常见桥梁类型及截面形式及使用范围演示教学.docx
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常见桥梁类型及截面形式及使用范围演示教学
常见桥梁类型及截面形式及使用范围
基本类别
结构分类
桥梁按照结构体系划分,有梁式桥、拱桥、刚架桥、悬索承重(悬索桥、斜拉桥)四种基本体系。
梁桥一般建在跨度很大,水域较浅处,由桥柱和桥板组成,物体重量从桥板传向桥柱。
拱桥一般建在跨度较小的水域之上,桥身成拱形,一般都有几个桥洞,起到泄洪的功能,桥中间的重量传向桥两端,而两端的则传向中间。
悬桥是如今最实用的一种桥,桥可以建在跨度大、水深的地方,由桥柱、铁索与桥面组成,早期的悬桥就已经可以经住风吹雨打,不会断掉,吊桥基本上可以在暴风来临时岿然不动。
长度分类
1、按多孔跨径总长分:
特大桥(L>1000m);大桥(100m≤L≤1000m);中桥(30m 2、2、按单孔跨径分: 特大桥(Lk>150m);大桥(40m≤Lk≤150m);中桥(20m≤Lk<40m);小桥(5m≤Lk<20m)。 其他分类 按用途分为: 公路桥、公铁两用桥、人行桥、舟桥、机耕桥、过水桥。 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)。 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。 [4] 4巩固方法 桥梁使道路、铁路或人行道跨越河流、湖泊、河谷、峡谷或其他道路。 桥梁大多是固定的,但有些桥梁可以升起或旋转。 无论是哪一类桥梁,工程师面对的设计及建筑问题是使桥梁结构牢固,不会因承受重量而下陷或破裂。 解决这个问题有好几种方法。 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。 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(目前世界上最大跨径梁桥最跨是330m,是位于中国重庆的石板坡长江大桥复线桥). 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. 钢架桥: 有T形钢架桥和连续钢构桥,T形钢架桥主要缺点是桥面伸缩缝较多,不利于高速行车.连续钢构主梁连续无缝,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) 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. 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形钢构桥等. 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。 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。 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。 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。 玻璃桥: 纯玻璃制成的一种桥梁。 (平板桥) 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。 截面型式及适用范围 常见桥梁的截面型式有: 实心板,空心板梁式,T梁,箱型梁等。 桥梁主梁类型主要有: 板式截面、肋梁式截面和箱形截面三种。 板式截面分为: 整体式矩形实心板、装配式空心板、空心板、装配组合式板、异性板,主要适用于小跨径桥梁;肋梁式截面分为: ∏形,I形,T形截面,多用于纵向分缝的装配式桥梁,适合于中等跨径的简支桥梁;箱形截面分为: 单箱单室,单箱多室,分离多箱;整体性能好,抗扭惯矩大;上、下缘均可受压,适合于连续桥梁;适合于中等以上跨径桥梁;但施工模板复杂。 (一)板式截面 (1)整体式矩形实心板: 整体式矩形实心板(如图4-1a所示)具有形状简单、施工方便、建筑高度小、结构整体刚度大等优点;但施工时需现浇混凝土,受季节气候影响,又需模板与支架。 从受力要求看,截面材料不经济、自重大,所以只在小跨板桥使用。 有时为了减轻自重,也可将截面受拉区稍加挖空做成矮肋式的板截面(如图4-1b所示)。 (2)装配式实心板: 相对于整体式实心板来说,装配式实心板避免了现场浇筑混凝土的缺点,(如图4-2所示)。 (3)空心板: 减小自重,材料相对较经济。 装配式预制空心板截面中间挖空型式很多,如图4-3所示,为几种常用的空心板截面型式。 挖成单个较宽的孔洞,其挖空体积最大,块件重量也最轻,但在顶板内要布置一定数量的横向受力钢筋。 