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桥梁

桥梁
桥梁
桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明. www.18art.com
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简介

铁路、道路、渠道、管线、行人等跨越河流、山谷或其他交通线路时使用的建筑物。简称桥。梁【bridge】指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。

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桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明. www.18art.com

桥梁组成

由桥梁上部结构(也称桥跨结构)和桥梁下部结构组成。

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桥梁上部结构  承担线路荷载,跨越障碍。由桥面系、主要承重结构和支座组成。

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桥梁
桥梁
桥面系。一般由桥面、纵梁和横梁组成。公路桥和城市桥的桥面包括桥面铺装及桥面板两部分:桥面铺装用以防止车轮直接磨耗桥面板、排水和分布轮重;桥面板用以承受局部荷载,常采用钢筋混凝土板,当主梁间距较大时可用预应力混凝土,或钢桥面板(钢桥)做成。铁路桥的桥面一般采用明桥面或道碴桥面。明桥面不设桥面板,钢轨和枕木直接联结在纵梁上(小桥无纵横梁,则设在主梁上)。这样可以减少恒载,但噪声和冲击较大,桥下容易污染。与之相反,道碴桥面需设桥面板,上铺道碴、轨枕与钢轨,噪声和冲击力较小,桥下污染也少。
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上承式桥梁跨度小时,可将纵梁及横梁省去,让桥面直接联结在多根主梁上比较经济(图2a),但跨度大时,因每片主梁的造价较高,就需要减少主梁(如用双主梁),而采用纵梁及横梁将桥面荷载传给主梁(图2b)。下承式桥的桥面系,必须用纵、横梁传递桥面荷载。

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②主要承重结构。它的作用是承担上部结构所受的全部荷载并传给支座。例如桁架梁桥中的主桁,实腹梁桥中的主梁。拱桥中的拱肋(拱圈)等。在桁架梁桥中为将主要承重结构联结成整体以承受各方向的荷载,应于其顶面和底面内分别设置纵向联结系,并在竖直平面内设横向联结系(简称横联),为让车辆通行无阻,所有横联杆件必须布置在桥梁限界之外(见桥梁建筑限界)。位于下承式桥两端及连续桁架梁桥中间支座上的横联称桥门架。此外,在铁路桥中纵梁跨度较大时,在两纵梁间也应设置纵向及横向联结系。在实腹梁桥中,现代大跨度预应力混凝土梁桥多采用箱形梁;钢实腹梁桥则采用带正交异性板桥面的箱形梁作主要承重结构(见实腹梁桥)。箱形梁中的顶板(桥面板)除起着桥面系的作用外,还与底板共同参与箱形梁整体受力,并起着纵向联结系的作用,这样就减轻了自重,节约了材料,也提高了跨越能力。

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桥梁
桥梁
③支座。设于桥台(墩)顶部,支承上部结构并将荷载传给下部结构的装置(见桥梁支座)。 www.18art.com

桥梁下部结构  是桥台桥墩桥梁基础的总称,用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。桥台和桥墩一般合称墩台。

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①桥台。位于桥梁的两端,支承桥梁上部结构,并使之与路堤衔接的建筑物,其功能是传递上部结构荷载于基础,并抵抗来自路堤的土压力。为了维持路堤的边坡稳定并将水流导入桥孔,除带八字形翼墙的桥台外,在桥台左右两侧筑有保持路肩稳定的截锥体填土,称锥体填方(也称锥体护坡),其坡面以片石围护。 www.18art.com

桥墩。位于多孔桥梁的中间部位,支承相临两跨上部结构的建筑物,其功能是将上部结构荷载传至基础。

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③桥梁基础。是桥梁最下部的结构,上承墩台,并将全部桥梁荷载传至地基。基底应设置在有足够承载力的持力层处,并要求有一定的埋置深度。

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桥梁主要标高和总体尺寸

桥梁沿高度方向的结构位置,用国家标准水准高程表示,主要的控制部位有基底、地面、襟边、墩(台)顶、桥面(公路桥)和轨底(铁路桥)等处。在设计中的主要水位有低水位、设计水位、洪水位及通航水位等(见桥渡设计)。

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桥梁
桥梁
桥梁上部结构底缘以下的空间界限称为桥下净空。在不通航河流上的桥下净空高度应满足设计洪水位或流冰面以上的最小高度的要求;在通航(跨河桥)或通车(跨线桥)的桥梁中,尚应满足通航或通车的净空要求。 #3$$#%%%%%%%6$

