桥梁的上部结构,下部结构,基础,墩台构造和设计.ppt

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项目一：桥梁结构构造 一、桥梁建筑概况（一）桥梁在交通事业中的地位1.各种道路工程的关键节点——里程不长、难度高、造价大、工期长2.城市立体交通的主要构成——立体交叉、高架道路 杭州湾大桥工程总长36000m，其中桥长35673m 日本明石海峡大桥（吊桥）跨径达到1990米 二、桥梁的组成 （一）桥梁的组成1.上部结构（又称桥跨结构）——当路线遇到障碍而中断时跨越跨越障碍的建筑物。作用：承受车辆荷载，并将车辆荷载及其自重通过支座传给墩台。 2.下部结构（桥墩和桥台）：——支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的建筑物。（1）桥台：设置在桥梁两端。作用：除起支承桥跨结构作用外，还与路堤相衔接，以抵御路堤土侧压力，防止填土的滑塌。 （2）桥墩：设置在桥梁中间的支承结构物。作用：支承桥跨结构。（3）基础：将桥梁结构的反力传递到地基。作用：承担桥墩和桥台传下来的全部荷载。3.支座：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。作用：传递作用（荷载），并保证上部结构按设计要求能产生一定的变形。 3.基本附属设施（1）桥面构造：桥面铺装（或称行车道铺装）、排水防水系统、栏杆（或防撞栏杆）、伸缩缝、灯光照明。（2）伸缩缝（3）锥形护坡、导流堤等。 （二）桥梁的主要尺寸和术语净跨径：——梁桥指设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距离。拱式桥指每孔拱跨两个拱脚最低点之间的水平距离。总跨径：——多孔桥梁中各孔净跨径的总和。 计算跨径：——对于有支座的桥梁指桥跨结构两个支座中心之间的距离。拱桥指两拱脚截面形心点之间的水平距离。标准跨径：——指相邻两桥墩中线之间的距离。或桥墩中线至桥台台背前缘之间的距离。 桥梁全长：——桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离。对于无桥台的桥梁为桥面系行车道的全长。桥梁高度：——指桥面与低水位之间的高差。 桥下净空高度：——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。桥梁建筑高度：——是桥上行车路面至桥跨结构最下缘之间的距离。拱桥的矢高和矢跨比： 三、桥梁的主要类型1.按主要承重构件的受力特点分1）梁式桥——主梁受弯2）拱式桥——主拱受压3）刚架桥——构件受弯压4）吊桥——缆索受拉5）组合体系桥——几种受力的组合 桥梁分类多孔跨径总长（m）单孔跨径LK（m）特大桥L＞1000LK＞150大桥100≤L≤100040≤LK≤150中桥30＜L＜10020≤LK＜40小桥8≤L≤305≤LK＜20涵洞——LK＜52.按桥梁全长分 3.按行车道的位置分上承式、中承式、下承式。4.按跨越障碍的性质分跨线桥（立体交叉）、高架桥、跨河桥5.主要承重结构所用的材料分钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、圬工桥 6.按桥梁用途来划分公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、农桥、人行桥、运水桥（渡槽）、其它专用桥梁。7.