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《桥梁工程概论》课程小论文 [摘要] 桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。自从有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。 [关键词] 桥梁工程；桥型；受力特点；施工方法；结构形式。 1.桥梁工程概论主要知识点 1.1桥梁工程：一指桥梁建筑的实体，二指建造桥梁所需的科技知识（理论研究、规划、勘测设计、建造和养护维修等）； 1.1.1桥梁：供汽车、火车、行人等跨越障碍（河流、山谷或其它线路）的建筑工程物。 （1）简支梁桥的基本组成：上部结构（桥梁位于支座以上的部分）；下部结构（是支承上部结构、向下传递荷载的结构物）；支座（位于桥跨结构与墩台之间，以连接桥跨结构与墩台，提供荷载传递路径，适应结构变位要求）。 1.2桥梁的主要分类： 1.2.1按工程规模：特大桥、大桥、中桥、小桥。 1.2.2按用途：铁路桥、公路桥、公铁两用桥、人行桥、城市桥、管线桥、农桥。 1.2.3按材料：钢桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、结合梁桥、圬工桥、木桥。 1.2.4按结构体系：梁桥、拱桥、组合体系。 1.2.5按桥面位置：上承式桥、中承式桥、下承式桥。 1.2.6按跨越对象：跨河桥、跨谷桥、跨线桥、立交桥、地道桥、旱桥、跨海桥。 1.2.7按平面形状：直桥、斜桥、弯桥。 1.2.8其他：便桥、开启桥、高架桥、浮桥、运河桥、栈桥。 1.3不同桥梁结构体系及受力特点： 梁为承重结构，主要以其抗弯能力来承受荷载；在竖向荷载作用下，其支承反力也是竖直的；简支的梁部结构只受弯受剪，不承受轴向力。增加中间支承，可减少跨中弯矩，更合理地分配内力，加大跨越能力 梁式体系分实腹式和空腹式，前者的梁截面为T形、工字形和箱形等，后者指桁架结构；梁的高度可等高或变高。 1.3.1拱桥： （1）结构特征：主要承重结构具有曲线外形。 （2）受力特点：在竖向荷载作用下，拱主要承受轴向压力，但也受弯受剪。支承反力不仅有竖向反力，也承受较大的水平推力。 1.3.2悬索桥： （1）组成：主要由索（又称缆）、塔、锚碇、加劲梁等组成。 （2）受力：在竖向荷载作用下，索受拉，塔受压，锚碇受拉拔反力。 1.4组合体系 1.4.1 刚架桥： 是梁与立柱的组合体系。梁与立柱刚性连接，主要特点是:立柱有相当的抗弯刚度，可以有效分担梁部跨中正弯矩，达到降低梁高，增大桥下净空的目的。在竖向荷载作用下，主梁与立柱的连接处会产生负弯矩；主梁、立柱承受弯矩，也承受轴力和剪力；柱底约束既有竖直反力，也有水平反力。 1.4.2 T形刚构桥：预应力混凝土T形刚构桥是因悬臂施工法的发展而衍生出来的一种桥型。其桥墩的尺寸及刚度大，墩顶与梁部固结，墩底与基础固结；融合了悬臂梁桥和刚架桥的特点。因为是静定结构，能减少次内力，简化主梁配筋；连续刚构是把主跨内较柔细的桥墩与梁部固结起来。特点是：桥墩较为纤细，以承受轴向压力为主，表现出柔性墩的特点，使得梁部受力仍然体现出连续梁的受力特点（主跨部分受到较小的轴向力作用）。梁、拱组合体系：利用梁部受拉来承受和抵消拱在竖向荷载下产生的水水平推力。 1.4.3 斜拉桥： （1）形式：由梁、塔和斜索组成的组合体系，结构型式多样，造型优美壮观 。 （2）受力：在竖向荷载作用下，梁以受弯为主，塔以受压为主，斜索则承受拉力。 