公路桥

(公路桥概述)

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公路桥 专为高速公路车辆和行人通行而建。 公路桥由钢、钢筋混凝土或木头制成,它被设计用于高达0.8万吨(80,000吨)的重载滚荷,人群。驾驶部分的宽度取决于交通的预期强度和速度以及桥梁的形状和跨度(通常7-21米)人行道至少1米宽。
中文名
公路桥
外文名
Highway bridge
分    类
梁式桥、拱式桥、刚架桥等
依    据
主要的受力构件
学    科
土木工程

目录

公路桥分类

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按用途分类
按用途分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥;
按使用年限分类
按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥;
按结构体系分类
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
1)梁式桥
主梁为主要承重 [1]  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。
2)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,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。
3)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。
4)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。
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。
1)特大桥:桥梁总长L≥500m,计算跨径L0≥100m。
2)大桥:桥梁总长100m≤L<500m, 计算跨径40m≤L0<100m。
3)中桥:桥梁总长30m<L<100m,计算跨径20m≤L0<40m。
4)小桥:桥梁总长8m≤L≤30m,计算跨径5m≤L0<20m。
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
1)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,。
2)开启桥:指上部结构可以移动或转动的桥梁
3)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
4)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。
1)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。
2)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。
按桥面位置分类
1)上承式桥:桥面布置在桥跨结构上面
2)下承式桥:桥面布置在桥跨结构下面
3)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 [2]  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。
1)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。
2)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。
3)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
4)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

公路桥易损性鉴定

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随着桥梁抗震工程 [3]  和震害经验总结的发展公路桥抗震易损性鉴定手段已作过几次修正。这项工作最主要的目的是在现场不经过复杂的计算就可以鉴定出这些公路桥的抗震弱点部位。
通过统计分析,将影响公路桥抗震弱点的因素分两类加以测定研究。将破坏程度按高弱点(A级)、中弱点(B级)、低弱点(C级)分类(如表1所示)。对以前的地震破坏进行分析,确定了影响桥梁地震易损性的15个项目。这15项主要由四种因素组成,即:地面运动烈度;上部结构和基础的结构特性;上部结构抗坍落设施;场地件。每一项又分成几个等级。
表1 地震易损性划分
等级地震破坏易损性破坏度等级
A级高易损性遭遇破坏的概率或破坏度较大5上部结构落梁 4 严重破坏
B级高易损性遭遇破坏的概率或破坏度中等3 中等破坏
C级低易损性遭遇破坏的概率或破坏度较小2轻微破坏 1细微破坏 0无破坏
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参考资料
  • 1.    陈大川,卜良桃. 某公路桥承载力评估分析及加固方法[J]. 中南公路工程,2006,06:85-89.
  • 2.    王成. 公路桥超长群桩的有效桩长研究[J]. 岩土力学,2010,05:1569-1573.
  • 3.    杨海荣,郑琦. 日本公路桥的抗震鉴定和加固[J]. 国外桥梁,1997,02:69-77+82.