认识我们常见的桥梁.docx
12页认识我们常见的桥梁桥梁是跨越峡谷、山谷、道路、铁路、河流、其他水域、或其他障碍而建造的结构,是一种由水面或地面突出来的高架,用来连着桥头桥尾两边路桥梁的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍桥可以打横搭着谷河或者海峡两边,又或者起在地上升高,槛过下面的河或者路,让下面交通畅通无阻桥是一种用来跨越障碍的大型构造物确切的说是用来将交通路线(如道路、铁路、水道等)或者其他设施(如管道、电缆等)跨越天然障碍(如河流、海峡、峡谷等)或人工障碍(高速公路、铁路线)的构造物桥”原本是一种高大的树(参见乔木),因为够高大,砍下来就够长放在河面,可以连着两边岸,即独木桥直到公元19世纪,石头和木材一直是最重要的桥梁建筑材料公元前6世纪巴比伦人用柏木和松木建造桥梁罗马人开始用石头和混凝土建造拱桥工业化开始后,1779年,世界上第一座铁桥出现在英国这是一座由工程师AbrahamDarbyIII用新材料一铸铁一一修筑的主跨30米的拱桥随着桥梁建筑材料的进一步发展,锻铁这种具有更高抗拉强度的材料开始使用,使长距离的铁索吊桥成为可能一个具有代表性的例子是威尔士的Menai桥,全长521米,主跨177米,由ThomasTelford在1818年至1826年间建造。
1860年由罗伯特•史蒂芬逊(RobertStephenson)在威尔士建造的桁架梁桥不列颠大桥,跨径146米现代混凝土从1860年开始运用在桥梁工程中,由JosephMonier建造的第一座钢筋混凝土梁桥出现在一个农庄,并且只是跨过一条小河大跨径钢筋混凝土梁桥从20世纪起才开始建造,例如1930年建造的90米跨径的Salginatobel桥第二次世界大战之后发展起来的预应力混凝土技术终于使纤细预应力梁桥成为可能1965年在德国本多夫修建的跨径208米的莱茵河大桥,在世界范围内拉开了修建大跨径梁桥的序幕直到今天这种大跨径梁桥依然活跃在世界桥梁工程当中随着预应力混凝土桥梁同时发展起来的还有钢结构形式和斜拉桥,世界上第一座此形式的大型的桥梁于1957年出现在德国的杜塞尔多夫,总长914米,跨径260米我们常见的桥可以按照不同的分类方法进行分类常见的分类方法是根据形式和构造、材料以及功能等一、按形式和构造分类按形式和构造主要分为梁式桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥1.梁式桥梁桥是以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁(见下图)主梁可以是实腹梁或桁架梁实腹梁构造简单,制造、架设和维修均较方便,广泛用于中、小跨度桥梁,但在材料利用上不够经济。
实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥,由于天然材料本身的尺寸、性能、资源等原因,木桥现在已基本不采用,石板桥也只用作小跨度人行桥桁架梁的杆件承受轴向力,材料能充分利用,白重较轻,跨越能力大,多用于建造大跨度桥梁按照主梁的静力体系,分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥简支梁桥梁桥主梁以孔为单元,两端设有支座,是静定结构一般适用于中、小跨度,结构简单,制造、运输和架设均甚方便,多做成标准设计,以便于构件生产工艺工业化、施工机械化,提高质量,降低造价连续梁桥主梁若干孔为一联,连续支承在几个支座上,是超静定结构当跨度较大时,采用连续梁较省材料,更适合用悬臂拼装或悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工悬臂梁桥上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔组成,悬挂孔支承在悬臂上,用较相联有单悬臂梁桥(三跨构成,中跨较大以满足通航要求)和双悬臂梁桥(可构成多跨的长大梁桥)梁桥为桥梁的基本体系之一,使用广泛,在桥梁建筑中占有很大比例,其上部结构可以是木结构、钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构或钢筋混凝土桥面板和钢梁的组合结构以承受轴向压力为主的拱(称为主拱圈)作为主要承重构件的桥梁(见下图)a. 按照主拱圈的受静力形式,拱轿可分为三较拱、两较拱和无较拱。
