市政桥梁工程设计及施工精品讲义.ppt

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1、桥桥 梁梁 工工 程程1第一章 总论2桥梁（Bridge）是跨越各种障碍（如河流、山谷或其他路线等）的结构物，采用砖、石、木材、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土和各种金属材料建造，它不仅是交通工程的咽喉，各种道路工程的关键节点（里程短、难度大、造价高、工期长），而且也是一座立体的造型艺术工程，往往成为一个城市或地区标志性建筑。一、桥梁的概述3上海南浦大桥上海南浦大桥(1991)杭州湾跨海大桥杭州湾跨海大桥(2007)武汉长江大桥武汉长江大桥(1957)南京长江大桥南京长江大桥(1968)4朝天门长江大桥菜园坝长江大桥大佛寺长江大桥嘉陵江石门大桥5古代桥梁（约17世纪前）：天然状态的藤萝、树木、

2、石梁浮桥（周）、木梁桥（秦）、石拱桥（汉）等近代桥梁（约18-19世纪）：铸铁（18世纪）、钢材（19世纪50年代）、钢筋混凝土桥梁（19世纪70年代）现代桥梁：预应力钢筋混凝土桥梁（20世纪30年代）、斜拉桥、悬索桥l桥梁发展与展望6建桥材料向高强、轻质和新功能方向发展。对于桥梁用的钢，不但要提高其强度，还要提高韧性、耐腐蚀性、耐疲劳性和可焊性。对于混凝土，我国一般把强度等级大于C60级的混凝土称为高强混凝土，大于C100的称为超高强混凝土。目前，在实验室条件下，我国能制成C100级的混凝土，罗马尼亚能制成C170级，美国已制成C200级。桥跨结构继续向大跨度发展。跨径能力是反映桥梁技术水平

3、的主要指标之一。意大利计划建造跨度达3300m的墨西拿海峡悬索桥。日本也计划建造2500-3000m的纪淡海峡大桥。西班牙和摩洛哥政府从1979年开始就对直布罗陀海峡工程进行规划，桥梁方案跨度达5000m。l桥梁小百科世界上第一座钢筋混凝土桥由法国园艺师蒙耶于1875年建成的人行桥。世界上第一座钢桥美国密苏里州圣路易市的伊兹桥，建于1867-1874。世界上第一座斜拉桥于1925年建成的西班牙但波尔河的水道桥，主跨60.35m。世界上最早的悬索桥最早的现代悬索桥是美国宾夕法尼亚州的雅各溪桥。最古老的敞肩石拱桥赵州桥（隋）。世界上跨径最大的石拱桥瑞典绥依纳松特桥，跨径155m（1946）。8世界

4、上跨径最大的钢拱桥重庆朝天门大桥跨径552m（2009）。世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥重庆万县长江大桥，跨径420m（1997）。世界上跨径最大的斜拉桥俄罗斯岛大桥，跨径1104m（2012）。世界上跨径最大的悬索桥明石海峡大桥，跨径1991m（1998）。9l我国桥梁的发展概况 我国历史悠久，是世界上文明发达最早的国家之一。我国的桥梁建筑在历史上是辉煌的，古代的桥梁不仅数量惊人，而且类型也丰富多彩，几乎包括了所有近代桥梁中的最主要形式。建桥所用的材料大都是木、石、藤、竹之类的天然材料。我国现存古代最长的石桥，安平桥位于中国福建省晋江市安海镇和南安市水头镇之间的海湾上，安平桥全长2255米，

5、桥面宽 33.8米，共361墩。桥墩用花岗岩条石横直交错叠砌而成。10四川泸定县大渡河铁索桥 唐朝中期，我国已发展到用铁链建造吊桥，我国保留至今的有跨长约100m的四川泸定县大渡河铁索桥（1706年）11 几千年来，修建较多的古代桥梁要推石桥为首。富有民族风格的古代石拱桥技术，以其结构的精巧和造型的丰富多姿，长期以来一直驰名中外的河北省赵县的赵州桥（又称安济桥，建于605年），就是我国古代石拱桥的杰出代表。1213 新中国以后，我国建成了很多技术复杂、规模宏大的大跨径桥梁。1957年，第一座长江大桥武汉长江大桥，结束了我国万里长江无桥的历史，标志着我国建造大跨度钢桥的现代化桥梁技术水平的提高。

6、大桥下层双线铁路，上层公路桥面宽18m，两侧各设2.25m人行道，包括引桥总长1670.4m.1969年又建成了南京长江大桥，这是我国自行设计、建造、施工，并使用国产钢材的现代化大型桥梁。上层为公路桥，下层为双线铁路，包括引桥在内，铁路桥梁全长6772m，公路桥全长4589m.南京长江大桥武汉长江大桥14 我国大跨径桥梁建设自20世纪80年代开始，90年代进入辉煌发展时期。据不完全统计，我国现有主跨在200m以上的桥梁近110座；主跨400米以上的桥梁已建成54座，在建18座；主跨1000米以上的桥梁建成6座，在建5座。已建的梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的最大跨径分别达到了330米、552米、1

