二、桥梁工程
（一）桥梁的组成与分类
1．桥梁的基本组成部分
(1)上部结构（也称桥跨结构）
一般包括桥面构造（行车道、人行道、栏杆等）、桥梁跨越部分的承载结构和桥梁支座。
(2)下部结构
包括桥墩、桥台及墩台基础
2．桥梁的分类
(1)根据桥梁跨径总长L和单孔跨径LK分
特大桥(L>lOOOm或LK>150m)、大桥(1000m≥L≥100m或150m≥LK≥40m)、中桥(lOOm>L>30m或40m>LK≥20m)、小桥(30m≥L≥8m或20m>LK≥5m)。
(2)根据桥面在桥跨结构中的位置分
上承式、中承式和下承式桥。
(3)根据桥梁的结构形式分
梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥和组合式桥。
（二）桥梁上部结构
1．桥面构造
(1)桥面铺装及排水、防水系统。
1)桥面铺装。桥面铺装即行车道铺装，亦称桥面保护层。桥面铺装的形式有：
①水泥混凝土铺装
②沥青混凝土铺装。
A、装配式钢筋混凝土、预应力混凝土桥通常采用水泥混凝土或沥青混凝土铺装；
B、厚度为60～80mm，强度不低于行车道板混凝土的强度等级。
C、桥上的沥青混凝土铺装可以做成单层式的(50～80mm)或双层式的(底层40～50mm，面层30～40mm)。
③防水混凝土铺装。
A、在需要防水的桥梁上，当不设防水层时，可在桥面板上以厚80～100mm且带有横坡的防水混凝土作铺装层，B、其强度不低于行车道板混凝土强度等级，其上一般可不另设面层而直接承受车轮荷载。
C、为了延长桥面铺装层的使用年限，宜在上面铺筑厚20mm的沥青表面作磨耗层。
D、为使铺装层具有足够的强度和摩好的整体性（亦能起联系各主梁共同受力的作用），一般宜在混凝土中铺设直径为4～6mm的钢筋网。
2)桥面纵横坡。
桥上纵坡
机动车道不宜大于4%；非机动车道不宜大于2.5%；桥头引道机动车道纵坡不宜大于5%；高架桥桥面不小于0.3%。
桥面的横坡
一般采用1.5%～3.0%。
①通常是在桥面板顶面铺设混凝土三角垫层来构成。用三角垫层设置横坡将使混凝土用量与恒载重量增加过多。
②对于板梁或就地浇筑的肋梁桥，为了节省铺装材料，并减轻重力，可将横坡直接设在墩台顶部而做成倾斜的桥面板，此时不需要设置混凝土三角垫层。
③在比较宽的桥梁中，在此情况下可直接将行车道板做成双向倾斜的横坡。
上面②③用结构倾斜的方法会使主梁的构造和施工稍趋复杂。
①三角垫层
②板梁或就地浇筑的肋梁桥
③比较宽的桥梁
3)桥面排水和防水设施。
①桥面排水。
管径
排水管道直径不宜小于150mm。
间距
当纵坡大于2%桥面设置排水管的截面积不宜小于60mm²/㎡；
当纵坡小于1%桥面设置排水管的截面积不宜小于100mm²/㎡；
当中桥、小桥的桥面设有不小于3%纵坡时，桥上可不设排水口，但应在桥头引道上两侧设置雨水口。
②防水层。
构造
A、桥面防水层设置在桥面铺装层下面。
B、沥青混凝土铺装底面在水泥混凝土整平层之上应设置柔性防水卷材或涂料；
C、水泥混凝土铺装可在底层采用不影响水泥混凝土铺装受力性能的防水涂料。
D、圬工桥台台身背墙、拱桥拱圈顶面及侧墙背面应设置防水层。
E、箱涵等封闭式结构顶板顶面应设置排水横坡，坡度宜为0.5%～1%，箱体防水应采用自防水，也可在顶板顶面、侧墙外侧设置防水层。
(2)伸缩缝。
设置位置
①两梁端之间，②梁端与桥台之间，③桥梁的铰接位置上设置。
构造要求
①要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声；要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞；安装、检查、养护、消除污物都要简易方便。