按跨越方式固定式的桥梁、开启桥、浮桥、漫水桥 本次课标题：板桥构造及支座构造一、钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的一般特点二、板桥的构造三、支座的类型与构造 一、钢筋混凝土和预应力混凝土梁式桥的一般特点（一）钢筋混凝土梁桥的特点优点：可就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强整体性好。缺点：自重大、就地现浇施工工期长、施工受季节影响大。 （二）预应力梁式桥的特点优点：能有效利用高强材料、与钢筋混凝土梁式桥相比能节约钢材、刚度大和截面尺寸小。缺点：技术含量高、要求专门的施工设备。二、板桥的构造（一）板桥的特点施工简单、模板及钢筋耗用量少、有利于工厂化成批生产、建筑高度小。 （二）板桥的分类1.简支板桥钢筋混凝土整体式简支板桥跨径在4—8米。钢筋混凝土装配式简支板桥跨径6—13米预应力混凝土装配式简支板桥跨径可达25米。2.悬臂板桥——单悬臂和双悬臂3.连续板桥1）整体式连续板桥——等厚度和变厚度连续板桥两种，多应用在跨线桥或高架桥中。2）装配式连续板桥 （三）整体式简支板桥的构造1.截面形式——矩形截面或箱形截面。2.钢筋：纵向受力钢筋和分布钢筋（或纵向受力钢筋与箍筋和架立钢筋）。钢筋间距及布置见“规范”。（四）装配式简支板桥的构造1.装配式正交实心板桥适用于小跨径的桥梁，最大跨径为8米。2.装配式正交空心板桥钢筋混凝土矩形空心板桥跨径在13米以下，预应力混凝土空心板桥跨径在20米以下。 （五）斜板桥的构造特点1.整体式斜板桥方案一：主钢筋：按主弯距方向的变化配置分布钢筋：与支承边平行方案二：主钢筋：在两钝角之间，与支承边垂直，在靠近自由边处则平行与斜跨径方向布置，直至与中间部分主筋完全衔接为止；分布钢筋——与支承边平行。 2.装配式斜板桥——宽跨比一般均大于1.3主钢筋：沿斜跨径方向布置分布钢筋：在两钝角之间与主钢筋垂直，在靠近支承边附近，其布置方向与支承边平行。（六）装配式板桥的横向联结企口混凝土铰联结钢板联结 三、支座的类型与构造（一）支座的作用与布置1.作用：（1）传力；（2）保证结构的自由变形；（3）使结构的受力情况与计算图示相符。2.按受力特性分为：固定支座和活动支座。3.支座布置：（1）简支梁桥：一端采用固定支座，一端采用活动支座；（2）连续梁：一般每一联中的一个桥墩设固定支座，支座的设置应有利于墩台传递水平力。 （二）支座的类型和构造1．简易垫层支座：适用于跨径小于5m的涵洞。2．橡胶支座（1）板式橡胶支座：适用于中小跨度公路桥。（2）聚四氟乙烯滑板式橡胶支座：适用于较大跨径的简支梁桥、桥面连续的桥梁和连续梁桥。（3）球冠圆板式橡胶支座：适用于纵横坡较大（3％～5％）的立交桥和高架桥。（4）盆式橡胶支座：适用于大跨径桥梁。3．弧形钢板支座：适用于跨径1020m。 本次课标题：装配式简支梁桥构造及其他体系桥梁简介一、装配式简支梁桥的构造二、其他体系桥梁简介 一、装配式简支梁桥的构造（一）装配式简支梁桥的截面类型（二）装配式钢筋混凝土简支梁桥1.构造布置 （1）主梁布置：按跨径大小、桥面宽度大小及起吊能力来决定主梁间距。（2）横隔梁布置横隔梁的作用：使各根主梁联结成整体共同受力。设置的位置及根数：一般在主梁两端各设一道端横隔梁，在跨中设若干道内横隔梁。2.截面尺寸（1）主梁梁高一般取（～）L，梁肋宽一般为150～180mm （2）横隔梁梁高一般取主梁高度的3/4，梁肋宽一般为120～160mm，作成上宽下窄内宽外窄的楔形。（3）翼缘板宽度比主梁中距小20mm，翼板与梁肋衔接处的厚度应不小于主梁高度的1/12。