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桥梁工程
土木工程桥梁与隧道工程之桥梁工程知识总结，包括桥面系与支座、简支梁桥结构与施工、简支梁桥计算、预应力连续混凝土梁桥与连续刚构桥等内容。
编辑于2022-04-02 22:28:05- 桥梁工程
- 土木工程桥梁与隧道工程
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桥梁工程
概论
桥梁组成
上部结构
桥面铺装
路面
人行道
桥面系
纵梁
横梁
承重结构
主梁
联结构造
横隔梁
下部结构
桥墩
桥台
基础
支座
桥梁按结构分类
梁桥
竖向结构下无水平反力，以受弯为主
拱桥
在竖向荷载作用下桥墩，桥台受水平推力 水平推力显著抵消荷载在拱圈内引起的弯矩作用
刚构桥
竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱脚处存在水平反力
悬索桥
主缆采用高强度钢丝，充分发挥其受拉性能， 桥塔承受索缆通过索鞍传来的竖向荷载和水平荷载 以及加劲梁支撑在塔身上的反力，并将各种荷载传到下部的塔蹲和基础
斜拉桥
由承压的塔，受拉的索，受压弯的梁体组合起来的结构体系
桥梁设计程序
前期研究
预可行性研究
建设上的必要性
经济上的合理性
撰写项目建议书
工程立项
工程可行性研究
工程上和投资上的可行性
设计任务书
方案比选
三阶段设计
初步设计
桥梁总体规划
求出概算指标
技术设计
施工设计
绘制施工详图
编制施工组织设计
施工预算
水文情况调查
桥梁设计基本原则
安全
耐久
适用
环保
经济
美观
桥平面布置，纵横断面设计
平面布置
桥服从路
纵断面设计
确定桥梁总跨径
桥梁分孔
最经济的分孔原则：使上下部结构造假之和趋于最低
桥道的高程
桥下净空➕建筑高度等=桥道高程 通航净空：桥孔中垂直于水流方向所规定的空间界限，任何结构或航运设施均不得伸入其内
桥上，桥头引道，纵坡
基础埋深
深基础桥梁跨径小，浅基础桥梁跨径大
横断面设计
确定桥面宽度
人行道
车道
桥跨结构横截面布置
桥梁所受作用
作用
直接施加于结构上的力（直接作用，荷载）， 引起结构变形的原因（间接作用）
永久作用
设计基准期内始终存在，且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用
可变作用
设计基准期内，量值随时间变化，且变化值与平均值相比不可忽略不计的作用
汽车冲击力：车辆高速驶过桥梁时，由于桥面的 不平整，车轮不圆，发动机抖动等原因，使桥梁结构引起振动，振幅大小与桥梁结构的阻尼大小，共振时间的长短有关
汽车离心力：车辆在弯道行驶时，产生的惯性力
土侧压力：汽车荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起土侧压力
制动力：汽车在桥上刹车时为克服其惯性力在车轮与路面之间发生滑动摩擦力
偶然作用
设计基准期内不一定出现，一旦出现量值会很大，持续时间很短的作用（撞击作用）
地震作用
一种特殊的偶然作用，对地面构造物的破坏具有突发性，严重性
作用效应的组合
组合的原则
在结构上可能同时出现的作用，进行组合
可变作用产生有利影响时，不进行组合
施工阶段的作用组合，结构上的施工人员和施工机具作为可变作用加以考虑
多个偶然作用不同时组合
地震作用不与偶然作用同时组合
设计状况
持久状况
承载能力极限状态➕正常使用极限状态
短暂状况
承载能力极限状态
偶然状况
承载能力极限状态
地震状况
承载能力极限状态
承载能力极限状态作用组合
含义：桥涵结构或构件达到最大承载能力，不适于继续承载的状态
基本组合：永久作用设计值➕可变作用设计值
偶然组合：永久作用标准值➕可变作用准永久值➕一种偶然作用设计值
地震组合
正常使用极限状态作用组合
含义：桥涵结构或构件达到正常使用耐久性能的某项规定性能的状态