②在设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开。注意：柔性防水层不断开
类型和适用
①镀锌薄钢板伸缩缝
中小跨径的装配式简支梁桥上，当梁的变形量在20～40mm以内时常选用。
②钢伸缩缝
钢伸缩缝也易于在斜桥上使用。
它的构造比较复杂，只有在温差较大的地区或跨径较大的桥梁上才采用。
当跨径很大时，一方面要加厚钢板，另一方面需要采用更完善的梳形钢板伸缩缝。
③橡胶伸缩缝
它是以橡胶带作为跨缝材料。这种伸缩缝的构造简单，使用方便，效果好。在变形量较大的大跨度桥上，可以采用橡胶和钢板组合的伸缩缝。
【2007】．温差较大的地区且跨径较大的桥梁上应选用（）。
A．镀锌薄钢板伸缩缝
B．U型钢板伸缩缝
C．梳型钢板伸缩缝
D．橡胶伸缩缝
答案：C
(3)人行道、栏杆、灯柱。
人行道宽度
可选用0.75m、1m，大于1m按0.5m倍数递增。行人稀少地区可不设人行道
安全带
不设人行道桥，两边设宽度不小于0.25m，高为0.25～0.35m的护轮安全带。
人行道
人行道一般高出行车道0.25～0.35m，人行道在桥面断缝处也必须做伸缩缝。
栏杆、灯柱
栏杆的高度一般为0.8～1.2m，标准设计为1.Om;栏杆间距一般为1.6～2.7m，标准设计为2.5m。照明用灯一般高出车道5m左右。
2．承载结构
(1)梁式桥
1)简支梁式桥。
①简支板桥
装配式板桥通常每块预制板宽为1．Om，预应力混凝土空心板的跨径范围为8～16m,简支板桥主要用于小跨度桥梁，跨径在8～16m时，采用预应力混凝土空心预制板桥。
②肋梁式简支梁桥（简称简支梁桥）。
简支梁桥主要用于中等跨度的桥梁。跨径在20～50m时，多采用预应力混凝土简支梁桥。在我国使用最多的简支梁桥的横截面形式是由多片T形梁组成的横截面。
③箱形简支梁桥。
箱形简支梁桥主要用于预应力混凝土梁桥。尤其适用于桥面较宽的预应力混凝土桥梁结构和跨度较大的斜交桥和弯桥。
2)连续梁式桥和悬臂梁式桥。
连续梁桥
一般采用预应力混凝土结构。
连续梁桥
连续孔数很少超过五跨，连续梁等跨布置时，各孔布置成对称于中央孔的不等跨径。通常三跨连续梁应用最为广泛。
(2)拱式桥。
拱式桥在竖向荷载作用下，两拱脚处不仅产生竖向反力，还产生水平反力（推力）。
可充分利用石料或混凝土等抗压能力强而抗拉能力差的圬工材料。拱式桥是钢筋混凝土桥和圬工桥最合理的结构形式之一。其墩台基础必须承受强大的拱脚推力。因此拱式桥对地基要求很高，适建于地质和地基条件良好的桥址。
拱桥按其结构体系分为：
1)简单体系拱桥
①主拱构造：
②拱上建筑构造
③细部构造：为了防止不规则裂缝的出现，需在相对变形较大的位置设置伸缩缝，相对变形较小的位置设置变形缝。桥面系均应在相应位置设置伸缩缝或变形缝，实腹式拱桥的伸缩缝通常设在两拱脚的上方，并需在横桥方向贯通全宽及侧墙的全高。对于空腹式拱桥，当采用拱式腹孔时，一般将紧靠墩台的第一个腹拱做成三铰拱，并在靠墩台侧拱铰上方的侧墙内设置伸缩缝，其余拱铰上方可设变形缝。
2)组合体系拱桥
组合体系拱桥可分为桁架拱桥、刚架拱桥、桁式组合拱桥和拱式组合体系桥四大类。
桁架拱桥和刚架拱桥均属于整体型上承式拱桥。
斜拉杆式是大跨径预应力混凝土桁式组合拱桥常用的形式
①拱式组合体系桥是将拱肋和系杆组合起来，共同承受荷载，可充分发挥各构件的材料强度。拱式组合体系桥可做成有推力和无推力两种形式，也可以做成上承式、中承式或下承式三种形式。
②一般无推力中、下承式的拱式组合体系桥使用较多，无推力的拱式组合体系桥常称为系杆拱桥，一般由拱肋、吊杆（或立柱）、系杆、横向联结系和桥面系等组成，③根据拱肋和系杆（梁）相对刚度的大小，可划分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆柔性拱和刚性系杆刚性拱三种体系。
