第六章 桥梁工程

本章内容 6.1 桥梁的分类 6.2 桥梁工程的总体规划和设计要点 6.3 桥梁的结构形式 6.4 桥墩与桥台 6.5 桥梁基础 6.6 桥梁技术的发展方向

简述 桥梁工程是土木工程中属于结构工程的一个分支学科，是用砖石、木、混凝土、钢筋混凝土和各种金属材料建造的结构工程。 青马大桥视频 中国赵州桥 澳门大桥 青马大桥视频 英国 Fourth Rail 桥视频

6.1 桥梁的分类 按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。 按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。 按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。 按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。

6.1 桥梁的分类 按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。 按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。 钢架桥 混凝土桥

6.1 桥梁的分类 桥梁分类 多孔跨径总长L/m 单孔跨径 L0/m 特大桥 L≥500 L0≥100 大桥 L≥100 L0≥40 中桥 小桥 8≤ L ≤30 5＜ L0 ＜20 涵洞 L＜8 L0 ＜5

6.2 桥梁工程的总体规划和设计重点 6.2.1 桥梁总体规划的任务和重点和重点 一、桥梁总体规划的基本内容 桥位选定；桥梁总跨径及分孔方案确定；选定桥型；决定桥梁纵、横断面布置等。 二、桥梁总体规划的原则 安全、经济、适用、美观。

6.2 桥梁工程的总体规划和设计重点 6.2.1 桥梁总体规划的任务和重点和重点 使用上的要求：行车道和人行道保证车辆和行人安全畅通；桥跨、桥型和桥下净空满足泄洪、安全通航。 经济上的要求：桥梁方案因地制宜、就地取材、施工水平，总造价、工期问题。 结构上的要求：制作、运输、安装和使用过程中具有足够的强度、刚度、稳定性和耐久性。 美观和环保的要求：美观的外形，与环境和景色协调，不能对周围环境和生态造成不利影响。

6.2.2 桥梁工程设计要点 1．选择桥位 ：选在河道顺直、河床稳定、水面较窄、水流稳定的河段。 2．确定桥梁总跨径与分孔数：总跨径主要考虑保证桥下有足够的过水断面，可以顺利地宣洪泄洪，通过流冰；分孔数目和跨径大小要考虑通航需要、工程地质条件和工程总造价。 3．桥梁的纵横断面布置：纵断面布置考虑路与桥的连接线形与连接的纵向坡度，为了桥面排水，一般3%-5%；横断面布置包括桥面宽度、横向坡度、桥跨结构的横断面布置。 4．公路桥型的选择 ：一般应从安全适用与经济合理等方面考虑，选出最优的桥型方案

6.3 桥梁的结构形式 6.3.1 梁式桥 梁式桥的组成 梁式桥受力示意

6.3.1 梁式桥 日本滨名大桥 主跨240 m，1976年 四川三堆子金沙江桥

6.3.1 梁式桥 飞云江桥（1998） 全长1718m，最大跨径62m， 主梁高2.85m。 我国目前最大跨度预应力混凝土简支梁桥 六库怒江桥 目前我国最大跨度的预应力混凝土连续梁桥

6.3.2 拱式桥 拱桥承受的是压力而不是弯矩，由拱圈或拱肋主要承载，竖向 荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力，因此对下部结构和 基础要求较高，施工也较困难。 拱式桥受力示意 L－拱桥跨度 f－拱桥矢高 （a）桥跨给两侧桥台的反力（竖向力和水平推力） （b）移动荷载作用下的计算简图

6.3.2 拱式桥 拱式桥的组成

6.3.2 拱式桥 世界超过240m混凝土拱桥15座，4座在中国； 超过300m混凝土拱桥5座，3座在中国。 （世界最大的钢管混凝土拱桥） 卢浦大桥---550m （世界第一钢拱桥）

6.3.3 刚架桥 (a)受力示意 (b)计算简图 (c) T形钢架桥 (d)连续钢架桥 (e)斜腿钢架桥 跨中正弯矩较小因此中间截面高度可以做得很小。 刚架桥受力示意及其类型

6.3.3 刚架桥 挪威Stolma桥—301m 世界第一 黄石长江大桥—245m PC连续钢构桥

6.3.4 斜拉桥 将梁用若个根斜拉索拉在塔上----斜拉桥，一根斜拉索就是 代替一个桥墩的支点，从而增大桥梁的跨度； 发展阶段：很早就有，难以计算制约其发展——计算机发展 ——近50年内发展最快； 组成：主梁、塔柱、斜索 桥面荷载—主梁（受压）—斜索（受拉）—塔柱—基础 塔形式：单塔、双塔、多塔 斜拉索形式：辐射、竖琴、扇形 经济性：斜拉桥作为拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力 拉索的自锚特性不需要悬索桥那样的巨大锚碇，斜拉桥有良 好的力学性能和经济指标，成为最主要的桥型，200-800m 占据优势，在800-1100m扮演重要角色。

