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1、文学研究道路与桥梁结构工程 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望7.1 道路工程道路工程 道路是供各种车辆和行人通行的工程设施。道路工程则是以道路为对象而进行的规划、设计、施工、养护与管理工作的全过程及其工程实体的总称。一、基本体系一、基本体系1、公路、公路 公路是设置在大地表面供各种车辆行驶的一种带状构筑物。1）主要承担中、短途运输任务（短途运输为50km以内，中途运输为50200km）。2）补充和衔接其他运输方式，担任大运量运输的集散运输任务。3）在
2、特殊条件下，也可独立担负长途运输任务，特别是随着高速公路的发展，中、长途运输的任务将逐步增大。2、城市道路、城市道路 城市道路是指在城市范围内，供车辆及行人通行的，具备一定技术条件和设施的道路。其中，城市系指直辖市、市、镇及未设镇的县城。城市道路的类型：1）快速路；2）主干路；3）次干路4）支路 二、组成和设计二、组成和设计1、线形 路线设计是指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作，为研究与使用的方便，把它分解为路线平面设计和路线纵断面设计。2、结构组成 主要包括：路基、路面、桥涵、隧道、路线交叉、交通工程及沿线设施。路堤断面形式路堤断面形式 路面结构示意图路面结构示意图 三、高速公路三、高
3、速公路1、功能（1）交通限制、汽车专用。交通限制主要指对车辆和车速加以限制。（2）分隔行驶。（3）沿线封闭、控制出入。（4）高标准线形。（5）设施完善。三、高速公路三、高速公路2、优势（1）车速高。（2）通行能力大（3）行车安全。（4）降低运输成本。（5）带动了沿线经济发展。7.2 桥梁工程桥梁工程7.2.1 桥梁的组成与分类桥梁的组成与分类n n一、桥梁的组成n n二、桥梁的分类n n三、桥梁的主要类型一、一、桥梁的组成桥梁的组成n n桥梁由四个基本部分组成上部结构 superstructure下部结构 substructure支座 bearing附属设施 accessoryn n桥跨结构（
4、上部结构）桥跨结构（上部结构）superstructure superstructure 路线中断时跨越障碍的路线中断时跨越障碍的 主要承载结构主要承载结构n n桥墩、桥台（下部结构）桥墩、桥台（下部结构）substructure substructure 支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建支承桥跨结构并将恒载和车辆荷载传至地基的建筑物筑物n n基础基础 foundation foundation 桥墩（台）中使全部荷载传至地基的底部奠基部分桥墩（台）中使全部荷载传至地基的底部奠基部分n n桥梁的基本附属设施包括桥面系 bridge decking伸缩缝 expansion joint
5、桥头搭板 transition slab at bridge head锥形护坡 conical slpoen n支座支座 bearing bearing 在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的在桥跨结构和桥墩（台）的支承处设置的传力装置传力装置n n护坡护坡 conical slpoe conical slpoe 路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石路堤与桥台衔接处，在桥台两侧设置的石砌锥形体，保证边坡稳定砌锥形体，保证边坡稳定 n n河流中的水位低水位 low water level高水位 high water level设计水位：designed water level 按规定的设计洪水频率
6、计算所得的高水位通航水位 navigable water leveln n净跨径净跨径 clear spanclear span 设计洪水位上相邻两个桥设计洪水位上相邻两个桥墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个墩（或桥台）之间的净距（梁桥），拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥）拱脚截面最低点之间的水平距离（拱桥）n n计算跨径计算跨径 computed spancomputed span 桥跨结构相邻两个桥跨结构相邻两个支座中心距离（梁桥）支座中心距离（梁桥）,两相邻拱脚截面形心两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离（拱桥）点之间的水平距离（拱桥）n n总跨径总跨径 total spa
7、ntotal span 各孔净跨径之和各孔净跨径之和n n桥梁全长桥梁全长 total length of bridgetotal length of bridge 两个桥台两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离的侧墙或八字墙后端点之间的距离n n桥下净空桥下净空 clearance of spanclearance of span 设计洪水位或设计洪水位或计算通航至桥跨结构最下缘的距离计算通航至桥跨结构最下缘的距离n n桥面净空桥面净空 clearance above bridge floor clearance above bridge floor 桥桥梁行车道、人行道上方应保持的空间界限