从桥面或轨底到上部结构底缘的铅垂距离称为桥梁建筑高度,由桥面或轨底到低水位或桥下线路路面之间的垂直距离称为桥梁高度。 www.18art.com

沿桥梁中心线,两岸桥台侧墙尾端之间的水平距离(无桥台的桥为桥面系的行车道长度)称为桥梁全长或总长度 L(公路桥)。在桥台挡碴墙间的长度称为桥梁长度(铁路桥)。在墩台边缘之间,沿设计水位量计的长度(不计墩台的厚度)称为净跨度,如图1中所示的L01、L02,净跨度的总和称桥梁孔径,它必须满足泄洪的要求。位于两个支座中心的水平距离称为计算跨度,如图所示的l1、l2,简称跨度。跨度愈大则内力也愈大,主要承重结构的尺寸也变大,设计和施工的要求也高。因此,跨度的大小往往是用来权衡桥梁技术水平高低的一个方面。计算跨度一般由桥下净空,上、下部结构施工的难易及经济条件来决定。

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桥梁横向的总宽度一般指栏杆两内侧之间的水平距离。由轨道股数(铁路桥)或快、慢车道(公路桥)和人行道宽度决定。如在高速公路和一级公路中,还应考虑设置中间带的宽度。此外,两侧主梁(主桁、拱肋)中心线间的宽度是保证桥梁横向稳定的重要尺寸,应通过计算决定。 www.18art.com

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分类

 按主要承重结构体系分 有梁式桥拱桥悬索桥刚架桥斜张桥组合体系桥等(图4),前三种是桥梁的基本体系。

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桥梁
桥梁
按桥梁上部结构的建筑材料分  有木桥石桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥(有时三者统称混凝土桥)、钢桥和结合梁桥等。木桥易腐蚀多用于临时性桥梁。石料和混凝土抗压强度高而抗拉强度低,主要用于拱桥。钢筋混凝土桥为耐压的混凝土和抗拉、抗压性能均好的钢筋结合而成的桥,主要用于跨度不大的梁式桥和拱桥。预应力混凝土桥是采用高强度钢筋(丝)和高标号混凝土建成,可达到比钢筋混凝土大得多的跨度,可采用的结构体系也比钢筋混凝土桥广泛得多。钢桥用结构钢制造,现常用于实腹梁桥及大跨度的桁架梁桥、拱桥、斜张桥和悬索桥。其主要优点是施工速度较快,跨越能力大;缺点是用钢量较多,维修费大。结合梁桥也称组合梁桥,是由两种不同建筑材料结合而成的桥,通常指用钢梁和钢筋混凝土桥面板结合而成的桥,可以节省钢材。

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此外,还有用轻质混凝土铝合金玻璃钢等建筑材料建造的桥梁。 #3$$#%%%%%%%6$

按用途分  有公路桥、铁路桥、公铁两用桥、城市桥。公路桥的活载一般小于铁路桥,但活载的作用点(车轮)在桥的横向是变化的,桥面较宽,桥梁的容许挠度也大。铁路桥活载沿轨道运行,在桥上横向位置不变,桥面系易于布置,但桥面通常较窄,在大跨度铁路桥的设计中,由于横向稳定、刚度和风振等原因而需加宽桥梁;其活载大,容许挠度小,因此在选择结构体系上不如公路桥有较多的自由。在同一桥位上供公路和铁路使用的桥梁称公铁两用桥。公路、铁路一般分别布置在上、下两个平面上;也可布置在同一平面上,将公路设置在铁路两侧,但运营性能较差。城市桥的构造接近公路桥,但车行道和人行道较宽,桥梁高度要低,以减少桥头引道长度和填土数量;在通行混合交通时,桥梁纵坡不宜大于2%;设计中应考虑公用事业管线(电信、照明、自来水、暖气和雨水管等)的过桥设置,不得妨碍桥梁的维修和养护,但高压输电线路、煤气管、输油管与污水管等不允许在桥上敷设。城市桥应视为重要的艺术建筑之一,应注意桥梁本身的造型要和周围的景观协调,对桥头堡、栏杆、灯柱的艺术要求也高。城市桥上游人乐于驻足,以选用不影响眺览风景的上承式桥梁为最好。 #3$$#%%%%%%%6$