1.5 桥梁工程设计应该遵循的基本设计原则：安全、适用、经济 桥下净空。 1.5.1断面布置：包括桥面净空、桥面宽度、行车道宽度、机动车道布置、和人行道、自行车道布置、横坡设置等。 1.5.2建筑界限：指路面（轨面）以上的一定宽度和高度范围内，不允许有任何设施设施及障碍物侵入的规定最小净空尺寸。 1.5.3平面布置：通常的布置方式有正交、斜交、单向曲线和反向曲线等几种。 1.6建桥基本程序和过程： 可行性研究、初步设计 1.7桥梁上的作用：一类是直接施加于结构上的外力，如自重、车辆、人群等，称为荷载；另一类不是以力的形式施加于结构，其产生的效果与结构本身及结构所处环境等有关，如基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等。作用的种类、形式、大小的确定是否得当，既关系到桥梁建设的投资，也关系到桥梁的安全。 1.7.1作用分类： 公路桥梁：永久作用、可变作用； 铁路桥梁：主力、附加力、特殊荷载。 1.7.2作用代表值：标准值、频遇值、准永久值。 1.8设计基准期：在确定某些作用的标准值时，需要人为事先规定的基准时间参数。对桥梁结构，通常取100年。设计基准期≠结构使用寿命。汽车荷载：车道荷载和车辆荷载。车道荷载由长度不限的均布荷载和一个集中荷载组成，它是一个基于现场测定及作用效应分析的虚拟荷载。 作用效应：结构对所受作用的反应，如弯矩、位移等。 1.8.1桥面构造作用：是直接与车辆、行人接触的部分，它对桥梁的承重结构起保护作用，并满足桥梁的使用、布局和美观要求。 桥面组成： 1.8.2公路桥面：桥面铺装、排水防水系统、人行道、缘石、栏杆、灯柱、安全护栏和伸缩装置等。 1.8.3铁路桥面：括钢轨、轨枕、道碴、挡碴墙、泄水管、人行道、栏杆和钢轨伸缩调节器等。铺设道碴的桥面称为道碴桥面，钢桥桥面一般不铺设道碴，而将钢轨直接铺在纵梁上，称为明桥面。 1.8.4伸缩缝——为适应材料胀缩变形对结构的影响，而在结构的两端设置的间隙。 1.9凝土简支梁桥的设计与构造特点： 1.9.1简支梁桥的分类：板桥、肋板式梁桥、Π型、T型、箱梁桥。 1.9.2模板的分类：按制作材料分类－木模板、钢木结合模板、钢模板；也可因地制宜利用土模或砖模来制梁；按模板的装拆方法分类－零拼式模板、分片装拆式模板、整体装拆式模板等。 1.9.3简支梁的架设方法：陆地架设法；浮吊架设法；架桥机架设法。 1.9.4钢材的基本特点：钢材是一种抗拉、抗压和抗剪强度均较高的匀质材料，重量相对较轻，有明显的屈服台阶。 1.9.5钢桁梁桥的组成：组成－桥面、桥面系、主桁、联结系和支座。 （1）传力途径－竖向：纵梁→横梁→主桁节点→主桁→支座→墩台；横向：上平纵联→桥门架→支座；下平纵联→支座 1.9.6连续钢桁梁桥的优点：便于采用伸臂法架设钢梁；具有较大的竖向刚度和横向刚度；用钢量较省；易于修复。缺点：基础沉降会使杆件内力发生变化，但可用调整支座高度的方法来消除基础沉降的不利影响；连续桁梁桥的的固定支座通常设在中间支点，使制动力集中在一个桥墩上，该桥墩受力较大，桥墩及基础尺寸也因此而增大。 1.9.7钢桥制造的工艺流程：作样、号料、 切割、矫正、边缘加工、 制孔、组焊、 焊接、整形、检验、试装、最后喷沙除锈、涂装、发送工地。 1.9.8钢桥的架设方法：悬（伸）臂法，拖拉（推顶）法，浮运法等。 1.9.9支座的作用，分类，布置原则和布置方式：支座－设置在桥梁的上部结构与墩台顶之间的构造物。