7、088米和1490米，有16座分别跻身世界同类型桥梁排行榜前10名。悬索桥主跨在400m以上有13座。江苏润扬长江大桥主跨1490m，为国内最大跨径。斜拉桥主跨在400m以上的有18座。苏通长江大桥主跨1088m，是我国第一大跨斜拉桥。拱桥型式多姿多彩，主跨在400m以上的有3座。万县长江大桥主跨420m钢管混凝土拱桥，巫山长江大桥主跨492m钢管拱桥，朝天门大桥为主跨552m钢拱桥，主跨分别位居同类型桥梁世界第一。15拱桥世界之最桥型桥名跨径（m）石拱桥山西晋城丹河新桥（2001）146钢管混凝土拱桥重庆万县长江大桥（1997）420钢管拱桥重庆巫峡长江大桥（2005）460钢拱桥重庆朝天门

8、大桥（2009）55216l桥梁的基本组成上部结构（桥跨结构）下部结构（桥墩、桥台和基础）支座附属设施（桥面铺装、防水排水系统、栏杆、伸缩缝、灯光照明等）换一种说法：桥梁由五个“大部件”与五个“小部件”组成。17l五个“大部件”“五大部件”是指桥梁承受汽车或其他作用的桥跨上部结构与下部结构，它们是桥梁结构安全性的保证。(1)桥跨结构(上部结构、桥孔结构)。它是路线遇到障碍(如江河、山谷或其他路线等)中断时，跨越这类障碍的结构物。它的作用是承受车辆荷载，并通过支座传递给桥梁墩台。(2)支座系统。它的作用是支承上部结构并传递荷载给桥梁墩台，它应保证上部结构在荷载、温度变化或其他因素作用下的位移功能

9、。18(3)桥墩。是在河中或岸上支承两侧桥跨上部结构的建筑物。(4)桥台。设在桥的两端：一端与路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端则支承桥跨上部结构的端部。为保护桥台和路堤填土，桥台两侧常做一些防护工程。(5)墩台基础。是保证桥梁墩台安全并将荷载传至地基的结构物。基础工程在整个桥梁工程施工中是比较困难的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的问题也很复杂。前两个部件是桥跨上部结构，后三个部件是桥跨下部结构。19l五个“小部件”五个“小部件”是直接与桥梁服务功能有关的部件，过去总称为桥面构造。在桥梁设计中往往不够重视，因而使得桥梁服务质量低下，外观粗糙。在现代化工业发展水平的基础上，人类的文明水平也

10、极大提高，人们对桥梁行车的舒适性和结构物的观赏水平要求越来越高，因而国际上在桥梁设计中很重视五小部件，这不仅是“外观包装”，而且是服务功能的大问题。(1)桥面铺装(或称行车道铺装)。桥面铺装的平整、耐磨、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键。(2)排水防水系统。应能迅速排除桥面积水，并使渗水的可能性降至最小限度。此外，城市桥梁排水系统应保证桥下无滴水和结构上无漏水现象。20(3)栏杆(或防撞栏杆)。它既是保证安全的构造措施，又是利于观赏的最佳装饰件。(4)伸缩缝。位于桥跨上部结构之间或桥跨上部结构与桥台端墙之间，以保证结构在各种因素作用下的变位。为使桥面上行车舒适、不颠簸，桥面上要设置伸缩缝构造

11、。尤其是大桥或城市桥的伸缩缝，不仅要结构牢固，外观光洁，而且要经常扫除掉入伸缩缝中的垃圾泥土，以保证它的功能作用。(5)灯光照明。在现代城市中，大跨径桥梁通常是一个城市的标志性建筑，大都装置了灯光照明系统，构成了城市夜景的重要组成部分。21l桥梁的常用术语水位：河流中的水位是随着季节而变化的，枯水季节的最低水位称为低水位；洪峰季节河流中的最高水位称为高水位。桥梁设计中按规定的设计洪水频率计算所得的高水位称为设计洪水位；在各级航道中，能保持航船正常航行的水位称为通航水位。净跨径：梁式桥净跨径是指设计洪水位线上相邻两个桥墩(或桥台)之间的净距，用l0表示，拱式桥净跨径是指每孔拱跨两个拱脚截面最低点

12、之间的水平距离。总跨径：是多孔桥梁中各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径(l0)。它反映了桥下宣泄洪水的能力。22计算跨径：对于设有支座的桥梁是指桥跨结构相邻两个支座中线之间的距离，用l表示；对于拱式桥是指每孔拱跨两个拱脚截面形心点之间的水平距离。桥跨结构的力学计算是以l为基准的。标准跨径(LK)：对于梁式桥是指相邻两桥墩中线之间的距离或桥墩中心至桥台台背前缘之间的距离，对于拱式桥就是指净跨径。桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁，桥长为两岸桥台翼墙尾端之间的距离：对于无桥台的桥梁，桥长为桥面行车道(桥面系)长度，用L表示。23梁长梁长计算跨径计算跨径计算跨径计算跨径跨径跨径跨径跨径桥长桥长24桥梁

13、高度；简称桥高，是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距离。桥高在某种程度上反映了桥梁施工的难易程度。桥下净空高度：是指设计洪水位或计算通航水位至桥跨结构最下缘之间的距离，用H表示。它应保证能安全排洪，并不得小于对该河流通航所规定的净空高度。桥梁建筑高度：是桥上行车路面标高至桥跨结构最下缘之间的距离，它不仅与桥梁结构的体系和跨径的大小有关，而且还随行车部分在桥上布置的高度位置而异。25l以不同的结构体系来分类 按结构体系及受力特点，可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥和斜拉桥五类。1梁式桥 在竖向荷载作用下无水平反力的结构，由于外力的作用，方向与承重结构的轴线接近垂直，因而与同