拱的种类:三较拱、两较拱、无较拱、带拉杆拱带拉杆的拱:在屋架中,为消除水平推力对墙或柱的影响,在两桥梁支座间增加一拉杆,由拉杆来承担水平推力b. 按照主拱圈的构成形式,拱又可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱等板拱:拱圈横截面呈矩形实体截面,它横向整体性较好、拱圈截面高度小、构造简单,但抵抗弯矩能力较差,一般用于拷工拱桥肋拱:拱圈是由两条或多条拱肋组成,肋与肋之间用横系梁相联系,拱肋形状可以是矩形、工字形、箱形或圆管形,它的抗弯能力较板拱为优,用料较省,但制作较板拱复杂,多用于钢筋混凝土拱桥或钢拱桥双曲拱:60年代以后,在中国普遍米用的一种拱式桥梁它在横向除有拱肋外,还有由拱波、拱板等构成的小拱将整个拱圈联结成整体,它在施工时可以将拱肋、拱波预制,安装后再浇筑拱板,减轻吊装重量,并可以不用拱架,或只需用简单支架,为混凝土拱桥提供了一种新的结构形式和简便易行的施工方法但需采取措施保证拱圈的整体性箱形拱:横截面可为整体多室箱形或分离箱形混凝土或钢筋混凝土箱形拱也可米用无支架施工它的整体性、横向稳定性和抗扭性能都较双曲拱的结构为好,但在中、小跨径时不如双曲拱简便和节省钢材桁架拱:拱圈由桁架构成,可做成桁肋拱或肩拱形式。
桁架拱的材料用量较经济,但桁架的某些杆件将承受拉力,故主要用在钢拱桥或预应力混凝土拱桥中拱还可按拱上建筑的形式不同而分为实腹式拱和空腹式拱实腹式拱是将主拱圈以上至桥面间的空间全部用填料填实,一般用于小跨径的桥梁;空腹式拱则在主拱圈以上设有横桥向贯通的腹孔,一般用于中等以上跨径的桥梁赵州桥是现存修建最早的空腹式拱桥拱的受力特点:在竖向荷载作用下产生水平推力拱与梁的区别:看是否有水平推力拱的内力特点:与简支梁相比拱的弯矩、剪力较小,轴力较大(压力),应力沿截面高度分布较均匀节省材料,减轻白重,能跨越大跨度宜采用砖、石、混凝土等材料缺点:拱对基础或下部结构施加水平推力,增加了下部结构的材料用量,对地基要求高3.斜拉桥斜拉桥作为一种拉索体系,斜拉桥比梁式桥的跨越能力更大,是大跨度桥梁的最主要桥型斜拉桥由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面,斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢和混凝土的斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等第一座现代斜拉桥是1955年德国DEMAG公司在瑞典修建的主跨为182.6米的斯特伦松德(Stromsund)桥目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为俄罗斯的俄罗斯岛大桥,主跨径为1104米,于2012年7月完工。
斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成斜拉桥是一种白锚式体系,斜拉索的水平力由梁承受梁除支承在墩台上外,还支承在由塔柱引出的斜拉索上按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥斜拉桥桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车,而是其白重,主要是主梁以一个索塔为例,索塔的两侧是对称的斜拉索,通过斜拉索将索塔主梁连接在一起假设索塔两侧只有两根斜拉索,左右对称各一条,这两根斜拉索受到主梁的重力作用,对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力,根据受力分析,左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力;同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力;由于这两个力是对称的,所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了,最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力,这样,力又传给索塔下面的桥墩了斜拉索数量再多,道理也是一样的之所以要很多条,那是为了分散主梁给斜拉索的力而已1rnI尊技榜刀式示需B04.悬索桥吊桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁(见下图)悬索桥由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢绞线、钢缆等)制作。