作用－把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能够适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素所产生的变位，使上、下部结构的实际受力情况符合设计的计算模式。 分类：按变位分类：固定支座，活动支座（多向，单向活动）；按材料分类：简易支座，钢支座，钢筋混凝土支座，橡胶支座；按功能分类：常规支座，特殊支座。 布置原则：对桥跨，使梁下缘在制动力作用下受压可抵消一些拉应力；对桥墩，让制动力作用方向指向墩中心使墩受压而不受拉；对桥台，让制动力作用方向指向堤岸使墩台顶部受压并且能够平衡一部分台后土压力。 布置方式：简支梁桥—一端固定，另一端活动（公、铁）；连续梁桥—每联只设一个固定支座，其余为活动；曲线连续梁桥—支座布置会直接影响曲梁的内力分布（球面，多向）；坡道上的桥梁—固定支座应设在较低一端。 （1)桥台的类型和特点：重力式桥台。常用类型有矩形桥台、U形桥台、T形桥台、埋式桥台等； 轻型桥台；框架式桥台；组合式桥台。 (2)墩台验算的项目有哪些： 墩台本身：强度，稳定性及偏心；扩大基础：基底应力、整体稳定性 ；高桥墩：墩顶弹性水平位移；超静定桥梁结构：基底沉陷量。 (3)桥梁基础的分类和选型要求：基础类型－根据埋置深度，分为浅置基础和深置基础。 基础选型－取决于地质条件、水文条件、荷载特性、桥梁结构型式及使用要求，以及材料的供应和施工技术等因素 (4)预应力混凝土连续梁（刚构）桥的优缺点： 1)优点：能充分发挥高强材料的特性，具有可靠的强度、刚度和抗裂性能；技术成熟，投资较少，适用范围广，能应用于不同的桥梁结构体系和形式；耐久性强，养护维护工作量少，在运营中产生的噪声小；材料可塑性强，便于建筑艺术处理， 容易满足桥梁曲线和坡度的要求。 缺点：与钢桥相比，重力大，跨越能力有限；采用就地浇筑时，混凝土的质量比较难于控制；通常还需要消耗一定数量的木材。 3）横截面布置形式和特点：板，肋式截面：构造简单，施工方便，适用于中、小跨度的连续梁桥。箱型截面：具有良好的抗弯和抗扭性能，是预应力混凝土连续梁桥的主要截面形式。横隔板：增加桥梁的整体工作性能。 4）预应力钢筋的分类和在纵向力筋的布置分类：按走向：纵向力筋（主筋）、横向力筋和竖向力筋－三向；按位置：分为顶板筋、底板筋、腹板筋（竖筋）；按形状：直筋、弯筋、平面筋、空间筋等；按受力特性：分为正弯矩筋、负弯矩筋、抗剪筋等；按使用时间长短：分为永久性筋和临时筋；按布置在混凝土体内或体外：分为体内筋和体外筋；按与混凝土是否有粘结：分为有粘结筋和无粘结筋。布置：连续配筋、分段配筋、逐段加长配筋、体外配筋。 5）预应力混凝土连续梁桥施工方法和特点：有支架就地浇筑施工：简便可靠，对机具和起重能力要求不高；施工中不出现体系转换，需要较多的支架，工期较长。悬臂施工（悬臂浇筑法（挂篮），悬臂拼装6）（吊机）：施工支架和临时设备少，施工时不影响桥下通航、通车，也不受季节、河道水位的影响，并能在大跨度桥上采用。 7）拱桥的组成和分类：组成：桥跨结构和下部结构。 分类：按照主拱圈建筑材料：砌体拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥。 按桥面位置：上承式，中承式，下承式；按拱上建筑：实腹式，空腹式；按拱轴线形式：圆弧拱桥，抛物线工效，悬链线拱桥；按有无推力：有推力拱桥，无推力拱桥。 8）简述斜拉桥的主要组成部分，分类，受力情况和特点：组成：主梁，斜拉索，索塔。分类：按梁的材料：钢、混凝土、结合梁、混合梁。按塔数：双塔、单塔、多塔； 按索距、索面：稀索、密索，单、双、多索面。 