6.3.4 斜拉桥 斜拉桥的索型 (a)辐射式 (b)竖琴形 (c)扇形

6.3.4 斜拉桥 日本多多罗大桥 世界上最大的斜拉桥 主跨890m 1999年建成 法国诺曼底斜拉桥， 主跨856m，1995年建成

6.3.4 斜拉桥 南京长江二桥钢箱梁斜拉桥 福建青州闽江结合梁斜拉桥 主跨628 m，2001年建成 主跨605 m，2001年建成 世界第三 福建青州闽江结合梁斜拉桥 主跨605 m，2001年建成 世界第五

6.3.4 斜拉桥 我国情况： 多年来我国在斜拉桥设计、施工技术、施工控制、斜拉索 抗风、雨振方面积累了丰富的经验； 我国已成为拥有斜拉桥最多的国家，2008年，世界十大著 名斜拉桥中国有6座，跨度600以上世界6座，中国4座。 中国斜拉桥风格：1）混凝土塔；2）形式多种多样，A型、 倒Y型、H型、独柱；3）结构形式多种 钢箱梁4、混合式5 结合梁4、混凝土梁7；4）索采用平行钢丝15座；钢绞线3 江苏苏通大桥：主跨1088m 最深的基础、最高的桥塔、最长的拉索、最大主跨 ——代表世界建桥技术的最高水平！

6.3.5 悬索桥 定义：桥面支承在悬索上的桥称为悬索桥，“悬挂的 桥梁”。 和拱桥不同，承重结构的拱肋是刚性的，承重结构的 悬索是柔性的。 传力路径：桥面荷载——刚性梁（加劲梁、主梁）—— 吊杆——主缆索——主塔——基础 巨型锚碇或自锚式悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，“桥梁皇后” 充分利用材料、用料省、自重轻、跨越能力最大。 在800m以上，悬索桥具有很大的竞争能力。 悬索桥由主缆、塔架、加劲梁、锚碇组成

6.3.5 悬索桥 悬索桥受力示意图

世界最大跨悬索桥--日本明石海峡大桥，1998年建成 6.3.5 悬索桥 世界最大跨悬索桥--日本明石海峡大桥，1998年建成 主跨1991m

6.3.5 悬索桥 江阴长江大桥 香港青马大桥 主跨1 385 m，1999年建成 主跨1 377 m，1997年建成 世界第四 世界第五，公铁两用世界第一

6.3.6 综合体系桥 在工程实践中，还采用几种桥型的组合结构，如梁和拱的组合体系，斜拉索与悬索组合体系等。 所有这些组成，目的在于充分利用各种形式桥的受力特点，发挥其优越性，建造出符合要求，外观美丽的桥梁来。

6.4 桥墩与桥台 6.4.1 桥墩的类型 根据其结构形式可分为： 1、实体式(重力式)桥墩 2、空心式桥墩 3、桩(柱)式桥墩 桥墩示例

6.4.1 桥墩 桥墩的作用： 支承在它左右两跨的上部结构通过支座传来的竖向力和 水平力，还承受流水压力、水面以上的风力和可能出现 冰压力、船只的撞击力等。 我国公路桥梁的桥台形式有： 实体式桥台 埋置式桥台

6.4.1 桥墩 实体式桥墩 依靠自重来平衡外力而保持稳定，适用于荷载较大的大中 型桥梁，或流冰、漂浮物较多的江河之中。 缺点：圬工体积大，自重大、阻水面积大。 空心时桥墩 克服上述材料强度不能充分利用的缺点，做成空心薄壁结构形式，可以节省圬工材料，减轻自重。 缺点：经不起漂浮物撞击 桩和柱式桥墩 将桩基一直延伸到桥跨结构上面，桩顶浇筑墩帽，桩作为墩身的一部分。一般适用于跨度不大于30m，墩身不高于10m的情况。

6.4.2 桥台的类型 作用 两端桥头的支承结构物，连接两岸道路的路桥衔接构筑物。 1）承担支座传递竖向和水平力； 2）挡土护岸，承受土的侧压力。 要求 强度，不能产生过大的水平位移、转动和沉降。 分类 1）实体式桥台 2）埋置式桥台

6.5 桥梁基础 桥梁基础一般比房屋基础的规模大，需要考虑的问题多，施工条件也困难。 桥梁基础的类型有刚性扩大基础、桩基础和沉井基础等。在特殊情况下也用气压沉箱基础。 桥的桩基础

6.6 桥梁技术的发展方向 1、大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展； 大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下，结构的安全和稳定性。将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁，增大特大跨度桥梁的刚度； 采用以斜缆为主的空间网状承重体系； 采用悬索加斜拉的混合体系； 采用轻型而刚度大的复合材料加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做为主缆

6.6 桥梁技术的发展方向 2、新材料的开发和应用； 新材料应具有高强、高弹性模量、轻质的特点。 聚合物混凝土、钢纤维增强混凝土等

6.6 桥梁技术的发展方向 3、在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS和遥控技术控制桥梁施工；

6.6 桥梁技术的发展方向 4、大型深水基础工程； 目前世界上桥梁基础还没有超过100m，下一步需要进行100-300m的深海基础的实践。

6.6 桥梁技术的发展方向 5、桥梁建成交付使用后，将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。 6、重视桥梁美学及环境保护。

课外查阅 1、列举五个国内外著名桥梁及其所采用的结构形式。 2、决定桥梁跨度和高度时主要考虑的因素。