14、样跨径的其他结构体系相比，梁桥产生的弯矩最大，通常需用抗弯、抗拉能力强的材料来建造，目前在公路上应用得最广的是钢筋混凝土材料（包括预应力混凝土）。二、桥梁的分类桥梁有不同的分类方式，每一种分类方式反映出桥梁在某一方面的特征。但是，桥梁按结构体系的分类是最典型的分类方法，不同的体系对应不同的力学形式，表现出不尽相同的受力特点。262拱式桥 拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋（拱圈横截面设计成分离形式时称为拱肋）。拱结构在竖向荷载作用下，桥墩和桥台将承受水平推力，同时根据作用力和反作用力原理，墩台向拱圈提供一对水平反力，这种水平反力将大大抵消在拱圈内由荷载引起的弯矩。因此，与同跨径的梁相比，拱的弯矩

15、、剪力和变形都要小得多。27鉴于拱桥的承重结构以受压为主，通常可用抗压能力强的圬工材料(如砖石、混凝土)和钢筋混凝土等来建造。拱桥的跨越能力很大，外形也较美观，在条件许可的情况下，修建圬工桥往往是经济合理的。但为了确保拱桥能安全使用，下部结构和地基必须能经受住很大水平推力的不利作用。为了桥梁的美观和减小结构自重，拱式桥一般还设有腹孔。28 3刚架桥 刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱（墩柱、竖墙）整体结合在一起的结构体系。特点是在竖向荷载作用下，柱脚处不仅产生竖向反力，也具有水平反力，使其基础承受较大推力。梁和柱的截面均有弯矩、剪力和轴力作用，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。由于梁和柱接点为刚结

16、，梁端部承受负弯矩，使梁跨中弯矩减小；与一般墩台不同，刚架桥的立柱不仅承受压力，还承受较大弯矩。29 对于同样的跨径，在相同的荷载作用下，刚架桥的跨中正弯矩要比一般梁桥的小。根据这一特点，刚架桥跨中的建筑高度就可以做得较小。当遇到线路立体交叉或需要跨越通航江河时，采用这种桥型能尽量降低线路标高，减少路堤土方量。钢筋混凝土梁式结构承受负弯矩，梁柱刚结处较易裂缝，因而不能做成较大的跨径（40-50m）。而预应力混凝土结构，可以做成较大的跨径（60-200m）。30T型刚构多跨连续刚构桥斜腿式刚构桥安康汉江大桥：钢斜腿安康汉江大桥：钢斜腿刚架铁路桥，脚铰跨度刚架铁路桥，脚铰跨度176m，1982年建

17、成。年建成。314悬索桥(吊桥)悬索桥的主要承重结构是悬挂在两塔架上的强大的柔性缆索。悬索桥由塔架、缆索、锚锭结构及吊杆、加劲梁组成。桥跨上的荷载由加劲梁承受，并通过吊索将其传至缆索。主缆索是主要承重结构，但其仅受拉力。主缆索的拉力通过对桥塔的压力和锚锭结构的拉力传至基础和地基，通常锚锭结构非常巨大。32 现代吊桥，广泛采用高强度的钢丝成股编制的钢缆，以充分发挥优异的抗拉性能，使其结构自重较轻，能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无法比拟的特大跨度，最大跨度已近2000m。然而，相对于其他体系而言，吊桥的自重轻，结构刚度差，在车辆动荷载和风荷载作用下，桥有较大的变形和振动。整个吊桥的发展史，是和

18、变形和振动斗争的历史，是争取刚度的历史。目前吊桥一般只在公路上修建。重力式锚碇（重力锚）隧道式锚碇（岩洞锚）33润扬长江大桥南汊桥江阴长江大桥345斜拉桥 由承压的塔、受拉的索与承弯的梁体组合起来的一种结构体系，充分利用了悬索结构和梁结构的优点，组合相当合理。梁结构直接承受桥面外荷载引起的弯矩和剪力，桥塔两侧的斜拉索张紧后为梁结构提供弹性支承，同时承受由荷载引起的拉力，其拉力的竖向分量通过桥塔传至基础和地基；斜拉索中荷载引起拉力的水平分量，使桥结构承受轴向压力，相当于对梁结构施加预应力。与悬索桥相比，斜拉索直接作用于主梁结构，使结构体系的抗弯、抗扭的刚度大大增强；塔柱、斜拉索和主梁构成稳定的三

19、角形，斜拉桥的结构刚度较大，抗风稳定性也明显改善。由于斜拉索的拉力的水平分量由梁结构承担，不需要巨大的锚锭结构。3536l孔跨布置形式 现代斜拉桥最典型的孔跨布置有两种：双塔三跨式和独塔双跨式37l斜拉索布置 斜拉索是斜拉桥的主要承重构件之一。斜拉索对主梁有一个弹性支承作用，对整个斜拉桥的结构刚度和经济合理性起着重要作用。索在空间的布置形式 斜拉索索面空间布置一般有三种类型：单索面、竖向双索面、斜向双索面。38拉索在索面内的布置形式 斜拉索在索面内的布置应根据受力情况及美学要求等因素确定，常选用以下三种基本形式：辐射形、竖琴形及扇形。l斜拉桥塔柱的型式更是丰富多姿，从桥梁行车方面看，可做成独柱

