《桥梁设计与构造》课件

桥梁设计与构造本课程探索桥梁工程的理论与实践从基础概念到前沿技术，全面掌握桥梁设计精髓桥梁的定义与作用基本概念社会作用跨越障碍物的交通构筑物促进经济发展连接道路系统的关键节点改善交通网络缩短通行时间桥梁的发展历史古代桥梁1石拱桥为主工业革命2钢铁桥梁兴起现代桥梁3混凝土与复合材料未来展望4智能化与可持续发展桥梁的分类方法按结构分类按跨越对象梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥江河桥、山谷桥、海湾桥按用途分类按跨径分类公路桥、铁路桥、人行桥小桥、中桥、大桥、特大桥桥梁的基本组成上部结构桥面系、主梁、拱肋、索系下部结构桥墩、桥台、基础附属结构支座、伸缩缝、栏杆、排水系统桥梁布置与总体设计桥型选择要素跨径布置原则跨越条件均衡受力地质情况经济合理施工条件施工便利经济性能美观和谐整体协调性与环境融合与功能匹配与景观协调桥梁选线与勘察要求选址控制条件交通流量与方向地形地貌分析跨越障碍物最优路径水文地质勘察流速、水位、河床变化地质钻探取样地基承载力检测桥梁结构体系概述静定结构内力计算简单明确超静定结构内力分布均匀结构力学分析内力图、变形计算受力路径优化材料使用经济高效桥梁主要荷载类型永久荷载活荷载偶然荷载自重、预应力车辆、人群、风荷地震、船撞、车撞载气候荷载温度变化、雪荷载荷载组合与设计参数组合类型永久荷载系数活荷载系数设计状态基本组合极限状态

1.2~

1.

351.4正常使用组合正常使用

1.

01.0偶然组合偶然事件

1.

00.7桥梁常用材料及性能C50混凝土强度高强度混凝土应用Q345钢材牌号结构钢常用规格1000碳纤维拉力MPa级抗拉强度100使用寿命年设计使用期限材料耐久性与防护表面防护涂层与包裹抗冻与防渗减少水分侵入钢筋混凝土保护保护层厚度控制材料控制原材料质量标准桥台与桥墩设计重力式桥台肋板式桥台桥墩形式依靠自重抵抗土压力减轻重量提高稳定性柱式、墙式、框架式桥梁基础类型明挖基础桩基础适用于浅埋条件适用于软弱地基沉箱基础沉井基础适用于深水区域适用于水中施工基础设计与施工要点梁桥结构与构造简支梁结构简单，计算明确连续梁跨中弯矩较小，变形均匀刚构梁梁墩整体受力，变形协调梁桥跨径布置设计跨径比例与地形匹配强调结构美感与经济性梁桥的施工工艺预制梁工艺现浇梁工艺工厂化控制质量灵活适应复杂形状现场吊装高效快捷整体性好适合批量生产需要搭设模板支架典型梁桥工程案例港珠澳大桥杭州湾跨海大桥预制梁段拼装技术海上环境预制拼装南京大胜关长江大桥双层铁路公路两用桥拱桥结构与构造石拱桥砌筑工艺，历史悠久混凝土拱桥现代主流，适应性广钢拱桥轻巧美观，跨度大复合拱桥结合多种材料优势拱桥的受力与构造细节主拱圈拱肋吊杆拱上构造/拱桥主要受力构件实腹拱与空腹拱结构将荷载传递至拱圈拱桥适用条件与实例地形条件著名实例谷地两岸稳固赵州桥世界最古老石拱桥-地基承载力高卢沟桥多拱石桥典范-桥下净空要求高悉尼港湾大桥钢拱桥经典-斜拉桥结构体系拉索系统传递主梁荷载至塔主塔承受拉索压力主梁提供行车道路面斜拉桥的设计与构造要点主塔设计拉索布置高度一般为跨径的扇形、平行、半扇形1/5~1/4防腐设计锚固系统拉索保护套管拉索与塔、梁连接PE斜拉桥典型案例国内斜拉桥技术领先全球跨径不断刷新世界纪录悬索桥结构体系主缆吊索锚碇承受全桥主要拉力连接主缆与桥面平衡主缆巨大拉力由数千根钢丝束组成均匀传递荷载地锚或重力锚悬索桥施工工艺先导索架设建立两岸联系主缆架设空中纺织钢丝束吊索安装按设计间距固定桥面吊装逐段平衡安装世界著名悬索桥案例刚架桥与体系创新刚架结构原理箱型断面梁墩固结抗扭刚度大整体协同受力受力合理减小跨中弯矩内部空间可利用板式断面施工简便造价较低适合中小跨径行车道与人行道桥梁设计车行桥设计标准人行桥设计特点非机动车桥设计荷载高美学要求高荷载适中桥梁伸缩装置板式伸缩缝梳齿式伸缩缝模数式伸缩缝适用于变形量小的桥梁适用于大位移适用于多跨连续梁支座类型与构造固定支座活动支座球型盆式支座/约束水平位移允许水平移动承载力大允许转动适应温度变形允许多向转动传递水平力单向或多向滑动耐久性好桥面防水与排水设计铺装系统防水层沥青混凝土面层改性沥青卷材SBS排水沟泄水孔纵向横向坡度按间距均匀布置2%

1.5%桥梁抗震设计8100抗震设防烈度位移约束百分比设计地震加速度限制地震响应50隔震支座减震降低地震力传递桥梁防风与抗倾覆风致振动涡激、颤振、驰振气动稳定性断面形状优化抗风措施阻尼器、导流板桥梁健康监测技术传感器类型监测系统应变片数据采集加速度计传输网络位移计分析软件GPS预警机制安全阈值设定实时监控自动报警桥梁检测与养护原则日常巡检每周进行外观检查定期检测每年进行结构检测小修保养局部问题及时修复大修加固年进行一次全面加固5-8桥梁加固与改造针对性解决结构问题提升承载能力和耐久性现代桥梁新材料应用高性能混凝土碳纤维增强材料新型钢材强度等级抗拉强度高高强度C60-C80高耐久性重量轻良好韧性低收缩率耐腐蚀抗疲劳性能优桥梁与数字化设计BIM三维设计精确建模碰撞检查优化布局工程量统计精确计算施工模拟预见问题工厂化与装配式桥梁施工工厂化生产构件运输现场拼装精确尺寸控制专用设备转运快速精准安装施工安全与环境保护安全管理安全培训与防护措施环境保护减少噪音与水土污染资源回收建筑废料循环利用水资源保护施工废水处理系统桥梁工程经济分析桥梁美学与景观设计结构美力学与形式美的统一环境融合与周围景观协调统一照明设计夜景照明突显轮廓细节处理栏杆、附属设施美化世界桥梁科技发展前沿超大跨径挑战智能桥梁发展绿色桥梁理念米跨径悬索桥自感知环保材料3000新材料应用自诊断能源自给极端环境下结构解决方案自修复材料可持续设计中国桥梁工程技术成果跨海桥梁群体领先全球高铁桥梁技术世界一流桥梁设计常见问题与误区荷载估计不足温度影响忽视忽视交通增长趋势变形约束导致开裂细部构造忽视防水设计不当影响使用性能加速结构材料劣化桥梁设计思维与创新能力培养创新思维突破常规解决方案多学科协同结构、材料、施工融合基础理论力学与数学分析能力总结与课程回顾理论基础设计方法施工技术力学体系与结构原理各类桥型设计要点各类桥梁施工工艺检测养护全寿命周期管理讨论与答疑经验交流问题解答成果展示实践案例分析讨论针对性解决疑难学生设计作品点评。