梁,Haibo Liu PhD. SWJTU,21,斜拉桥,形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观 受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力 材料：斜索采用高强钢丝制成，塔多采用钢筋混凝土，梁采用预应力混凝土梁或钢箱梁,斜拉索,索塔,主梁,Haibo Liu PhD. SWJTU,22,人行桥（pedestrian bridge）,上：德国的两座人行桥；左下：伦敦的一座人行桥；右下：美国的一座人行桥 造型轻盈别致、线条流畅、与环境协调，是其特点,Haibo Liu PhD. SWJTU,23,开启桥（活动桥）,左：伊拉克的一座平转开启桥；中：巴西的一座提升开启桥；右：竖转开启桥 右下：天津塘沽海门开启桥 （64m） 目的和特点：节省总造价，可保证水上交通；陆地交通受限制，维修管理费用较高,Haibo Liu PhD. SWJTU,24,西南交通大学,桥梁的主要桥型： ·梁桥、刚构桥 ·拱桥 ·斜拉桥 ·悬索桥 ·组合桥,1.2 桥梁的类型与桥例,Haibo Liu PhD. SWJTU,25,宋代虹桥,虹桥（10321033年），见宋代画家张泽端的名画清明上河图 构造奇特，采用两套木拱并配以横木，形成稳定的超静定结构 。,Haibo Liu PhD. SWJTU,26,灞陵桥,位于在渭源县南城门外的清源河上，是一座古典纯木结构卧式悬壁拱桥，俗称“卧桥”，结构独特，工艺精巧，已成为渭水一大景观 始建于明洪武初年（1368年），1919年重建，跨度29.5m，高15.4m，宽4.8m；桥底部以十根粗壮圆木并列十一组，从两岸桥墩逐次递级，飞挑凌空，形成半圆状桥体，桥面有台阶通道三条，并配有扶手栏杆，桥顶为飞檐挑阁式廊房，共13间64柱,Haibo Liu PhD. SWJTU,27,赵州桥,在隋大业元年（公元605年左右），李春在河北赵县修建了赵州石拱桥（又称安济桥）。 该桥净跨37.02m，宽9m，构思巧妙，造型美观，工艺精致，历1400年而无恙，举世闻名，被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。,Haibo Liu PhD. SWJTU,28,玉带桥 十七孔桥,北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间（17361795年） 拱洞从桥中间向两端逐渐收小,玉带桥建于清乾隆十五年（1750年） 两端有反弯曲线的玉石拱,Haibo Liu PhD. SWJTU,29,湖州三桥,位于江苏湖州双林镇，主拱跨12.6m，宽3.5m 居中的拱桥大约建于800年前 中国南方地区拱桥特点,Haibo Liu PhD. SWJTU,30,大渡河铁索桥,建于1706年，长约103m，宽约2.8m，由13条锚固于两岸的铁链组成,Haibo Liu PhD. SWJTU,31,钱塘江桥,主跨1665.84m，公铁两用，由我国桥梁先驱茅以升先生主持修建 1937年9月通车，同年12月侵华日军攻陷杭州，我国军队西撤后将桥炸毁，1947年3月修复,Haibo Liu PhD. SWJTU,32,武汉长江大桥,中国第一座跨越长江的大桥，1957年完成 钢桁架连续梁桥，主跨128m，双层桥面，公铁两用 悬臂拼装法施工,33,南京长江大桥,1968年完成，其材料、设计、施工全部自己承担 钢桁架连续梁桥，主跨160m，双层桥面，公铁两用 悬臂拼装法施工，深水基础施工,Haibo Liu PhD. SWJTU,34,南昆线清水河桥,铁路预应力混凝土连续刚构桥 主跨128m，墩高100m，1996年完成,Haibo Liu PhD. SWJTU,35,南昆线板其二号桥,采用曲线连续刚构体系，曲线半径R = 450m 我国铁路上的第一座弯梁桥 主跨布置为447244m,最大跨径的混凝土连续梁（连续刚构）桥,Haibo Liu PhD. SWJTU,37,大跨混凝土梁桥的长期挠度问题,近10多年来，我国相当多的大跨梁桥在通车25年后出现持续下挠和跨中底板开裂的现象。 