20、型、双柱型、门型、H型、A型、宝石型和倒Y型等。39No.1俄罗斯岛大桥（1104），俄罗斯，2012No.2苏通长江大桥1088米，中国，2008No.3香港昂船洲大桥1018米，中国，2009No.4多多罗桥（Tatara）890米，日本，1999年No.5诺曼底桥（PontdeNormandie）856米，法国，1995年No.6南京长江三桥648米，中国，2005年No.7南京长江二桥628米，中国，2001年No.8白沙洲长江大桥618米，中国，2001年No.9青州闽江大桥605米，中国，2001年No.10杨浦大桥602米，中国，1993世界十大斜拉桥 多多罗桥诺曼底桥昂船洲大桥

21、南京长江三桥40五种桥梁受力分类梁式桥以受弯为主拱式桥以受压为主刚构桥弯、轴压组合受力斜拉桥拉、压、弯等组合受力悬索桥以受拉为主41l按跨径大小分类按桥梁全长和跨径的不同划分，有特大桥、大桥、中桥、小桥和涵洞。桥涵分类多孔桥全长L（m）单孔跨径Lk（m）特大桥 L1000 Lk150 大 桥 100L1000 40Lk150 中 桥 30 L10020Lk40 小 桥 8L30 5Lk20 涵 洞L8 Lk5 42l以不同的用途分1人行桥 只供行人用的桥，一般均很狭小，上、下桥用踏步式的较多。2公路桥 是处在公路或城市道路上，供车辆和人群通行的桥。3铁路桥 是铁路线上供列车通行的桥。4公路铁路

22、两用桥 一般分两层，上层是公路桥，下层是铁路桥，这是因为爬坡时，汽车比火车容易。5运水桥(亦称渡槽)是把水运过河或运过山谷用的桥，这种桥比较少。6管线桥 属于专用桥梁，它把城市中的上水管道、电缆、燃气管等带过河去。43l以造桥所用的材料分 1木桥 凡桥跨结构用木材建造的都属木桥，这种桥在城市中都已以钢筋混凝土桥代替。2圬工桥 包括砖、石、混凝土等材料建成的桥。这些建筑材料都是抗压强度高而抗拉强度很低的。因此圬工桥一般都为拱桥的形式。3钢桥 钢材是一种很好的材料，它的抗压和抗拉强度都很高，用途很广。为了节省钢材，一般都以钢筋混凝土桥来代替钢桥。4钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥。目前在国内外，无论是

23、铁路桥、公路桥或是城市桥，大部分是钢筋混凝土或预应力混凝土梁桥。钢筋混凝土和预应力混凝土结构都是采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋结合在一起组合建成的。预应力砼桥44l以桥面位置分类分为上承式桥、下承式桥和中承式桥。1上承式桥 是桥面布置在桥跨结构上面的桥梁。上承式桥的构造较简单，施工方便，而且其主梁或拱肋等的间距可按需要调整，以求得经济合理的布置。一般说来，上承式桥梁的承重结构宽度可做得小些，因而可节约墩台圬工数量。此外，在上承式桥上行车时，视野开阔、感觉舒适也是其重要优点。所以，公路桥梁一般尽可能采用上承式桥。上承式桥的不足之处是桥梁的建筑高度较大。因此，在建筑高度受严格限制的情况下

24、，就应采用下承式桥或中承式桥。452下承式桥 是桥面布置在桥跨结构下面的桥梁。这种式样桥的建筑，主要是为了使桥面减薄，既要保证桥下净空，又要考虑桥面不升高以减小上桥坡度。3中承式桥 考虑地形、标高等限制，把路面布置在桥跨结构中间的桥梁。46l以桥梁的活动性来分1固定桥 桥梁固定在一定位置上不能活动的称固定桥，常见的桥都属于固定桥。2活动桥 又称开启桥。为了通航的河道上使大船能通肮，又要使桥面不能太高，从而节省两岸引道和引桥等费用。故采取了使通航孔中的某一孔桥跨，在大船只通过时可活动开启的形式。我国广州、天津都有开启桥。这种桥的开启形式有三种：立转式、平转式和直升式。天津市金汤桥塘沽海门升降桥芝

25、加哥立转桥47l以桥梁的耐久程度分类1永久式桥 桥梁的上部结构和墩台都用砖石、混凝土、钢筋混凝土或钢材建成的桥。2半永久式桥 上部结构用木材，下部结构则用砖石、混凝土或钢筋混凝土建成的桥。3临时式桥 全部用木材建成的桥。因为木桥易腐烂，使用时间较短，故为临时性的。l按跨越障碍的性质分类1跨河桥（如苏通长江大桥）2跨海桥（如杭州湾大桥）3跨线桥（跨越铁路线、公路线（立交桥）等）4高架桥（指搁在一系列狭窄钢筋混凝土或圬工拱上，具有高支撑的塔或支柱，跨过山谷、河流、道路或其他低处障碍物的桥梁）5立交桥（道路的立体交叉）48三 桥梁的总体规划设计1.设计基本原则：技术先进、安全、适用、经济、美观、环境

