桥梁荷载分类
一、永久荷载(恒载)
永久荷载(恒载)是指结构在设计使用期内其值不随时间变化,或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载。 作用在桥梁上部结构的恒载,主要是结构物的重力及附属设备等外加重力;作用在墩台的恒载,主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力或水浮力(水中墩台)。
预应力在结构使用极限状态设计时应作为永久荷载计算其效应,在承载能力极限状态设计时,作为结构抗力的一部分,而非永久荷载。
二、可变荷载
可变荷载是指结构在设计使用期内其值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略的荷载。 按其对桥涵结构的影响程度,又分为基本可变荷载(活载)和其它可变荷载。
1、基本可变荷载(活载)
包括车辆荷载及其影响力,人群荷载和汽车冲击力,离心力,汽车、平板挂车或履带车引起的土侧压力,即是这些车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力。 2、其它可变荷载
包括自然和人为产生的各种变化力,如风力(风荷载),汽车制动力,温度影响力,支座摩阻力、流水压力及冰压力等。
三、偶然荷载
偶然荷载是指结构在设计使用期内不一定出现,但一旦出现,其值很大,且持续时间很短的荷载。 主要是指地震荷载和船只或漂流物的撞击力。
桥梁分类
根据不同的分类标准可以对桥梁进行不同的划分,这些划分对理解整个桥梁体系是很有帮助的,根据大纲要求,应对以下几种主要的划分方法有所了解,对按结构体系分类要进行重点的学习和掌握。 按结构体系分类 梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥 按跨径分类 特大桥、大桥、中桥、小桥 按桥面位置分类 上承式桥、中承式桥、下承式桥、 按材料分类 木桥、钢桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥。
根据不同的分类标准可以对桥梁进行不同的划分,这些划分对理解整个桥梁体系是很有帮助的,根据大纲要求,应对以下几种主要的划分方法有所了解,对按结构体系分类要进行重点的学习和掌握。
按结构体系分类
梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥 按跨径分类
特大桥、大桥、中桥、小桥 按桥面位置分类
上承式桥、中承式桥、下承式桥、 按材料分类
木桥、钢桥、圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥。 按跨越方式分类
固定式桥、开启桥、浮桥、漫水桥 按施工方法分类
整体施工桥梁、节段施工桥梁
按结构体系分类—
按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点,对桥梁进行分类,以利于把握各种桥梁的基本特点,也是桥梁工程学习的重点之一。以主要的受力构件为基本依据,可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。
梁式桥:主梁为主要承重构件,受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土,
多用于中小跨径桥梁。简支梁桥合理最大跨径约20米,悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70米。
优点:采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。
缺点:结构本身的自重大,约占全部设计荷载的30%至60%,且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。
拱式桥:拱肋为主要承重构件,受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢筋砼,适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有,目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为170米。
优点:跨越能力较大;与钢桥及钢筋砼梁桥相比,可以节省大量钢材和水泥;能耐久,且养护、维修费用少;外型美观;构造较简单,有利于广泛采用。
缺点:由于它是一种推力结构,对地基要求较高;对多孔连续拱桥,为防止一孔破坏而影响全桥,要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力,增加了工程造价;在平原区修拱桥,由于建筑高度较大,使两头的接线工程和桥面纵坡量增大,对行车极为不利。
刚架桥:是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁,支柱与主梁共同受力,受力特点为支柱与主梁刚性连接,在主梁端部产生负弯矩,减少了跨中截面正弯矩,而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼,适宜于中小跨度,常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况,如立交桥、高架桥等。