3.主梁钢筋构造横隔梁钢筋布置图 4.装配式主梁的横向联结构造钢板联结现浇混凝土湿接缝（三）装配式预应力混凝土简支梁桥1.构造布置基本上与钢筋混凝土简支梁相同 2.梁高与细部尺寸梁高：（1/15～1/25）L梁肋宽：视布置预应力筋的需要而定。T梁梁肋下端做成马蹄形，马蹄面积不宜小于全截面的10—20%。3.主梁钢筋构造预应力筋的布置除满足构造上的要求外，还应满足索界的要求。其它钢筋同钢筋混凝土梁4.横向联结：同钢筋混凝土梁 二、其他体系桥梁简介（一）悬臂梁桥：通常采用箱形截面梁。（二）连续梁桥（三）斜拉桥的构造1.组成：斜拉索、塔柱和主梁及桥墩、桥台 2.斜拉桥构造（1）斜拉索：是斜拉桥的主要承重构件之一斜拉索的立面布置形式a)辐射式；b)竖琴式；c)扇式（2）塔柱：塔柱主要承受轴力，除柱底铰支的辐射式斜索布置外，也要承受弯矩。（3）主梁：主要有连续梁、悬臂梁和悬臂刚构等 塔柱横向视图斜索在横截面的布置塔柱立面视图 （四）悬索桥的构造悬索桥的组成：2.悬索桥的构造（1）主缆：是悬索桥的主要承重构件 1）主缆的材料：强度高、弹性模量大、耐腐蚀。一般选用高强镀锌钢丝、镀锌钢丝绳。2）主缆类型：钢丝绳主缆和平行丝股主缆。3）主缆形式：单面主缆和双面主缆。（2）吊索1）吊索的布置形式：竖直布置和斜向布置2）吊索的材料：镀锌钢丝绳、镀锌高强平行钢丝绳和刚性吊杆。（3）索夹：（4）索鞍：（5）加劲梁：钢板梁、钢桁梁、钢箱梁和钢筋混凝土箱梁。 本次课标题：拱桥构造一、主拱圈的构造二、拱上建筑的构造 拱桥的主要组成 一、主拱圈的构造（一）板拱1．对照《规范》介绍有关板拱对材料的规定.2．拱石编号。 3．在砌筑料石拱圈时，根据受力的需要，构造上应满足以下几点要求：（1）拱石受压面的砌缝应是辐射方向。辐向砌缝一般可做成通缝，不必错缝。（2）当拱圈厚度不大时，可采用单层拱石砌筑，当拱圈厚度较大时可采用多层拱石砌筑，要求垂直于受压面的顺桥向砌缝错开，其错缝间距不小于10cm。（3）在拱圈的横截面内，拱石的竖向砌缝应当错开，其错开宽度至少10cm。（4）砌缝的缝宽不应大于2cm。 （5）拱圈与墩台、空腹式拱上建筑的腹孔墩与拱圈相连接处，应采用特制的五角石，以改善连接处的受力状态。 （二）肋拱用两条或多条分离的平行窄拱圈—即拱肋作为主拱圈的拱称为肋拱。 （三）双曲拱主拱圈组成：拱肋、拱波、拱板及横向联系。 （四）箱形拱1.箱形拱的主要特点是：（1）截面挖空率大，与板拱相比，可节省大量圬工材料，减小重量；（2）能较好地满足主拱圈各截面承受正负弯矩的需要；（3）抗弯和抗扭刚度大，拱圈的整体性好，应力分布较均匀；（4）单条拱肋刚度较大，稳定性较好，能单箱肋成拱，便于无支架吊装；（5）预制构件的精度要求较高，吊装设备较多，适用于大跨径拱桥的修建。 2.箱形拱截面形式 （五）其他类型拱桥的构造特点1.桁架拱（1）桁架拱片：上弦杆、腹杆、下弦杆和拱顶实腹段组成。（2）横向联系：拉杆、横系梁、横隔板和剪刀撑组成（3）桥面： 2.刚架拱刚架拱桥的上部结构组成：跨中实腹段的主梁、空腹段的次梁、主拱腿（主斜撑）、次拱腿（斜撑） 3.钢管混凝土拱钢管混凝土拱的上部结构组成：钢管混凝土拱肋、横向联系、桥面系、立柱、吊杆、系杆组成 二、拱上建筑的构造（一）实腹式拱上建筑1.组成：拱腹填料、侧墙、护拱、变形缝、防水层、泄水管以及桥面系组成。2.适用条件：一般适用于小跨径的板拱桥。 3.拱腹填料分为：（1）填充式拱腹填料：采用透水性好、土侧力小的砾石、碎石、粗砂或卵石类粘土等材料。（2）砌筑式拱腹：采用干砌圬工或浇筑素混凝土。