26、保护和可持续发展 在因地制宜的前提下，尽可能采用成熟的新结构、新设备、新材料和新工艺，必须认真学习国内外的先进技术，充分利用最新科学技术成就，把学习和创新结合起来，淘汰和摒弃原来落后和不合理的东西。只有这样才能更好贯彻适用、经济、安全和美观的原则，提高我国的桥梁的建设水平，赶上和超过世界先进水平。1）技术先进492）安全所设计的桥梁结构在强度、稳定和耐久性方面应有足够的安全储备；防撞栏杆应具有足够的高度和强度，人与车流之间应做好防护栏，防止车辆撞入人行道或撞坏栏杆而落到桥下；对于交通繁忙的桥梁，应设计好照明设施并有明确的交通标志，两端引桥坡度不宜太陡，以避免发生车辆碰撞等引起的车祸；对于修建在

27、地震区的桥梁，应按抗震要求采取防震措施；对于河床易变迁的河道，应设计好导流设施，防止桥梁基础底部被过度冲刷；对于通行大吨位船舶的河道，除按规定加大桥孔跨径外，必要时设置防撞构筑物等。50桥面宽度能满足当前以及今后规划年限内的交通流量（包括行人通行）；桥梁结构在通过设计荷载时不出现过大的变形和过宽的裂缝；桥跨结构的下面有利于泄洪，通航（跨河桥）或车辆和行人的通行（旱桥）；桥梁的两端方便于车辆的进入和疏散，而不致产生交通堵塞现象等；考虑综合利用，方便各种管线（水、电气、通讯等）的搭载。3）适用51桥梁设计应遵循因地制宜，就地取材和方便施工的原则；经济的桥型应该是造价和养护费用综合最省的桥型，设计中

28、应充分考虑维修的方便和维修费用少，维修时尽可能不中断交通，或中断交通的时间最短；所选择的桥位应是地质、水文条件好，桥梁长度也较短；桥位应考虑应建在能缩短河道两岸的运距，促进该地区的经济发展，产生最大的效益，对于过桥收费的桥梁应能吸引更多的车辆通过，达到尽可能快回收投资的目的。4）经济525）美观、环境保护和可持续发展 与环境协调的桥梁53与与环境境协调的的桥梁梁54与与环境境协调的的桥梁梁55桥梁梁对环境境的的破破坏坏56桥梁设计首先要确定桥位，小桥和涵洞的位置与线型一般应符合路线的总走向，为满足水文、线路弯道等要求，可设计斜桥和弯桥，对于公路上的特大桥、大、中桥桥位，原则上应服从路线走向，桥

29、、路综合考虑，尽量选择在河道顺直、水流稳定、地质良好的河段上。桥梁的平曲线半径、平曲线超高和加宽、缓和曲线、变速车道设置等，均应满足相应等级线路的规定。1）桥梁的平面设计2、桥梁平、纵、横断面设计572）桥梁纵断面设计桥梁纵断面设计包括确定桥梁的总跨径、桥梁的分孔、桥道的标高、桥上和桥头引道的纵坡以及基础的埋置深度等。桥面纵坡 桥梁纵断面设计桥梁总跨径的确定桥梁的分孔桥道各种标高的确定58l桥梁总跨径使用年限内保证设计洪水能顺利宣泄；可能出现的流冰和船只排筏等顺利通过；避免压缩河床引起河道和河岸的不利变迁；避免因桥前壅水而淹没农田、房屋、村镇和其它公共设施不能因总跨径缩短引起河床过度冲刷对浅埋

30、基础带来不利影响。59l桥梁的分孔首先应满足桥下通航要求。桥梁的通航孔应布置在航行最方便的河域。变迁性河流根据具体条件，应多设几个通航孔。平原区宽阔河流上的桥梁，通常在主河槽部分按需要布置较大的通航孔，而在两侧浅滩部分按经济跨径进行分孔。山区深谷上、水深流急的江河上，或需在水库上修桥时，为了减少中间桥墩，应加大跨径。如果条件允许的话，甚至可以采用特大跨径的单孔跨越。对于采用连续体系的多孔桥梁，应从结构的受力特性考虑，使边孔与中孔的跨中弯矩接近相等，合理地确定相邻跨之间的比例。对于河流中存在不利的地质段，在布孔时为了使桥基避开这些区段可以适当加大跨径。60l 桥道道标高的确定高的确定 合理的合理

31、的桥道道标高必高必须根据根据设计洪水位、洪水位、桥下通航（通下通航（通车）净空的需要，并空的需要，并结合合桥型、跨径等一起考型、跨径等一起考虑。（1）流水）流水净空要求空要求按按设计水位水位计算算桥面最低高程面最低高程 按按设计最高流冰水位最高流冰水位计算算桥面最低高程面最低高程 61（2）通航）通航净空要求空要求62在在设计跨跨线路（路（铁道或公路）的立体交叉道或公路）的立体交叉时，桥跨跨结构构底底缘的的标高高应高出高出规定的定的车辆净空高度。空高度。（3）跨）跨线桥桥下的交通要求下的交通要求63（4）桥面面纵坡：坡：既利于交通，美观效果好，又便于桥面排水既利于交通，美观效果好，又便于桥面排