9）斜拉桥的总体布置及其分类：孔跨布置：双塔三跨式，独塔双跨式。主梁的支承体系：连续梁，连续刚架。拉索的布置：按索面位置有但索面，双索面（双平行索面，双斜索面）。按索面形状有辐射形，平行形，扇形。索塔的布置：沿桥纵向，沿桥横向。 10）悬索桥的组成及作用：组成：大缆、锚碇、塔为主要承重构件；加劲梁、吊索、鞍座为辅助构件 作用：大缆：抗弯刚度很小，抗拉刚度很大，只适用于受拉。吗塔：支持大缆；锚碇：固定大缆，防止其走动；加劲梁：支承和传递荷载，桥面系的补充；索夹：大缆与吊索的连接件； 吊索：将作用在加劲梁上的恒，活载传递给大缆；鞍座：设在塔顶及桥台上直接支承大缆荷载传递给塔及桥台的装置。 11）悬索桥加劲梁的类型以及扁平钢箱加劲梁的优点：类型：桁架梁，流线型钢箱梁；优点：抗风性能好；抗扭刚度大；节省材料；建筑高度小。 12）悬索桥的施工工序：施工工序：锚碇、桥塔、架设猫道、大缆、吊索、加劲梁、桥面。锚碇：基础施工；桥塔：混凝土-滑模施工；钢-拼装连接；大缆：空中送丝法，预制平行丝股法；加劲梁：悬臂安装或梁段提升，连同吊索安装。 2 土木工程的分支及与桥梁工程的异同点 2.1 木工程专业包含的所有分支 2.1.1房屋工程 ：兴建房屋的勘察、规划、设计、施工和设备调试等工作的总称。最终目的是为人类生产与生活提供适宜的场所。 2.1.2铁路工程：铁路上的各种土木工程设施。也指修建铁路的勘测设计、施工、养护、改建各阶段所运用的科学和技术。土木工程的分支。 2.1.3道路工程：从事道路的规划、勘测、设计、施工、养护等的一门应用科学和技术。是土木工程的一个分支。 2.1.4机场工程：机场，亦称飞机场、空港，较正式的名称是航空站，为专供飞机起降活动之飞行场。机场有不同的大小，除了跑道之外，机场通常还设有塔台、停机坪、航空客运站、维修厂等设施，并提供机场管制服务、空中交通管制等其他服务。 2.1.5桥梁工程：桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。自从有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。 2.1.6 隧道及地下工程：隧道及地下工程是从事研究和建造各种隧道及地下工程的规划、勘测、设计、施工和养护的一门应用科学和工程技术，是土木工程的一个分支。隧道及地下工程也指在岩体或土层中修建的通道和各种类型的地下建筑物，包括交通运输方面的铁路、道路、运河隧道，以及地下铁道和水底隧道等；工业和民用方面的市政、防空、采矿、储存和生产等用途的地下工程；军用方面的各种国防坑道；水利发电工程方面的地下发电厂房以及其他各种水工隧洞等。 2.1.7 特种工程：特种工程结构是指具有特种用途的建筑物、构筑物，如高耸结构，包括塔、烟囱、桅、海洋平台、容器、构架等各种结构。 2.1.8 给排水工程：　特种工程结构是指具有特种用途的建筑物、构筑物，如高耸结构，包括塔、烟囱、桅、海洋平台、容器、构架等各种结构。 2.1.9 城市供热供燃气工程：城市供热供燃气工程 是指以集中方式向城市用户供应蒸汽、热水和燃料气体，以满足其热能需求的工程技术和设施。