8、，公梁行车道、人行道上方应保持的空间界限，公路、铁路、城市桥梁有相应的规定路、铁路、城市桥梁有相应的规定n n标准跨径标准跨径 相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）相邻桥墩中线之间的距离（梁桥）二、二、桥梁的分类桥梁的分类 ClassificationClassification n n按跨径分类 Span Lengths 特大桥 super major bridge大桥 major bridge中桥 medium bridge小桥 small bridge涵洞 culvertn n按桥面的位置分类 position of deck 上承式 deck bridge 中承式 half-through
9、bridge 下承式 through bridgen n按用途分类 usage公路桥 highway bridge铁路桥 railway bridge公铁两用桥 highway and railway brdige人行桥 foot bridgen n按承重结构材料分类按承重结构材料分类 material of material of constructureconstructure木桥木桥 timber bridgetimber bridge钢桥钢桥 steel bridgesteel bridge圬工桥圬工桥 masonry bridgemasonry bridge钢筋混凝土桥钢筋混凝土桥
10、reinforced concrete bridgereinforced concrete bridge预应力混凝土桥预应力混凝土桥 prestressed concrete bridgeprestressed concrete bridge钢钢混凝土组合桥混凝土组合桥 steel-concrete bridgesteel-concrete bridgen n按跨越障碍的性质分类 跨河桥 river bridge立交桥 interchange高架桥 viaduct栈桥 trestle bridgen按桥跨结构的平面布置分类 正交桥 right bridge斜交桥 skew bridge弯桥 c
11、urved bridgen n按结构体系分类 structure form梁式桥 beam bridge拱桥 arch bridge刚架桥 rigid bridge吊桥 suspension bridge斜拉桥（组合体系桥）cable stayed bridge梁式桥梁式桥 beam bridgebeam bridge拱桥拱桥 arch bridgearch bridge刚架桥刚架桥 rigid bridgerigid bridge吊桥吊桥 suspension bridgesuspension bridge组合体系桥组合体系桥梁拱组合梁拱组合组合体系桥组合体系桥斜拉桥斜拉桥cable sta
12、yed bridgecable stayed bridge7.2.27.2.2桥梁的规划与设计基本原则桥梁的规划与设计基本原则一、预可行性研究报告与可行性研究报告一、预可行性研究报告与可行性研究报告n n预可行性研究报告预可行性研究报告：在工程可行的基础上，着重：在工程可行的基础上，着重研究建设上的必要性和经济上的合理性。研究建设上的必要性和经济上的合理性。n n可行性研究报告可行性研究报告：在预可行性研究报告审批后，：在预可行性研究报告审批后，在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究在必要性和合理性得到确认的基础上，着重研究工程上和投资上的可行性。工程上和投资上的可行性。预可行性研究报告与
13、可行性研究报告预可行性研究报告与可行性研究报告的主要内容的主要内容n n工程必要性论证：评估桥梁建设在国民经济中的作用n n工程可行性论证：制定桥梁标准问题自然条件及周围环境问题桥式方案问题桥位问题n n经济可行性论证经济可行性论证造价及回报问题造价及回报问题资金来源及偿还问题资金来源及偿还问题二、初步设计进一步的水文、勘测工作进一步的水文、勘测工作桥式方案比选桥式方案比选施工组织设计施工组织设计概算概算三、技术设计三、技术设计三、技术设计三、技术设计技术补充勘探技术补充勘探结构总体及细部的技术设计结构总体及细部的技术设计实施科研项目实施科研项目结构各部分详细的设计图纸结构各部分详细的设计图纸
14、修正概算修正概算四、施工设计四、施工设计四、施工设计四、施工设计施工钻探施工钻探绘制施工详图绘制施工详图编制工程预算编制工程预算二、桥梁设计的一般原则n n野外勘测与调查研究工作野外勘测与调查研究工作调查研究桥梁的具体任务调查研究桥梁的具体任务选择桥位选择桥位绘制桥位地形图绘制桥位地形图桥位地质钻探报告桥位地质钻探报告水文情况水文情况风向、风速及地震资料风向、风速及地震资料其他情况其他情况vv桥梁纵横断面设计和平面布置n n桥梁纵断面设计确定总跨径一般桥梁：水文计算要求：排洪面积足够，冲刷小，缩短总长度浅基础：总跨大，路堤不压河床深基础：允许较大冲刷，总跨小桥梁分孔桥梁分孔跨径越大，孔数越少，
15、上部结构造价高，墩台跨径越大，孔数越少，上部结构造价高，墩台造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造造价低。最经济的分孔，使上下部结构的总造价最低。价最低。通航河流：满足通航要求通航河流：满足通航要求平原区：主槽布置跨径大的通航孔平原区：主槽布置跨径大的通航孔山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，山区深谷：加大跨径，可采用特大单孔跨越，减少中间桥墩减少中间桥墩不利地质段：移桥基，加跨径不利地质段：移桥基，加跨径多孔跨径的比例：多孔跨径的比例：钢筋砼三跨连续梁：钢筋砼三跨连续梁：中跨中跨/边跨边跨=1.00/0.80=1.00/0.80 五跨连续梁五跨连续梁:1.00/0.90/0.65:1.