32、水单向或双向坡度的桥梁，对于不太长的小桥，可以做成平单向或双向坡度的桥梁，对于不太长的小桥，可以做成平坡桥坡桥桥上纵坡不宜大于桥上纵坡不宜大于4%桥头引道纵坡不宜大于桥头引道纵坡不宜大于5%位于市镇混合交通繁忙处的桥梁，桥上纵坡和桥头引道纵位于市镇混合交通繁忙处的桥梁，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得坡均不得3%，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线，并应在纵坡变更的地方按规定设置竖曲线斯托尔马桥斯托尔马桥64 高速公路、一级公路路基标准横断面高速公路、一级公路路基标准横断面桥梁宽度桥梁宽度根据根据公路公路工程技术标准工程技术标准中规定各中规定各级公路行车道宽度、中间级公路行车道宽度、中间带宽度、

33、路肩宽度带宽度、路肩宽度l 横断面横断面设计 取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。取决于桥面的宽度和不同桥跨结构横断面的形式。桥面净空桥面净空满足满足公路工程技术标准公路工程技术标准中的建筑界线规定中的建筑界线规定653、桥梁设计与建设程序桥梁设计与建设程序661）“预可可”阶段段“预可可”阶段着重研究建段着重研究建桥的的必要性必要性以及以及宏宏观经济上上的合理性的合理性，编制制预可行性研究可行性研究报告。告。2）“工可工可”阶段段“工可工可”阶段的主要工作目段的主要工作目标是解决建是解决建设项目的上目的上报立立项问题，编制可行性研究制可行性研究报告。告。工程可行性工程可行性论证制定制

34、定桥梁梁标准、自然条件及周准、自然条件及周围环境、境、桥式方案、式方案、桥位位 经济可行性可行性论证造价及回造价及回报、资金来源及金来源及偿还671.进一步开展水文、勘一步开展水文、勘测工作工作2.桥梁方案比梁方案比选3.施工施工组织设计4.概算概算3）初步）初步设计：确定：确定桥梁的梁的设计方案方案68 4）技）技术设计进一步深化初步一步深化初步设计：充分：充分勘探、确定勘探、确定细部尺寸、截面部尺寸、截面配筋、确定施工方法、配筋、确定施工方法、调整整概算概算（技技术上复上复杂的特大的特大桥、互通、互通式立交、或新型式立交、或新型桥梁梁结构构）5）施工）施工图设计编制施工制施工图、编制工程制

35、工程预算算塔顶塔顶 1:11:1模型试验模型试验69明确各种明确各种标高的要求高的要求桥梁分孔和初梁分孔和初拟桥型方案草型方案草图方案初方案初筛详绘桥型方案型方案编制估算制估算或概算或概算方案方案选定和定和文件文件汇总最佳的推最佳的推荐方案荐方案4、桥梁设计方案的比选、桥梁设计方案的比选70明确各种标高的要求。在纵断面图上先绘出设计水位、通航水位、堤顶标高、桥面标高、通航净空、行车净空位置。桥梁分孔。确定各种标高后根据泄洪总跨径要求作桥梁分孔和桥型方案草图，尽可能多绘草图，以免遗漏可能的桥型。方案初筛。对草图方案作技术和经济上的初步分析和判断，从中选出2-4个构思好、各具特点的方案，作进一步详

36、细研究和比较。71详绘桥型方案。根据不同桥型、跨度、宽度和施工方法，拟定主要尺寸并尽可能细致地绘制各桥型方案的尺寸详图。编制估算或概算。依据编制方案的详图，可以计算出上、下部结构的主要工程数量，依据定额算出全桥总造价。方案选定和文件汇总。全面考虑造价、建设工期、适用性、美观等因素，综合分析选定一个最佳的推荐方案。最后将所有的资料归档。7273优优 缺缺 点点 比比 较较三塔斜拉桥方案三塔斜拉桥方案（第（第方案）方案）系杆拱配斜拉桥方系杆拱配斜拉桥方案案（第（第方案）方案）连续刚构方案连续刚构方案（第（第方案）方案）经济经济性性54295.754295.7万元万元53653.453653.4万元

37、万元55412.855412.8万元万元适用适用性性1 1两孔两孔310m310m主跨跨主跨跨越主航道，与航道适越主航道，与航道适应性好，通航净空大，应性好，通航净空大，防撞要求低；防撞要求低；2 2河床压缩少，有利河床压缩少，有利汛期泄洪；汛期泄洪；3 3西岸副孔西岸副孔50m50m简简支支T T梁伸缩缝多，桥面梁伸缩缝多，桥面连续易开裂连续易开裂1 1主桥大跨少，对主桥大跨少，对通航较不利，桥墩通航较不利，桥墩防撞要求较高；防撞要求较高；2 2河床压缩较多，河床压缩较多，对汛期泄洪较不利；对汛期泄洪较不利；3 3西岸副孔西岸副孔50m50m连连续梁，伸缩缝较少续梁，伸缩缝较少1 1两孔两孔

38、280m280m跨径跨径连续刚构跨越主航道，连续刚构跨越主航道，与航道适应性好。通与航道适应性好。通航净空大，防撞要求航净空大，防撞要求低；低；2 2河床压缩多，汛河床压缩多，汛期泄洪能力较差；期泄洪能力较差；3 3西岸副孔西岸副孔50m50m空空心板，伸缩缝多，桥心板，伸缩缝多，桥面连续易开裂面连续易开裂74安全性安全性1 1主桥跨度适中，板梁式主桥跨度适中，板梁式结构施工方便，工期较短；结构施工方便，工期较短；2 2西岸副孔采用预制西岸副孔采用预制T T梁，梁，可工厂化预制施工，质量可工厂化预制施工，质量可靠，工期有保障，但需可靠，工期有保障，但需大型预制场和吊装设备；大型预制场和吊装设备