热能是人类生存所必需的，而且随着人民生活和生产水平的提高，需要量不断增加。 2.2.0 交通工程：交通工程交通工程学（Traffic engineering）是交通工程学科研究与发展的基本理论，是从道路工程学中派生出来的一门较年轻的学科，它把人、车、路、环境及能源等与交通有关的几个方面综合在道路交通这一统一体中进行研究，以寻求道路通行能力最大、交通事故最少、运行速度最快、运输费用最省、环境影响最小、能源消耗最低的交通系统规划、建设与管理方案，从而达到安全、迅速、经济、方便、舒适、节能及低公害的目的。 2.2.1环境工程：环境工程（Environmental Engineering）是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。环境工程同生物学中的生态学、医学中的环境卫生学和环境医学，以及环境物理学和环境化学有关。由于环境工程处在初创阶段，学科的领域还在发展，但其核心是环境污染源的治理。 2.2.2港口工程：兴建、扩建或改建港口的建筑物的工程活动及相关设施。 2.2.3水利工程：对自然界的地表水和地下水进行控制、治理、调配、保护，开发利用，以达到除害兴利的目的而修建的工程。 土力工程：土力工程学，又名岩土工程学、大地工程学，主要研究岩土构成物质的工程特性。土力工程师会研究从工地采集的岩土样本和岩石样本中的数据，然后计算工地上的建筑所需的格构。地基、桩、挡土墙、水坝、隧道等都是需要土力工程师为工程提供土力意见的建筑项目。 2.2分析桥梁工程与房屋建筑工程的异同点 首先两者同属于土木工程的分支，房屋工程主要是土建的施工与设计，就是高楼大厦、住房建筑、厂房建筑；桥梁工程就是高铁，跨海桥、立交桥等的建设与设计。 房屋建筑工程是指各类房屋建筑及其附属设施和与其配套的线路、管道、设备安装工程及室内外装修工程。一般称建筑工程，为新建、改建或扩建房屋建筑物和附属构筑物所进行的勘察、规划、设计、施工、安装和维护等各项技术工作和完成的工程实体。 桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等的工作过程，以及研究这一过程的科学和工程技术，它是土木工程的一个分支。“桥梁工程”一般有两个含义：一是指桥梁建设建筑的实体；二是指建造桥梁所需的科技知识，包括桥梁的应用基础理论，以及桥梁的规划、设计、施工、运营、管理和养护维修等专门技术知识。桥梁是供车辆（汽车、列车）和行人等跨越障碍（河流、山谷、海湾或其他线路等）的工程建筑物。简而言之，桥梁就是跨越障碍的通道。桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。古代桥梁以通行人、畜为主，载重不大，桥面纵坡可以较陡，甚至可以铺设台阶。自从有了铁路以后，桥梁所承受的载重逐倍增加，线路的坡度和曲线标准要求又高，且需要建成铁路网以增大经济效益，因此，为要跨越更大更深的江河、峡谷，迫使桥梁向大跨度发展。石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料，显然不合要求，而钢材的大量生产正好满足这一要求。 桥梁工程中的桥墩都是属于超大型钢筋混凝土，而房屋建筑工程中没有比桥墩结构大的。当然在这两个工程中，设计时都会涉及到相同的知识点，比如都要考虑抗震方面，但桥梁工程中某些桥是建筑在河流、海域中的，流水对桥墩的冲击作用是不可忽视的，显然在建筑工程中就没有必要考虑这方面了。这两个土木工程中不同的分支都会用到相同的材料，钢材就是一种常用的建筑材料，现实生活中钢桥也不少见。目前常用的厂房也都是钢结构形式。 桥梁工程和房屋建筑工程都需要大量修建，而人力、物力、财力有限；于是，不断提高技术水平，引用新材料、新工艺、新形式，对结构行为进行更精确的数值分析，采用更精确的结构试验进行验证，以使工程建设的经济效益不断提高，已成为时代的要求。 所需材料方面：以高强、轻质