4.侧墙的作用是围护拱腹填料，通常采用浆砌块石或片石，若有美观要求时，可用料石镶面。5.护拱设于拱脚处，一般用现浇混凝土或浆砌块、片石，以便加强拱脚段拱圈的受力。 （二）空腹式拱上建筑1．拱式拱上建筑 （1）特点：构造简单，外形美观，但重量较大，一般多用于圬工拱桥。（2）腹孔对称布置，每半跨的腹孔总长不宜超过主拱跨径的1/4～1/3。（3）组成：a.腹孔墩：b.腹孔圈：在拱上建筑需要设置伸缩缝或变形缝的位置应设铰（三铰或两铰），其余均为无铰拱。 2．梁式拱上建筑特点：桥梁造型轻巧美观，减小拱上重量和地基承压力，以便获得更好的经济效果。大跨径混凝土拱桥一般都采用梁式腹孔拱上建筑。 学习情景二：桥梁下部构造 本次课标题：桥梁墩台构造一、桥墩构造二、桥台构造 一、桥墩构造（一）梁桥桥墩1.重力式桥墩1）组成：（1）墩帽：一般用不低于20号的混凝土浇筑，四周应挑出墩身约5cm～10cm作为滴水。对于大跨径的桥梁，需在墩顶上设置钢筋混凝土支承垫石，支座要放置在支承垫石上。 （2）墩身：一般用混凝土、片石混凝土浇筑，或石料、混凝土预制块砌筑。墩身平面形状常做成圆端形或尖端形。（3）基础：2）原理：主要靠自身的重力平衡外力，从而保证桥墩的强度和稳定。3）特点：自身刚度大，具有较强的防撞能力，但阻水面积大。4）适合于修建在地基承载力较高、覆盖层较薄、基岩埋深较浅的地基上。 2.空心桥墩1）空心桥墩的形式：一种为部分镂空实体桥墩；另一种为薄壁空心桥墩。2）特点：减小墩身自重，减小了软弱地基的负荷，从而减小了自身的截面尺寸，使结构在外观上变得更加轻盈。 3.桩（柱）式桥墩（1）特点：能减轻墩身重力，节约圬工材料，外形较美观。是公路桥梁广泛采用的桥墩型式，特别适用于桥梁宽度较大的城市桥梁和立交桥。（2）类型：一般可分为独柱、双柱和多柱等形式，它可以根据桥宽的需要以及地物地貌条件任意组合。（3）组成：柱式桥墩由承台、柱式墩身和盖梁组成。 4.柔性排架桩墩1）组成：由单排或双排的钢筋混凝土桩与钢筋混凝土盖梁连接而成。2）特点：将上部结构传来的水平力传递到全桥的各个柔性墩台或相邻的刚性墩台上，减小单个柔性墩所受到的水平力，以减小桩墩截面尺寸。3）使用条件：多用于墩高为5.0~7.0m，跨径13m以下，桥长50~80m的中小型桥中。不宜用于山区河流或漂流物严重的河流。 5.轻型桥墩1）材料：混凝土、浆砌块石或钢筋混凝土。2）特点：显著减小了圬工体积，但抵抗冲击的能力较差。3）使用条件：不宜用在流速大并夹有大量泥沙或可能有船舶、漂流物撞击的河流中，一般用于中小跨径的桥梁上。 6.框架式桥墩采用钢筋混凝土或预应力混凝土等挠曲构件组成平面框架代替墩身，支承上部结构，使桥梁结构造型轻巧美观，提高桥梁的跨越能力，缩短主梁的跨径，降低梁高，但其结构构造复杂，施工比较麻烦。 （二）拱桥桥墩1.重力式桥墩2.桩（柱）式桥墩3.单向推力墩1）带三角杆件的单向推力墩2）悬臂式单向推力墩3）实体单向推力墩 二、桥台构造（一）梁桥桥台构造1.重力式U形桥台由台帽、台身（前墙和侧墙）和基础组成。 1）原理：主要靠自重来平衡台后的土压力。桥台台身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并采用就地建造施工方法2）侧墙长度：根据锥形护坡长度确定，侧墙后端应伸入路堤锥坡内75cm，以防路基填土松坍。3）侧墙间应填以渗透性较好的土，台内填土不得有积水。桥台后应设防水层，并将积水引向设于桥台后横穿路堤的盲沟内。4）适用条件：宜在填土高度和跨径不大的桥梁中采用。 2.