39、；3 3主桥后期营运养护费用主桥后期营运养护费用较高；较高；4 4行车较平顺行车较平顺1 1主体采用箱梁断主体采用箱梁断面，刚度大，施工安面，刚度大，施工安全；全；2 2西岸副孔采用移西岸副孔采用移动支架现浇，施工条动支架现浇，施工条件差，工期制约因素件差，工期制约因素多并需要多套设备方多并需要多套设备方能保证工期；能保证工期；3 3主桥后期营运养主桥后期营运养护费用较高；护费用较高；4 4行车平顺舒适行车平顺舒适1 1主跨主跨280m280m连连续刚构为当前世界续刚构为当前世界最大跨度，施工难最大跨度，施工难度大，工期较长；度大，工期较长；2 2西岸副孔采用西岸副孔采用预制空板，可工厂预制空

40、板，可工厂化预制施工，质量化预制施工，质量可靠，工期有保障。可靠，工期有保障。但需要预制场与吊但需要预制场与吊装设备；装设备；3 3主桥后期营运主桥后期营运养护费用少；养护费用少；4 4行车平顺舒适行车平顺舒适美观性美观性桥型美观，气势宏伟，与桥型美观，气势宏伟，与周围环境协调好周围环境协调好高耸的桥塔与低矮的高耸的桥塔与低矮的拱圈，大跨梁桥与小拱圈，大跨梁桥与小跨跨 拱桥反差明显，配拱桥反差明显，配合不协调，桥型欠美合不协调，桥型欠美观观主桥线条简洁明快，主桥线条简洁明快，但因其高跨比例不但因其高跨比例不很协调，影响桥型很协调，影响桥型美观美观优优 缺缺 点点 比比 较较75梁式桥的桥面构造

41、通常包括行车道铺装、防水和排水系统、伸缩装置、人行道(或安全带)、栏杆和照明灯柱等。四 桥面布置与构造l桥面一般构造桥面构造直接与车辆、行人接触，它对桥梁功能的正常发挥、主要结构的保护、车辆和行人的安全以及桥梁的布局和美观都非常重要。尤其是现代化高速交通体系的迅猛发展，更显示了它的重要性。桥面构造工程量小，但项目繁杂。76l 桥面的布置 桥面布置根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定，混凝土梁式桥有双向车道、分车道和双层桥面布置等形式。1双向车道布置 是指行车道的上下行交通布置在同一桥面上，上、下行交通由画线分隔，没有明显的界限。桥梁上允许机动车和非机动车同时通过，有的采用画线分隔。由

42、于在桥梁上同时存在上下行机动车和非机动车，因此，车辆在桥梁上只能中速或低速行驶。772分车道布置 行车道分上下行，桥面上按分隔式布置，设置分隔带或采用分离式主梁，使上下行车道分隔布置，上下行交通分隔、互不干扰，提高了车辆和行人的通行能力，便于交通管理。但是，在桥面布置上要增加一些附属设施，桥面的宽度相应地要加宽些。783双层桥面布置是指桥梁结构在空间上可以提供两个不在同一平面上的桥面构造，一般钢桥采用较多。双层桥面布置，可以使不同的交通严格分道行驶，便于交通管理。同时，在满足同样交通要求时，可以充分利用桥梁净空，减小桥梁宽度，缩短引桥长度，达到较好的经济效益。7980 桥面铺装也称行车道铺装，

43、是车轮直接作用的部分。桥面铺装的主要作用在于防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。钢筋混凝土和预应力混凝土梁桥的桥面铺装可采用水泥混凝土、沥青混凝土、沥青表面处治。水泥混凝土和沥青混凝土桥面铺装用得较广，能满足各项要求。水泥混凝土铺装的耐磨性能好，适合重载交通，但养生期长，以后修补较麻烦。沥青混凝土桥面铺装维修养护方便，但易老化和变形。l桥面铺装81l防水排水系统为满足行车安全、舒适，防止桥面结构被水浸泡，桥梁应设置防水和排水设施。桥面防水采用桥跨结构顶面设置防水层；桥梁排水采用设置纵坡和桥面横坡及排水设施。桥面设置纵横坡，以便顺利排除雨水

44、，防止或减少雨水渗入桥面铺装层，从而保护了行车道板，延长了桥梁的使用寿命。在平原地区，可以在满足桥下通航净空要求的前提下，降低墩台标高，减少引桥长度或桥头引道土方量，从而节省工程费用。桥面的纵坡一般都做成双向纵坡，纵坡一般以不超过3-4%为宜。桥面的横坡，一般采用1.5-3,多采用抛物线形纵横坡82桥面排水设施纵坡大于2%，桥长小于50m，不设专门的泄水管道；纵坡大于2%，桥长大于50m，12-15m设置泄水管；纵坡小于2%，6-8m设置泄水管。泄水孔排列方式对对称称式式梅梅花花式式或或错错列列内径：一般为100150mm。高速和一级公路，一般为150mm间距在45m83泄水管沿行车道边缘布置