此外,尚有人行桥、飞机场桥、运河桥、给水桥(渡桥)和供油、供气、供煤粉的管道桥等。 #3$$#%%%%%%%6$

桥梁
桥梁
按跨越障碍分  有跨河桥、跨谷桥、跨线桥和高架线路桥等。跨河桥的长度和高度,应满足泄洪和通航的要求,在主河槽部分的桥梁称为正桥,跨度较大;其余部分称为引桥,其跨度一般由经济条件确定,宜优先选用标准设计(见桥梁标准设计)。跨谷桥的长度和高度由地形决定。跨线桥为线路(公路、铁路等)立体交叉时,一条线路跨越另一条线路的桥梁,也称立交桥;如在地下穿过既有线路的称为地道桥。高架线路桥是修建于地面或道路上空,供车辆行驶的旱桥,是一种用桥梁结构代替路堤的高架线路,可以避免线路平面交叉,提高交通运输能力。 #3$$#%%%%%%%6$

按桥面位置分  有上承式桥、中承式桥、下承式桥和双层桥。将桥面布置在主要承重结构之上的称为上承式桥(图4a、b),在主要承重结构下缘附近的称为下承式桥(图3);介于上、下缘之间的称为中承式桥;上下缘均设桥面的称为双层桥。上承式桥具有构造简单、容易养护、制造架设方便,节省墩台圬工数量以及视野开阔等优点,在桥梁设计中常优先选用。中、下承式桥都具有桥梁建筑高度小的优点,视设计要求而用。双层桥多用于公铁两用桥。

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按桥梁平面的形状分  有正交桥、斜桥和弯桥。正交桥的桥梁中心线和主河槽的流向(或被跨越线路的中心线)正交。斜桥的中心线和主河槽流向斜交。斜交的度数一般用桥梁的中心线和支承线的法线交角表示。斜桥受力和构造都较复杂,用材料也多。弯桥是主要承重结构轴线顺着线路曲线布置的桥,其受力和构造也较复杂;为便于行车,桥面应按线路要求设置超高及加宽。 #3$$#%%%%%%%6$

桥梁
桥梁
按制造方法分  混凝土桥分就地灌筑桥和装配式桥两类。后者的构件在工厂(场)中预制,运往工地拼装架设,其优点可使桥梁制造工业化、机械化,降低成本,提高速度,而且质量也有保证。也有两者结合的装配、现浇式混凝土桥。钢桥一般都是装配式的。 #3$$#%%%%%%%6$

按桥梁长度分  桥梁在技术要求和养护设施等方面需要按桥梁长度进行分类。 www.18art.com

按使用期限分  有临时性桥永久性桥半永久性桥。临时性桥的构造简易,仅在有限的短期内使用或在永久性桥未建成以前供维持交通之用。永久性桥为长期使用的桥梁,需按规定的设计洪水频率、桥面宽度和检查维修设备等进行设计。半永久性桥一般是下部结构按永久性桥设计,而上部结构是临时性的。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

其他特殊桥梁  有活动桥军用桥漫水桥等。活动桥是桥跨结构可以移动或转动,以扩大或开放桥下自由通道的桥梁,多用于河流下游靠近入海的港口处。军用桥是为军事目的而设的临时性桥梁,用以跨越河流、峡谷沟壕、与弹坑等障碍,通常要求材料重量轻而强度高,构件可以互换,拆装简便,能迅速组装成各种跨度和不同承载力的桥梁。漫水桥是三、四级公路在交通容许有限度中断时修建的一种半永久性桥梁,桥面建在设计洪水位标高之下,汛期洪水漫顶而过,常采用圬工材料建造。 www.18art.com

各类桥梁的基本特点

桥梁
桥梁
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梁式桥包括简支板梁桥悬臂梁桥连续梁桥其中简支板梁桥跨越能力最小,一般一跨在8-20m.连续梁桥国内最大跨径在200m以下,国外已达240m。

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拱桥在竖向荷载作用下,两端支承处产生竖向反力和水平推力,正是水平推力大大减小了跨中弯矩,使跨越能力增大.理论推算,混凝土拱极限跨度在500m左右,钢拱可达1200m.亦正是这个推力,修建拱桥时需要良好的地质条件。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

刚架桥有T形刚架桥和连续刚构桥,T形刚架桥主要缺点是桥面伸缩缝较多,不利于高速行车.连续刚构主梁连续无缝,行车平顺.施工时无体系转换.跨径我国最大已达270m(虎门大桥辅航道桥)。

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缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥)是建造跨度非常大的桥梁最好的设计.道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空,缆索悬挂在桥塔之间。斜拉桥已建成的主跨可达890m,悬索桥可达1991m。

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组合体系桥有梁拱组合体系,如系杆拱、桁架拱多跨拱梁结构等.梁刚架组合体系,如T形刚构桥等。 #3$$#%%%%%%%6$