图4-3(a)的顶板略呈微弯形,可以节省一些钢筋,但模板较图4-3(b)式复杂些。 图4-3(c)挖成两个正圆孔,当用无缝钢管作心模时施工方便,但其挖空体积较小。 图4-3(d)的心模由两个半圆及两块侧模板组成,对不同厚度的板只要更换两块侧模板就能形成空形,它挖空体积较大,适用性也较好。 目前采用高压充气胶囊代替金属或木心模,尽管形成的内腔因胶囊变形不如模板好,但是它具有制作及脱模方便,预制台座有效利用率高等优点,故用得较为广泛。 (4)装配组合式板: 如图4-4所示是一种装配组合式板截面,它利用一些小型预制构件(倒T型)安装就位后作为底模,在其上再现浇桥面混凝土结合成整体。 它具有施工简易的优点,特别在缺乏起重设备的场合更为适用。 (5)异形板: 它既希望在外形上保持板截面的轻巧型式,又要求用于跨径较大的城市高架桥上(20~30m左右的预应力混凝土连续板桥),尽可能减轻板的自重。 它与柱型桥墩相配合,桥下净空较大,造型也美观,但现场浇筑施工较复杂。 的自重。 它与柱型桥墩相配合,桥下净空较大,造型也美观,但现场浇筑施工较复杂。 (二)肋梁式截面 (1)基本类型 肋梁式截面有三种基本类型: ∏、Ⅰ形、T型(如图4-6所示)。 在桥横截面上,一般采用多片主梁布置型式,因而当采用∏形、Ⅰ形主梁截面组合成桥横截面时,基本型式也与多T形截面类同。 (2)截面受力特点及适用条件 从受力来看,对钢筋混凝土结构而言,T形截面顶板宽翼缘受压,下部开裂后不参与工作,只要能有布置钢筋的足够面积即可,有利于承受正弯矩。 在承受负弯矩时,顶上翼缘处于受拉区,而肋部处于受压区,要提高抗负弯矩的能力,必须加大底部成马蹄形。 总之,无论是钢筋混凝土或预应力混凝土结构,T形截面有利于承受单向弯矩(正弯矩),不利于承受双向弯矩(正、负弯矩)。 因而在简支梁式桥中,跨径从13~50m,大多数的横截面型式布置成多T梁截面型式。 在跨径25~60m之间的悬臂梁、连续梁桥,当正负弯矩的绝对值相差不大时,也有采用肋部加宽或底部加宽的I形截面,主要考虑它的施工及模板较箱型截面简易,构造钢筋用量也少一些。 (3)整体式肋梁横截面型式 如图所示为采用现浇整体式T形截面布置的横截面型式。 图4-7中,采用的多是双T型主梁截面布置型式。 在悬臂梁或连续梁结构中,常常采用这种布置型式。 该种型式的梁肋宽度较大,在承受负弯矩区段上,肋宽及底部还可加大。 对现场设立支架、模板现浇混凝土施工,较少采用多主梁截面型式,以求施工简便,降低模板制作费用。 (4)装配式肋梁横截面型式 装配式截面主要优点为: 能够保证质量、减小尺寸、减轻自重、施工方便、方便维修;主要有: ∏形截面和T形截面。 1)∏形截面 如图4-8所示为预制主梁为∏形截面,横向为密排式多主梁横截面。 预制主梁之间用穿过腹板的螺栓连接,其装配简易。 ∏形主梁的特点是截面形状稳定,横向抗弯刚度大、块件堆放、装卸都方便。 设计经验表明,跨径较大时∏形梁桥的混凝土和用钢量都比T形梁桥大,而且构件重,横向联系较差,制造也较复杂,现已很少使用。 2)T形截面 目前,我国主梁用得最多的装配肋梁式横截面型式是T形截面,如图4-9所示。 T形梁的翼板构成桥梁的行车道,又是主梁的受压翼缘,在预应力混凝土梁中,受拉翼缘部分做成加宽的马蹄形,以满足承受压应力和布置预应力钢筋的需要。 它的特点是外形简单,制造方便,横向藉横隔梁联结,整体性也较好。 (三)箱形截面 (1)受力特点及适用条件 箱形截面是一种闭口薄壁截面,其抗扭刚度大,同时它的顶板和底板面积均比较大,能有效地承担正负弯矩,并满足配筋的需要,因此在已建成的大跨度预 应力混凝土梁桥中,当跨度超过40m后,其横截面大多为箱形截面。 此外,当桥梁承受偏心荷载时,箱形截面梁抗扭刚度大,内力分布比较均匀;在桥梁处于悬臂状态时,具有良好的静力和动力稳定性,对悬臂施工的大跨度梁桥尤为有利。 由于箱型截面整体性能好,因而在限制车道数通过车辆时,可以超载通行,而装配式桥梁由于整体性能差,超载行驶车辆的能力就很有限。 (2)截面基本形式 常见的箱形截面有: 单箱单室、单箱多室、多箱单室、多箱多室等(如图4-10所示)。 单箱截面整体性好,施工方便,材料用量较经济,当桥面宽度不大时,以采用单箱截面为好。 此外,单箱截面抗扭刚度大,对于弯桥和城市高架桥、立交桥采用独柱桥墩尤为适宜。 当桥面较宽时,可采用多箱截面(图4-10c),较单箱多室截面(图4-10d)要经济,且自重要轻一些。 在悬臂施工时,前者可采用分箱施工,减轻了施工荷载,降低了施工费用。 当桥面宽度超过18m时,高速公路桥梁上须设置中央分隔带,此时采用分离式箱型截面(图4-10g、h),更有利于分期施工,减小了活载偏心,箱的高宽比也不致悬殊过大,使箱的受力更为有利。
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