由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、白重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上悬索桥的主要缺点是刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动,需注意采取相应的措施按照桥面系的刚度大小,悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁,因而刚度较小,在车辆荷载作用下,桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形,对行车不利,但它的构造简单,一般用作临时性桥梁刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强,刚度较大加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载除以上形式外,为增强悬索桥刚度,还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式,但构造较复杂桥面支承在悬索(通常称大揽)上的桥称为悬索桥英文为SuspensionBridge,是”悬挂的桥梁”之意,故也有译作”吊桥”的"吊桥”的悬挂系统大部分情况下用”索”做成,故译作”悬索桥”,但个别情况下,"索"也有用刚性杆或键杆做成的,故译作"悬索桥"不能涵盖这一类用桥和拱肋相反,悬索的截面只承受拉力简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺在悬索上通行现代交通工具的悬索桥则不行,为了保持桥面具有一定的平直度,是将桥面用吊索挂在悬索上。
和拱桥不同的是,作为承重结构的拱肋是刚性的,而作为承重结构的悬索则是柔性的为了避免在车辆驶过时,桥面随着悬索一起变形,现代悬索桥一般均设有刚性梁(又称加劲梁)桥面铺在刚性梁上,刚性梁吊在悬索上现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上塔顶设有支承悬索的鞍形支座承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中,个别也有固定在刚性梁的端部者,称为白锚式悬索桥IE6急宏侨承意SE二、按建筑材料分类按主要承重结构所用的材料来划分,有木桥、钢桥、拷工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝土桥木桥用木料建造的桥梁木桥的优点是可就地取材,构造简单,制造方便,小跨度多做成梁式桥,大跨度可做成行架桥或拱桥其缺点是容易腐朽、养护费用大、消耗木材、且易引起火灾多用于临时性桥梁或林区桥梁钢桥桥跨结构用钢材建造的桥梁钢材强度高,性能优越,表观密度与容许应力之比值小,故钢桥跨越能力较大钢桥的构件制造最合适工业化,运输和安装均较为方便,架设工期较短,破坏后易修复和更换,但钢材易锈蚀,养护困难拷工桥用砖、石或素混凝土建造的桥这种桥常作成以抗压为主的拱式结构,有砖拱桥、石拱桥和素混凝土拱桥等由于石料抗压强度高,且可就地取材,故在公路和铁路桥梁中,以石拱桥用的较多钢筋混凝土桥又称普通钢筋混凝土桥。
桥跨结构采用钢筋混凝土建造的桥梁这种桥梁,沙石骨料可以就地取材,维修简便,行车噪音小,使用寿命长,并可采用工业化和机械化施工,与钢桥相比,钢材用量与养护费用均较少,但白重大,对于特大跨度的桥梁,在跨越能力与施工难易度和速度方面,常不及钢桥优越预应力钢筋混凝土桥桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁这种桥梁,利用钢筋或钢丝(索)预张力的反力,可使混凝土在受载前预先受压,在运营阶段不出现拉应力(称全预应力混凝土),或有拉应力而未出现裂缝或控制裂缝在容许宽度内(称部分预应力混凝土)其优点是:能合理利用高强度混凝土和高强度的钢材,从而可节约钢材,减轻结构白重,增大桥梁的跨越能力;改善了结构受拉区的工作状态,提高结构的抗裂性,从而可提高结构的刚度和耐久性;在使用荷载阶段,具有较高的承载能力和疲劳强度;可采用悬臂浇筑法或悬臂拼装法施工,不影响桥下通航或交通;便于装配式混凝土结构的推广随着材料科学的发展,尤其是复合材料性能的不断进步,越来越多的桥梁开始应用复合材料制造核心部件日本与美国将FRP材料制造的钢筋或预应力索应用在钢筋混凝土桥中;而世界各国军队都将复合材料用在舟桥车上,以便可以快速架设大跨度浮桥;对于一些拥有较长历史的桥梁,出于保护目的,一般会在不改变桥梁结构的基础上对桥面进行翻修、加固甚至拓宽,这种情况下通常也会采用复合材料。