桁梁式桥:有坚固的横梁,横梁的每一端都有支撑。最早的桥梁就是根据这种构想建成的。他们不过是横跨在河流两岸之间的树干或石块。现代的桁梁式桥,通常是以钢铁或混凝土制成的长型中空桁架为横梁。这使桥梁轻而坚固。利用这种方法建造的桥梁叫做箱式梁桥

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悬臂桥:桥身分成长而坚固的数段,类似桁梁式桥,不过每段都在中间而非两端支承。

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拱桥:借拱形的桥身向桥两端的地面推压而承受主跨度的应力。现代的拱桥通常采用轻巧、开敞式的结构。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

吊桥:是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路或铁路桥面靠钢缆吊在半空,钢缆牢牢地悬挂在桥塔之间。较古老的吊桥有的使用铁链,有的甚至使用绳索而不是用钢缆。 www.18art.com

拉索桥:有系到桥柱的钢缆。钢缆支撑桥面的重量,并将重量转移到桥柱上,使桥柱承受巨大的压力。 #3$$#%%%%%%%6$

玻璃桥:纯玻璃制成的一种桥梁。

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廊桥:加建亭廊的桥,称为亭桥或廊桥,可供游人遮阳避雨,又增加桥的形体变化。
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中国桥梁的历史

桥梁
桥梁
历史和现状上看,绝大多数桥梁均架设在水面上,只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥,是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上。 #$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%

从对天生桥的利用到人工造桥,这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥;从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等;建桥的材料从以木料为主,到以石料为主,再到以钢铁和钢筋混凝土为主,这是一个非常漫长的发展过程。然而,中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。 www.18art.com

著名的科学技术史学家、英国剑桥大学 李约瑟博士(J.Needham)在《中国科学技术史》中说,中国桥梁「在宋代有一个惊人的发展,造了一系列巨大的板梁桥」。到了当代中国,所建造的武汉南京长江大桥等,更受到世人称赞。可见,中国的桥梁,经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程,愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于14世纪以前处于领先地位,今天,她依然是世界上举足轻重的桥梁大国。

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术语

桥梁
桥梁
荷载习惯上指施加在工程结构上使工程结构或构件产生效应的各种直接作用,常见的有:结构自重、楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、设备动力荷载以及风、雪、裹冰、波浪等自然荷载。
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荷载标准值结构设计时采用的荷载基本代表值,也就是在荷载规范中所有的各项标准荷载。标准荷载在概念上的一般是指结构或构件在正常使用条件下可能出现的最大荷载值,因此它应高于经常出现的荷载值。用统计的观点,荷载的标准值是在所规定的设计基准期内,其超越概率小于某一规定值的荷载值,也称特征值,是工程设计可以接受的最大值。在某些情况下,一个荷载可以有上限和下限两个标准值。当荷载减小对结构产生更危险的效应时,应取用较不利的下限值作为标准值;反之,当荷载增加使结构产生更危险的效应时,则取上限值作为标准值。又如各种活荷载,当有足够的观测资料时,则就按上述标准值的定义统计确定;当无足够的观测资料时,荷载的标准值可结合实际设计经验,根据上述的概念协确定。

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桥梁
桥梁
恒载也称永久荷载,是施加在建筑结构上不变的(或其变化与平均值相比可认忽略不计的)荷载。如结构自重、外加永久性的承重、非承重结构构件和建筑装饰构件的重量、土压力等。因为恒载在整个使用期内总是持续施加在结构上,所以设计结构时,必须考虑它的长期效应。结构自重,一般根据结构的几何尺寸和材料容重的标准值(也称名义值)确定。

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活荷载也称可变荷载,是施加在结构上的由人群、物料和交通工具引起的使用或占用荷载和自然产生的自然荷载。如工业建筑楼面活荷载、民用建筑楼面活荷载、屋面活荷载、屋面积灰荷载、车辆荷载、吊车荷载、风荷载、雪荷载、裹冰荷载、波浪荷载等均是。 #3$$#%%%%%%%6$

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参考书目

同济大学等编:《桥梁工程》(上册),人民交通出版社,北京,1980。

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相关连接

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中国桥梁:http://www.sinobridge.net/ www.18art.com

拓普网:http://www.toopoo.com/book/tsflcx/z14y1x16.asp

www.18art.com

中华铁道网http://www.chnrailway.com/tdbkinfo.shtml

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参考资料

1、http://www.chinabaike.com/article/baike/1002/2008/200806041508101_3.html

www.18art.com

2、http://www.wiki.cn/wiki/桥梁

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3、http://www.bridge-cn.com/news/news_detail.asp?id=219 www.18art.com

4、http://www.souku.com.cn/viewtitle.jsp?url=4248584

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