45、泄水管沿行车道边缘布置泄水管布于人行道下泄水管布于人行道下跨越公路、铁路、通航河流的桥梁以及城市桥梁，设封闭式的排水系统841泄水漏斗；2泄水管；3钢筋混凝土斜槽；4横梁；5纵向排水管；6支承结构；7悬吊结构；8支柱；9弧形箍；10吊杆泄水管材料：一般采用铸铁、钢材、钢筋混凝土及塑料（聚氯乙烯PVC或聚乙烯PE）等85防水层防水混凝土位于非冰冻地区的桥梁需作适当的防水时，可在桥面板上铺筑8-10cm厚的防水混凝土作为铺装层。防水混凝土的标号一般不低于桥面板混凝土的标号，其上一般可不另设面层，但为延长桥面的使用年限，宜在上面铺筑2cm厚的沥青表面处治作为可修补的磨耗层。86贴式防水层 设在低标号

46、混凝土排水三角垫层上面，其做法是：先在垫层上用水泥砂浆抹平，待硬化后在其上涂一层热沥青底层，随即贴上一层油毛毡(或麻袋布、玻璃纤维织物等)，上面再涂一层沥青胶砂，贴一层油毛毡，最后再涂一层沥青胶砂。这种所谓“三油二毡”的防水层，其厚度约为1-2cm。为了保护贴式防水层不致因铺筑和翻修路面而受到损坏，在防水层上需用厚约4cm，标号不低于C20的细骨料混凝土作为保护层。等它达到足够强度后、再铺筑沥青混凝土或水泥混凝土铺装层。这种防水层的造价高，施工也麻烦费时，故应根据建桥地区的气候条件，桥梁的重要性等，在技术和经济上作论证后采用。87使用要求1.能够适应桥梁温度变化所引起的伸缩。2.桥面平坦，行驶

47、性良好的构造。3.施工安装方便，且与桥梁结构联为整体。4.具有能够安全排水和防水的构造。5.承担各种车辆荷载的作用。6.养护、修理与更换方便。7.经济价廉。l桥梁伸缩装置目的为了保证桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝土收缩与徐变等因素的作用下变形的需要，一般应在两梁端之间以及在梁端与桥台背墙之间设置横向的伸缩缝。伸缩缝处的栏杆和桥面铺装都要断开。常用的伸缩缝有：锌铁皮伸缩缝、钢板式伸缩缝、橡胶伸缩缝、数模式伸缩缝等。88安全带 对于不设人行道的桥梁，为了保证交通安全，在行车道边缘应设置高出行车道的带状构造物，即安全带。对于一般的公路桥梁，安全带的宽度不少于0.25m，高度为0.25-0.4m。

48、安全带按照施工方法划分为就地浇注式和预制拼装式两种。89栏杆和灯柱 桥梁栏杆设置在人行道上，其功能主要是防止行人和非机动车辆掉落桥下。其设计应符合受力要求，并注意美观，高度通常为0.9-1.2m。应注意，在靠近桥面伸缩缝处，所有的栏杆均应断开，使扶手与柱之间能自由变形。栏杆常用混凝土、钢筋混凝土、金属或金属与混凝土混合材料制作。按栏杆的使用目的可分为人行道栏杆和防撞栏杆(防撞护栏)。栏杆90防撞护栏高速公路、一级公路上的桥梁则必须设置护栏。护栏的作用：1）封闭沿线两侧；2）诱导视线；3）吸收碰撞能量、使失控车辆恢复原行驶方向，防止其跌落桥下。91 照明灯柱可以设在栏杆扶手的位置上，在较宽的人行

49、道上也可设在靠近缘石处。照明灯一般高出车道8-12m。钢筋混凝土灯柱的柱脚可以就地浇筑并将钢筋锚固于桥面中。铸铁灯柱柱脚可固定在预埋的锚固螺栓上。照明以及其他用途所需的电信线路等，通常都从人行道下的预留孔道内通过。灯柱92第二章 混凝土梁桥上部结构一、混凝土梁桥的特点一、混凝土梁桥的特点 1、受力特点以主梁受弯承担使用荷载，结构不产生水平反力2、分类预应力度钢筋混凝土部分预应力全预应力混凝土梁受力体系简支梁、悬臂梁、连续梁(连续刚构)93造价低耐久性好可塑性强刚度大噪音小自重大自重大 钢筋混凝土梁带裂缝工作钢筋混凝土梁带裂缝工作3、混凝土梁桥的优缺点94 预应力混凝土可看作是一种预先储存了足够

50、压应力的新型混凝土材料。对混凝土施加预压力的高强度钢筋(或称力筋)，既是加力工具，又是抵抗荷载所引起构件内力的受力钢筋。预应力混凝土梁桥除了同样具有钢筋混凝土梁桥的优点外，还有下述重要特点：(1)能最有效地利用现代的高强度材料(高强混凝土、高强钢材)减小构件截面，显著降低自重占全部设计荷载的比重，增大跨越能力，并扩大混凝土结构的适用范围。(2)与钢筋混凝土梁桥相比，一般可以节省钢材30-40，跨径愈大，节省愈多。(3)全预应力混凝土梁在使用荷载下不出现裂缝，即使是部分预应力混凝土梁在常遇荷载下也无裂缝，鉴于能全截面参与工作，梁的刚度比通常开裂的钢筋混凝土梁要大，因此，预应力混凝土梁可显著降低建