埋置式桥台重力式埋置桥台、立柱式埋置桥台、框架式埋置桥台和桩式埋置桥台。 3.轻形桥台1）钢筋混凝土薄壁桥台2）带支撑梁的轻型桥台3）八字形桥台、一字形桥台 4.框架式桥台是一种在横桥向呈框架式结构的桩基础轻型桥台，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。5.组合式桥台 （二）拱桥桥台构造1.重力式U形桥台2.组合式桥台组合式桥台由台身和后座组成。台身基础承受竖向力，一般采用桩基础。拱的水平推力则主要由后座基底摩阻力及台后的土侧压力来平衡。3.轻型桥台4.空腹L形桥台5.履齿式桥台6.屈膝式桥台 学习情景三：桥梁基础构造 本次课标题：桥梁基础构造一、浅基础的构造二、桩与桩基础的构造 一、浅基础的构造（一）刚性扩大基础其平面形状常为矩形，基础襟边最小为0.20m～0.50m，每边扩大的最大尺寸应满足材料刚性角的要求。当基础较厚时，可做成台阶形。材料：一般采用浆砌片、块石或素混凝土。 （二）单独和联合基础是立柱式桥墩和房屋建筑常用的基础形式之一。可砌筑成台阶式，若柱下单独基础用石或砖砌筑时，则在柱子与基础之间用混凝土墩连接。若柱下基础用钢筋混凝土浇注时，其剖面也可浇筑成锥形。 （三）条形基础是挡土墙下或涵洞下常用的基础形式。其横剖面可以是矩形或将一侧筑成台阶形。如挡土墙很长，为了避免在沿墙长方向因沉降不匀而开裂，可根据土质和地形予以分段，设置沉降缝。 二、桩与桩基础的构造（一）各种基桩的构造1．钢筋混凝土灌注桩钻（挖）孔桩及沉管桩是采用就地灌注的钢筋混凝土桩，桩身常为实心断面。（1）设计直径：钻孔桩一般为0.80～1.50m，挖孔桩的直径或最小边宽度不宜小于1.40m，沉管灌注桩直径一般为0.30～0.60m。（2）混凝土：不低于C20，对仅承受竖直力的基桩可用C15（但水下混凝土应不低于C20）。 （3）桩内钢筋：1）主筋：直径不宜小于14mm，每根桩不宜少于8根。2）箍筋：直径不小于8mm，间距为200～400mm3）加劲箍筋：对于直径较大的桩或较长的钢筋骨架，可在钢筋骨架上每隔2.0～2.5m设置一道加劲箍筋（直径为14～18mm）。4）主筋保护层厚度：一般不应小于50mm。5）配筋率：钻孔灌注桩常用的配筋率为0.2～0.6%。 2．钢筋混凝土预制桩（1）截面形式：实心的圆桩和方桩、空心的管桩。（2）混凝土：强度不低于C25。（3）主筋直径：一般为19~25mm。（4）箍筋直径：一般为6～8mm，间距为100～200mm（在两端处一般减少50mm）。（5）钢筋保护层厚度：不小于35mm。（6）吊环：桩内需预埋直径为20～25mm的钢筋吊环，吊点位置通过计算确定。 1.对承台的要求（1）平面尺寸和形状：一般采用矩形和圆端形（2）承台厚度：应保证承台有足够的强度和刚度，其厚度不宜小于1.5m。混凝土不宜低于C15。对于空心墩台的承台，应验算承台强度并设置必要的钢筋，承台厚度可不受上述限制。2.桩和承台的连接钻（挖）孔灌注桩桩顶主筋宜伸入承台，桩身伸入承台长度一般为150～200mm（盖梁式承台，桩身可不伸入）。伸入承台的桩顶主筋可作成 喇叭形（约与竖直线倾斜15°；若受构造限制，主筋也可不作成喇叭形）。伸入承台的钢筋锚固长度应符合结构规范要求。对于不受轴向拉力的打入桩可不破桩头，将桩直接埋入承台内。 3.承台的钢筋构造应在承台底部桩顶平面上设置一层钢筋网，纵桥向和横桥向每1m宽度内钢筋截面积可采用1200～500mm2（钢筋直径为14～18mm），应按规定锚固长度弯起锚固，钢筋网在越过桩顶钢筋处不应截断，并应与桩顶主筋连接。