④目前出现的大跨径系杆拱桥大多采用钢筋混凝土或钢管混凝土结构，除单跨外，更多的是三跨飞燕式。
(3)刚架桥。按照其静力结构体系可分为单跨或多跨的刚架桥；也可分为铰支承刚架桥和固端支承刚架桥。
(4)悬索桥。
现代悬索桥一般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁及索鞍等主要部分组成。
1)桥塔
桥塔是悬索桥最重要的构件。大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢筋混凝土结构。刚架式桥塔通常采用箱形截面。
2)锚碇
主缆索中的拉力通过锚碇传至基础。常采用的锚碇有两种：重力式和隧洞式。
3)主缆索
主缆索是悬索桥的主要承重构件，可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆，大跨度吊桥的主缆索多采用后者。
4)吊索
吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索
5)加劲梁
加劲梁是承受风载和其他横向水平力的主要构件。大跨度悬索桥的加劲梁均为钢结构，通常采用桁架梁和箱形梁。预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下的悬索桥，大多采用箱形梁。
6)索鞍
索鞍是支撑主缆的重要构件
(5)组合式桥。
1)拉索
①拉索是斜拉桥的主要承重构件，一般拉索的造价约占全桥的25~6～30%。目前采用较多的有平行钢丝束，钢绞线束和封闭式钢索，在某些桥上还有采用高强钢筋和型钢。
②平行钢丝束目前使用非拉索在桥纵向的布置有许多方式，一般有如下几种：辐射式、竖琴式、扇式、星式。拉索在桥横向布置通常有两种基本形式，即双面索和单面索。双面索一般设置在桥面两侧，可布置为垂直索面或相向倾斜索面。单面索一般设置在桥梁纵轴线上，通常作为桥面分车带。
2)主梁
混凝土斜拉桥常用的主梁结构形式有连续梁、悬臂梁、悬臂和连续刚构等。
3)索塔
索塔主要承受轴力，有些索塔也承受较大的弯矩。通常索塔可采用钢筋混凝土、预应力混凝土或钢材建造。对于大跨度斜拉桥采用箱形截面更为合理。
3．桥梁支座
支座按其允许变形的可能性分为固定支座、单向活动支座；
（三）桥梁下部结构
1．桥墩
(1)实体桥墩
实体桥墩由墩帽、墩身和基础组成。
大跨径的墩帽厚度一般不小于0.4m，中小跨梁桥也不应小于0.3m，并设有50～100mm的檐口。
墩帽采用C20号以上的混凝土，加配构造钢筋，小跨径桥的墩帽除严寒地区外，可不设构造钢筋。
(2)空心桥墩
1）薄壁钢筋混凝土的空格形墩身，四周壁厚只有30cm左右。为了墩壁的稳定，应在适当间距设置竖直隔墙及水平隔板。
2）空心墩按壁厚分为厚壁与薄壁两种，一般用壁厚与中面直径（即同一截面的中心线直径或宽度）的比来区分：t/D≥1/10为厚壁，t/D 空心桥墩在构造尺寸上应符合下列规定： 1)墩身最小壁厚 对于钢筋混凝土不宜小于300mm，对于素混凝土不宜小于500mm。 2)墩身内应设横隔板或纵、横隔板 对40m以上的高墩，不论壁厚如何，均按6～10m的间距设置横隔板。 3)墩身周围应设置适当的通风孔与泄水孔 孔的直径不宜小于200mm；墩顶实体段以下应设置带门的进入洞或相应的检查设备。 4）配筋 一般配筋率在0.5%左右，也有只按构造要求配筋的。 (3)柱式桥墩。 组成柱式桥墩一般由基础之上的承台、柱式墩身和盖梁组成。 配筋 纵向受力钢筋的直径应不小于12mm；纵向受力钢筋截面积应不小于混凝土计算截面的0.4%；纵向受力钢筋净距应不小于50mm，净保护层不小于25mm；箍筋直径应不小于6mm；在受力钢筋的接头处，箍筋间距应不大于纵向钢筋直径的10倍或构件横截面的较小尺寸，亦不大于40mm。 (4)柔性墩。 构造 是桥墩轻型化的途径之一，在多跨桥的两端设置刚性较大的桥台，中墩均为柔性墩。同时，在全桥除在一个中墩上设置活动支座外，其余墩台均采用固定支座。 柔性排架桩墩 典型的柔性墩为柔性排架桩墩，是由成排的预制钢筋混凝土沉入桩或钻孔灌注桩顶端连以钢筋混凝土盖梁组成。多用在墩台高度5～7m，跨径一般不宜超过13m的中、小型桥梁上。 单排架墩一般适用于高度不超过4～5m。 双排架墩采用：①高度大于5.Om时；②受桩上荷载或支座布置等条件限制不能采用单排架墩时； (5)框架墩 这类空心墩为轻型结构，是以钢筋混凝土或预应力混凝土构件组成。 2．桥台 (1)重力式桥台 重力式桥台主要靠自重来平衡台后的土压力，桥台本身多数由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地浇筑的方法施工。埋置式桥台将台身埋置于台前溜坡内，不需要另设翼墙，仅由台帽两端耳墙与路堤衔接。 (2)轻型桥台 轻型桥台适用于小跨径桥梁，桥跨孔数与轻型桥墩配合使用时不宜超过3个，单孔跨径不大于13m，多孔全长不宜大于20m。 (3)框架式桥台 适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。 (4)组合式桥台 桥台本身主要承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，而台后的土压力由其他结构来承受，形成组合式的桥台。 【2015考题】14.可不设罝翼墙的桥台是（）。 A.U形桥台 B.耳墙式桥台 C.八字式桥台 D.埋罝式桥台 【答案】D 【解析】本题考查的是桥梁工程。埋罝式的桥台设罝耳墙。本题目也是属于稍微便宜点的题目，因为教材有图示。大家看过一次可能就会有印象。 【2014】.地基承载力较低、台身较高、跨径较大的桥梁，应优先采用（）。 A.重力式桥台 B.轻型桥台 C.埋置式桥台 D.框架式桥台 【答案】D 【解析】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，它所承受的土压力较小，适用于地基承载力较低、台身较高、跨径较大的梁桥。其构造形式有柱式、肋墙式、半重力式和双排架式、板凳式等。 3．墩台基础 (1)扩大基础 这是桥涵墩台常用的基础形式。 (2)桩基础 当地基浅层地质较差，持力土层埋藏较深，需要采用深基础才能满足构物对地基强度、变形和稳定性要求时，可用桩基础。 (3)管柱基础 1）管柱基础是由管柱群和钢筋混凝土承台组成的基础结构，管柱基础因其施工方法和工艺较为复杂，所需机械设备较多，所以较少采用。 2）当桥址处的地质水文条件十分复杂，如大型的深水或海中基础，特别是深水岩面不平、流速大或有潮汐影响等自然条件下，不宜修建其他类型基础时，可采用管柱基础。 3）管柱基础主要适用于岩层、紧密黏土等各类紧密土质的基底，并能穿过溶洞、孤石支承在紧密的土层或新鲜岩层上。 4）不适用于有严重地质缺陷的地区，如断层挤压破碎带或严重的松散区域。 5）管柱按材料分类有由钢筋混凝土管柱、预应力混凝土管柱及钢管柱三种。 (4)沉井基础。它既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物。当桥梁结构上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，但在一定深度下有好的持力层，扩大基础开挖工作量大，施工围堰支撑有困难，或采用桩基础受水文地质条件限制时，此时采用沉井基础与其他深基础相比，经济上较为合理。 （5）还有地下连续墙基础、组合式基础等。
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