16、00/0.90/0.65多孔桥梁多孔桥梁：奇数跨（结构对称）奇数跨（结构对称）基础基础工程：工程：在大桥施工中起控制作用，应减少在大桥施工中起控制作用，应减少基础数量，加大跨径。基础数量，加大跨径。美观美观要求：要求：整体规划桥梁分孔时应考虑整体规划桥梁分孔时应考虑桥道标高、桥下净空及纵坡桥道标高、桥下净空及纵坡根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需根据设计洪水位、桥下通航（通车）净空等需要，结合桥型、跨径等确定。要，结合桥型、跨径等确定。梁桥梁桥 梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）梁底高出设计洪水位（包括壅水和浪高）不小于不小于50 cm50 cm，支座底面高出设计洪水位不小支座底面高出
17、设计洪水位不小于于25cm25cm无铰拱桥无铰拱桥 拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的拱脚淹没深度不超过拱圈矢高的2/32/3，拱顶底面高出设计洪水位，拱顶底面高出设计洪水位1.0m1.0m通航孔通航孔 通航净空：在桥跨中垂直于流水方向所规定通航净空：在桥跨中垂直于流水方向所规定的空间界限（多边形图）的空间界限（多边形图）立体交叉立体交叉 车辆净空高度（桥梁横断面设计）车辆净空高度（桥梁横断面设计）n n桥梁横断面设计桥梁横断面设计桥面行车道净宽标准：桥面行车道净宽标准：2*2*净净-7.5-7.5，2*2*净净-7.0-7.0，净净-7.0-7.0，净净-6.0-6.0人行道宽度人行道宽度 0.7
18、5m0.75m，1m1m，大于，大于 1m 1m 按按 0.5m 0.5m 的倍数增加的倍数增加人行道、安全带：人行道、安全带：应高出行车道至少应高出行车道至少 2025cm 2025cm弯道桥梁：弯道桥梁：按路线要求加宽、设超高按路线要求加宽、设超高桥面排水：桥面排水：设横坡设横坡 1.5%3%1.5%3%n n平面布置平面布置线形、桥头引道平顺线形、桥头引道平顺曲线桥梁应符合路线规定曲线桥梁应符合路线规定尽量避免斜交，斜交角度不大于尽量避免斜交，斜交角度不大于45450 07.2.3 7.2.3 桥面布置与构造桥面布置与构造 n n一、一、桥面构造桥面构造n n二、二、桥面铺装桥面铺装n
19、n三、三、桥梁排水系统桥梁排水系统n n四、四、桥梁伸缩缝桥梁伸缩缝n n五、五、人行道、栏杆、护栏、灯柱人行道、栏杆、护栏、灯柱一、一、桥面构造桥面构造n n行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全行车道铺装、排水防水系统、人行道（或安全带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具、伸缩缝带）、缘石、栏杆、护栏、照明灯具、伸缩缝 n n桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主桥面构造直接与车辆、行人接触，对桥梁的主要结构既能传力又能起保护作用要结构既能传力又能起保护作用n n其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影其构造合理性、施工质量和养护质量，直接影响到桥梁的使用功能。响到桥梁的使用功能。n n桥面
20、的布置应在桥梁的总体设计中考虑，根据桥面的布置应在桥梁的总体设计中考虑，根据道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确道路的等级、桥梁的宽度、行车要求等条件确定。定。n n桥面横坡沥青砼、水泥砼铺装：1.5%-2%路拱：行车道，抛物线型人行道，直线型桥面横坡的形式桥面横坡的形式横坡设在墩台顶部，等厚铺装层，上部结构双横坡设在墩台顶部，等厚铺装层，上部结构双向倾斜向倾斜横坡设在墩台顶部，三角垫层，等厚铺装层横坡设在墩台顶部，三角垫层，等厚铺装层双向倾斜行车道板双向倾斜行车道板n n桥面布置桥面布置双向车道布置双向车道布置分车道布置分车道布置双层桥面布置双层桥面布置二、二、桥面铺装桥面铺装n n保护
