一建市政教材解讀:1K412011 城市橋梁結構組成與類型


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1K412000 城市橋梁工程
1K412010 城市橋梁結構形式及通用施工技術
1K412011 城市橋梁結構組成與類型
一、橋梁基本組成與常用術語
(一)橋梁的定義
橋梁是在道路路線遇到江河湖泊、山谷深溝以及其他線路(鐵路或公路)等障礙時,為了保持道路的連續性而專門建造的人工構造物。橋梁既要保證橋上的交通運行,也要保證橋下水流的宣泄、船只的通航或車輛的通行。
(二)橋梁的基本組成
橋梁由“五大部件”與“五小部件”組成。
(1)五大部件是指橋梁承受運輸車輛和(或)其他荷載的橋跨上部結構與下部結構,它們必須通過承受荷載的計算與分析,是橋梁結構安全性的保證。
1)橋跨結構:線路跨越障礙(如江河、山谷或其他線路等)的結構物。
2)支座系統:在橋跨結構與橋墩或橋臺的支承處所設置的傳力裝置。它不僅要傳遞
很大的荷載,并且還要保證橋跨結構能產生一定的變位。
3)橋墩:是在河中或岸上支承橋跨結構的結構物。
4)橋臺:設在橋的兩端;一邊與路堤相接,以防止路堤滑塌;另一邊則支承橋跨結構的端部。為保護橋臺和路堤填土,橋臺兩側常做錐形護坡、擋土墻等防護工程。
5)墩臺基礎:是保證橋梁墩臺安全并將荷載傳至地基的結構。上述前兩個部件是橋跨上部結構,后三個部件是橋跨下部結構。
(2)五小部件是直接與橋梁服務功能有關的部件,過去總稱為橋面構造。
1)橋面鋪裝(或稱行車道鋪裝):鋪裝的平整性、耐磨性、不翹曲、不滲水是保證行車舒適的關鍵。特別是在鋼箱梁上鋪設瀝青路面時,其技術要求甚嚴。
2)排水防水系統:應能迅速排除橋面積水,并使滲水的可能性降至最小限度。城市橋梁排水系統應保證橋下無滴水和結構上無漏水現象。
3)欄桿(或防撞欄桿):既是保證安全的構造措施,又是有利于觀賞的最佳裝飾件。
4)伸縮縫:橋跨上部結構之間或橋跨上部結構與橋臺端墻之間所設的縫隙,以保證結構在各種因素作用下的變位。為使行車順適、不顛簸,橋面上要設置伸縮縫構造。
5)燈光照明:現代城市中,大跨橋梁通常是一個城市的標志性建筑,大多裝置了燈光照明系統,構成了城市夜景的重要組成部分。
(三)相關常用術語
(1)凈跨徑:相鄰兩個橋墩(或橋臺)之間的凈距。對于拱式橋是每孔拱跨兩個拱腳截面最低點之間的水平距離。
(2)計算跨徑:對于具有支座的橋梁,是指橋跨結構相鄰兩個支座中心之間的距離;對于拱式橋,是指兩相鄰拱腳截面形心點之間的水平距離,即拱軸線兩端點之間的水平距離。
(3)拱軸線:拱圈各截面形心點的連線。
(4)橋梁高度:指橋面與低水位之間的高差,或指橋面與橋下線路路面之間的距離,簡稱橋高。
(5)橋下凈空高度:設計洪水位、計算通航水位或橋下線路路面至橋跨結構最下緣之間的距離。
(6)建筑高度:橋上行車路面(或軌頂)標高至橋跨結構最下緣之間的距離。
(7)容許建筑高度:公路或鐵路定線中所確定的橋面或軌頂標高,對通航凈空頂部標高之差。
(8)凈矢高:從拱頂截面下緣至相鄰兩拱腳截面下緣最低點之連線的垂直距離。
(9)計算矢高:從拱頂截面形心至相鄰兩拱腳截面形心之連線的垂直距離。
(1 0)矢跨比:計算矢高與計算跨徑之比,也稱拱矢度,它是反映拱橋受力特性的一個重要指標。
(1.1)涵洞:用來宣泄路堤下水流的構造物。通常在建造涵洞處路堤不中斷。凡是多孔跨徑全長不到8m和單孔跨徑不到5m的泄水結構物,均稱為涵洞。
二、橋梁的主要類型
橋梁分類的方式很多,通常從受力特點、建橋材料、適用跨度、施工條件等方面來
劃分。
(一)按受力特點分
結構工程上的受力構件,總離不開拉、壓、彎三種基本受力方式,南基本構件組成的各種結構物,在力學上也可歸結為梁式、拱式、懸吊式三種基本體系以及它們之間的各種組合。
1.梁式橋
梁式橋是一種在豎向荷載作用下無水平反力的結構。由于外力(恒載和活載)的作用方向與承重結構的軸線接近垂直,故與同樣跨徑的其他結構體系相比,梁內產生的彎矩最大,通常需用抗彎能力強的材料(鋼、木、鋼筋混凝土、預應力鋼筋混凝土等)來建造。