优点:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量少。
缺点:基础造价较高,钢筋的用量较大,且为超静定结构,会产生次内力。
斜拉桥:梁、索、塔为主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。
优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。
缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。
悬索桥:主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材,适宜于大型及超大型桥梁。 优点:由于主缆采用高强钢材,受力均匀,具有很大的跨越能力。
缺点:整体钢度小,抗风稳定性不佳;需要极大的两端锚锭,费用高,难度大。
按跨径分类—
按跨径分类是一种行业管理的手段,并不反映桥梁工程设计和施工的复杂性。以下是我国公路工程技术标准(JTJ001-97)规定的按跨径划分桥梁的方法。 特大桥:桥梁总长L≥500m,计算跨径L0≥100m。
大桥:桥梁总长100m≤L<500m, 计算跨径40m≤L0<100m。 中桥:桥梁总长30m<L<100m,计算跨径20m≤L0<40m。 小桥:桥梁总长8m≤L≤30m,计算跨径5m≤L0<20m。
桥梁分类 特大桥 大桥 中桥 小桥 多孔跨径总长L(m) 单孔跨径(L0) L≥500m 100m≤L<500m 30m<L<100m 8m≤L≤30m L0≥100m 40m≤L0<100m 20m≤L0<40m 5m≤L0<20m 按桥面位置分类—
上承式桥:桥面布置在桥跨结构上面
下承式桥:桥面布置在桥跨结构下面 中承式桥:桥面布置在桥跨结构中间
按主要承重结构所用的材料—
按主要承重结构所用的材料来划分,有木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝土桥。 木桥
用木料建造的桥梁。木桥的优点是可就地取材,构造简单,制造方便,小跨度多做成梁式桥,大跨度可做成行架桥或拱桥。
其缺点是容易腐朽、养护费用大、消耗木材、且易引起火灾。多用于临时性桥梁或林区桥梁。钢桥
桥跨结构用钢材建造的桥梁。钢材强度高,性能优越,表观密度与容许应力之比值小,故钢桥跨越能力较大。钢桥的构件制
造最合适工业化,运输和安装均较为方便,架设工期较短,破坏后易修复和更换,但钢材易锈蚀,养护困难。 圬工桥
用砖、石或素混凝土建造的桥。这种桥常作成以抗压为主的拱式结构,有砖拱桥、石拱桥和素混凝土拱桥等。由于石料抗压
强度高,且可就地取材,故在公路和铁路桥梁中,以石拱桥用的较多。 钢筋混凝土桥
又称普通钢筋混凝土桥。桥跨结构采用钢筋混凝土建造的桥梁。这种桥梁,沙石骨料可以就地取材,维修简便,行车噪音
小,使用寿命长,并可采用工业化和机械化施工,与钢桥相比,钢材用量与养护费用均较少,但自重大,对于特大跨度的桥
梁,在跨越能力与施工难易度和速度方面,常不及钢桥优越。 预应力钢筋混凝土桥
桥跨结构采用预应力混凝土建造的桥梁。这种桥梁,利用钢筋或钢丝(索)预张力的反力,可使混凝土在受载前预先受压,
在运营阶段不出现拉应力(称全预应力混凝土),或有拉应力而未出现裂缝或控制裂缝在容许宽度内(称部分预应力混凝土)。其优点是:能合理利用高强度混凝土和高强度的钢材,从而可节约钢材,减轻结构自重,增大桥梁的跨越能力;改善
了结构受拉区的工作状态,提高结构的抗裂性,从而可提高结构的刚度和耐久性;在使用荷载阶段,具有较高的承载能力和
疲劳强度;可采用悬臂浇筑法或悬臂拼装法施工,不影响桥下通航或交通;便于装配式混凝土结构的推广。它的不足之处是
施工工艺较复杂、质量要求较 高和需要专门的设备。
按跨越方式分类—
按跨越方式分类,可分为固定式桥梁、开启桥、浮桥、漫水桥等
固定式桥梁指一经建成后各部分构件不再拆装或移动位置的桥梁;漫水桥。 开启桥指上部结构可以移动或转动的桥梁
浮桥指用浮箱或船只等作为水中的浮动支墩,在其上架设贯通的桥面系统以沟通两岸交通的架空建筑物
漫水桥又称过水桥,指洪水期间容许桥面漫水的桥梁 按施工方法分类—
按施工方法分类,混凝土桥梁可分为整体式施工桥梁的和节段式施工桥梁。 整体式
整体式是在桥位上搭脚手架、立模板、然后现浇成为整体式的结构。
节段式节段式是在工厂(或工场、桥头)预制成各种构件,然后运输、吊装就位、拼装成整体结构;或在桥位上采用现代先进施工方法逐段现浇而成整体结构。用于大跨径预应力混凝土悬臂梁桥、T型刚构桥、连续梁桥、拱桥以及斜拉桥、悬索桥的施工。
桥墩构造
桥墩主要可以分为以下几类: 1、 重力式桥墩:
是实体的圬工墩,主要靠自身的重量来平衡外力,从而保证桥墩的强度和稳定。主要用c15或c15以上的片石混凝土浇筑,或用浆砌块石和料石,也可以用混凝土预制块砌筑。优点是整体刚度大,抗倾覆性能以及承重性能都很好;缺点是自重大,不宜做的过大而使桥梁自重加大。 2、 空心式桥墩:
可采用钢筋混凝土或混凝土。优点是节省材料,减轻桥墩的自重,施工速度快,质量好,节省模板支架;缺点是,抵抗流水冲击和水中夹带的泥砂或冰块冲击力的能力差,所以不宜在有上述情况的河流中采用。
3、 桩式墩:
桩式墩是将钻孔桩基础向上延伸作为桥墩的墩身,在桩顶浇筑盖梁。在墩位上的横向可以是一根或多根桩,设置一排桩时叫排桩墩。优点是材料用量经济,施工简便,适合平原地区建桥使用;缺点是跨度不