21、属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎保护属于主梁整体部分的行车道板不受车辆轮胎的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车的直接磨耗，防止主梁遭受雨水的侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起一定的分布作用辆轮重的集中荷载起一定的分布作用普通水泥砼铺装普通水泥砼铺装 表面粗糙，耐磨好表面粗糙，耐磨好沥青砼铺装沥青砼铺装 较轻，养护方便，通车快较轻，养护方便，通车快非严寒地区，小桥，无防水层，铺装厚非严寒地区，小桥，无防水层，铺装厚58cm58cm防水砼铺装防水砼铺装 非冰冻地区需防水时用，厚非冰冻地区需防水时用，厚810cm810cm，上面可铺上面可铺2cm2cm沥青磨耗层沥青磨耗层具有贴式防水层的铺装
22、具有贴式防水层的铺装 防水程度高，桥面板位于受拉区时防水程度高，桥面板位于受拉区时“三油二毡三油二毡”厚厚12cm12cm 砼保护层厚砼保护层厚4cm4cm桥面铺装构造桥面铺装构造三、三、桥梁排水系统桥梁排水系统桥面纵坡桥面纵坡2%2%，桥长，桥长50m2%2%，桥长，桥长=50m=50m，设一个泄水管，设一个泄水管桥面纵坡桥面纵坡2%2%，每隔，每隔68m68m设一个泄水管设一个泄水管泄水管：要求过水面积不小于泄水管：要求过水面积不小于23cm23cm2 2/m/m2 2,左右左右对称或交错排列，距缘石对称或交错排列，距缘石2050cm2050cm，可在人行，可在人行道下设置道下设置n n泄
23、水管的型式泄水管的型式金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径金属泄水管：具有贴式防水层铺装，内径1015cm1015cm，管下端伸出行车道板底面，管下端伸出行车道板底面1520cm1520cm以上以上钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装钢筋砼泄水管：不设防水层，采用防水砼铺装横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔横向排水孔道：小跨径桥，预留横向孔封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完封闭式排水系统：跨线桥、城市桥梁：设置完整的落水管道整的落水管道n n金属与钢筋混凝土泄水管四、四、桥梁伸缩缝桥梁伸缩缝n n伸缩缝的作用伸缩缝的作用保证桥跨结构在气温变化、活载作用、砼收缩保证桥跨结构在气温变化、
24、活载作用、砼收缩徐变等影响下按净力图式自由变形徐变等影响下按净力图式自由变形使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞使车辆平顺通过，防止雨水、垃圾泥土等阻塞减小车辆通过的噪音减小车辆通过的噪音伸缩缝的设计与施工要求伸缩缝的设计与施工要求适应桥梁温度变化引起的伸缩桥面平坦，行驶良好施工安装方便，与桥梁结构连成整体安全排水、防水承担车辆荷载养护、修理、更换方便经济价廉伸缩缝的种类伸缩缝的种类对接式伸缩缝钢制支承式伸缩缝组合剪切式（板式）橡胶伸缩缝模数支承式伸缩缝无缝式（暗缝型）伸缩缝 W形伸缩装置形伸缩装置 钢板叠合式伸缩装置钢板叠合式伸缩装置 板式橡胶伸缩缝装置板式橡胶伸缩缝装置SG型（模数式）伸缩缝型（模数式）伸缩缝SG型（模数式）伸缩缝横断面型（模数式）伸缩缝横断面GP型桥面连续构造型桥面连续构造