2.拱式橋
拱式橋的主要承重結構是拱圈或拱肋。這種結構在豎向荷載作用下,橋墩或橋臺將承受水平推力,同時這種水平推力將顯著抵消荷載所引起的在拱圈(或拱肋)內的彎矩作用。拱橋的承重結構以受壓為主,通常用抗壓能力強的圬工材料(磚、石、混凝土)和鋼筋混凝土等來建造。
3.剛架橋
剛架橋的主要承重結構是梁或板和立柱或豎墻整體結合在一起的剛架結構。梁和柱的連接處具有很大的剛性,在豎向荷載作用下,梁部主要受彎,而在柱腳處也具有水平反力,其受力狀態介于梁橋和拱橋之間。同樣的跨徑在相同荷載作用下,剛架橋的正彎矩比梁式橋要小,剛架橋的建筑高度就可以降低。但剛架橋施工比較困難,用普通鋼筋混凝土修建,梁柱剛結處易產生裂縫。
4.懸索橋
懸索橋以懸索為主要承重結構,結構自重較輕,構造簡單,受力明確,能以較小的建筑高度經濟合理地修建大跨度橋。由于這種橋的結構自重輕,剛度差,在車輛動荷載和風荷載作用下有較大的變形和振動。
5.組合體系橋
組合體系橋南幾個不同體系的結構組合而成,最常見的為連續剛構,梁、拱組合等。斜拉橋也是組合體系橋的一種。
(二)其他分類方式
11)按橋梁多孔跨徑總長或單孔跨徑的長度,可分為特大橋、大橋、中橋、小橋。具體分類見表表1K412011。
橋 梁 分 類
|
多孔跨徑總長L(m)
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單孔跨徑L0(m)
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特人橋
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L>1000
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L0>150
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大橋
|
1,000≥L 100
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150≥L0≥40
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中橋
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10C)> L >30
|
40> L0≥20
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小橋
|
30≥L≥8
|
202> L0≥5
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注:①單孔跨徑系指標準跨徑。梁式橋、板式橋以兩橋墩中線之間橋中心線長度或橋墩中線與橋臺臺背前緣線之間橋中心線K度為標準跨徑;拱式橋以凈跨徑為標準跨徑。
②梁式橋、板式橋的多孔跨徑總長為多孔標準跨徑的總長;拱式橋為兩岸橋臺起拱線間的距離;其他形式的橋梁為橋面系的行車道長度。
(2)按用途劃分,有公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農用橋、人行橋、運水橋(渡槽)及其他專用橋梁(如通過管路、電纜等)。
(3)按主要承重結構所用的材料來分,有圬工橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋、鋼橋、鋼-混凝士結合梁橋和木橋等。
(4)按跨越障礙的性質來分,有跨河橋、跨線橋(立體交叉橋)、高架橋和棧橋。
(5)按一上二部結構的行車道位置分為上承式(橋面結構布置在主要承重結構之上)橋、下承式橋、中承式橋。
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