预拱度法：传统设计方法，按总弯矩包络图配筋（对预应力及其附加力进行估算），在悬臂施工状态，占主体荷载的恒载弯矩大于预加力产生的反向弯矩，这就导致成桥后跨中挠度的持续发展。 零弯矩法：(建议的方法、有成功设计的例子），从施工顺序出发，先以悬臂梁为基本图式，通过预应力手段取得了力学上平衡，由此不设预拱度，使施工的立模安装标高与成桥标高能够保持一致。这样不但极大的简化了工程控制，而且实践证明它对控制长期挠度的效果也十分理想。 其他因素：材料，徐变系数难以准确考虑，各程序计算结果不准确,成昆铁路一线天桥,铁路石拱桥，跨度54m 有支架（钢拱架）施工，1966年建成,Haibo Liu PhD. SWJTU,39,双曲拱,河南前河大桥,中国最大的公路双曲拱桥,跨度150m， 1970年建成 有支架施工,Haibo Liu PhD. SWJTU,40,四川宜宾金沙江小南门大桥,中承式混凝土提篮拱桥，跨度240m， 1990年建成，时称“亚洲第一大中承式钢混拱桥” 劲性骨架法施工 2001年11月7日4：30分左右桥面突然垮塌,Haibo Liu PhD. SWJTU,41,四川宜宾金沙江小南门大桥,Haibo Liu PhD. SWJTU,42,重庆綦江新虹桥,原虹桥为钢管混凝土系杆拱，因质量事故于1999年1月4日整体垮塌，死40人，伤14人，震惊全国 新虹桥系X型钢筋混凝土人行拱桥，全长160米，净跨130米，宽7.5米，1999年9月28日开工，2000年12月峻工并投入使用，立碑纪念 四川省交通厅设计院设计，大桥局施工，“全国最老最大的建桥队正建造一座该队建桥史上最小但影响最大的桥”,Haibo Liu PhD. SWJTU,43,四川旺苍东河大桥,我国第一座钢管混凝土系杆拱桥 跨度115m，1990年建成,Haibo Liu PhD. SWJTU,44,三峡工程专用公路黄柏河桥,上承式钢管砼拱，桥长276.71m，跨度160m 转体施工，1996年竣工,Haibo Liu PhD. SWJTU,45,桁架拱：贵州剑河桥,主跨150m，1985年建成,Haibo Liu PhD. SWJTU,46,组合桁架拱：江界河桥,位于贵州瓮安 跨度330m，世界上跨度最大的桁架拱桥 悬臂拼装施工 1995年建成,重庆万州长江大桥,世界上跨度最大的钢筋混凝土拱桥，主跨420m 采用劲性骨架（含钢管混凝土）和缆索吊装方法施工 1997年建成,Haibo Liu PhD. SWJTU,48,斜拉桥,19世纪出现雏形，20世纪中期出现现代意义上的斜拉桥，后期得到迅猛发展（全世界约有400余座，我国占大约1/4）。 斜拉桥发展的原因和条件 结构造型新颖（直线感和柔细感） 新材料的应用（高强钢丝，特别是斜拉索卷材） 设计理论和计算技术的进步 施工技术的进步 经济效益（在400800m跨度内具有很强竞争力） 总体趋势：稀索密索，混凝土斜拉桥，造型多样化 技术问题：斜拉索的防腐，抗风抗震,最大跨径斜拉桥,Haibo Liu PhD. SWJTU,50,中外斜拉桥跨度统计,苏通,昂船洲,南京三桥,仁川,Haibo Liu PhD. SWJTU,