频遇组合：永久作用标准值➕汽车荷载频遇值➕其他可变作用准永久值
准永久组合：永久作用标准值➕可变作用准永久值
桥面系与支座
桥面构造
行车道铺装
作用：保护桥梁主体结构，承受车轮直接磨损，防止主梁遭受雨水侵蚀，对车轮集中荷载起分布作用
桥面铺装下设防水层，避免钢筋锈蚀
排水防水系统
桥面积水：不利于行车，行人安全，钢筋混凝土结构不宜受时而湿润，时而干燥的交替作用，湿润后的水分，如果因严寒结冰，会导致混凝土发生冻胀破坏，水分侵蚀使钢筋锈蚀。
设置纵坡
降低墩台高程
将墩顶做成倾斜的双向纵坡
纵坡大于2%，桥长小于50m，不设排水管
纵坡大于2%，桥长大于50m，每隔12～15m设一个排水管
纵坡小于2%，每隔6～8m设一个排水管
高速公路，一级公路，4～5m设一个排水管
设置横坡
控制墩台顶部高程，使桥梁上部双向倾斜，铺装层等厚度
直接在行车道板上，铺设厚度变化的混凝土三角垫层
通过支座垫石高度变化形成双向倾斜
通过行车道板做成倾斜面
人行道
栏杆，护栏
照明系统
伸缩缝
使用要求（伸缩缝处栏杆与桥面铺装应该断开）
1.保证结构温度变化引起的变形
2.车辆驶过时平顺，不打滑，无突跳
3.具有安全排水防水构造，防止雨水侵蚀，垃圾阻塞。
伸缩缝的选择
伸缩量
车辆荷载
交通量
无缝梁桥
整体式桥台桥梁
构造：由柔性桩基础和上部结构整体浇筑
原理：1.台后填土吸收地震时桥梁振动的能量，减轻地震破坏作用。 2.桥梁整体性强，提高了抵抗洪水横向冲击的作用。
半整体式桥台桥梁
构造：由刚性基础和上部结构浇筑
原理：对刚性桥台和梁体采用零弯矩连接，通过上部结构端部转动和微小水平变位，实现温度变化引起的伸缩变形传到台后填土中，适用于旧桥改造
零弯矩：只传递轴力和剪力，不传递弯矩
桥面板
作用：组成行车平面，直接承受车辆轮压，将车辆荷载传递给主结构
分类
简支板
连续板
悬臂板
铰接板
单向板：长边/短边>2（荷载沿短边方向传播）
单向板的有效分布宽度
悬臂板的有效分布宽度
多跨连续单向板的内力
对于弯矩：先算出一个跨度相同的简支板在恒载，活载作用下的跨中弯矩，乘以偏安全的经验系数修正，求得支点处和跨中截面设计弯矩
对于剪力：不考虑板和主梁的弹性固结，荷载靠近板肋边缘布置。
支座
功能：将上部结构承受的各种荷载传递给墩台，适应桥梁上部结构的变形。
按变位可能性分类
固定支座
布置方式
对于桥跨结构，使梁的下缘在制动力作用下受拉
对于桥墩，让制动力的方向指向桥墩中心
对于桥台，让制动力的方向指向堤岸
单向活动支座
多向活动支座
按材料分类
简易支座
概念：在梁底和墩台顶面设置垫层支撑上部结构
窄桥：一端为固定支座，另一端为纵向活动支座
宽桥：固定墩上设置一个固定支座，相邻支座为横向活动支座，活动墩上设置一个纵向活动支座，其余为多向活动支座
支座位移
横向位移
温度改变
混凝土收缩
徐变
下部结构横向位移
斜桥和弯桥弯扭耦合作用
纵向位移
温度改变
混凝土收缩
徐变
活载作用下梁体下翼缘伸长
下部结构纵向位移
钢支座
钢筋混凝土支座
橡胶支座
概念：适应任意方向变形，消减上下部结构的动力作用，有利于抗震。
活动机理：利用橡胶的不均匀弹性压缩实现转角，利用剪切变形实现水平位移
减震抗拉支座
活动机理：利用柔性支承延长结构周期，利用材料的特性耗能，减小地震对结构的破坏
按结构形式分类
弧形支座
摇轴支座
板式橡胶支座
四氟板式橡胶支座
活动机理：在橡胶板顶面贴一片聚四氟乙烯板，在板与梁底之前垫上一块光滑不锈钢薄板，由于聚四氟乙烯板与不锈钢板之间摩擦系数极小，利用其滑动满足支座位移需要
盆式橡胶支座
概念：将素橡胶置于圆形钢盆内加强橡胶，橡胶受压后受钢盆约束处于三向受压状态
活动机理：利用橡胶的内外压缩差实现转动
球形支座
活动机理：利用球冠形钢衬板（碗形）的旋转，实现支座在任意方向的转动
简支梁桥结构与施工
从截面形式划分
板桥：构造简单，施工方便
整体式现浇板
装配式预制板
实心板
空心板
横隔板连接
企口混凝土铰接
钢板焊接连接
肋梁桥：在板截面基础上，提高截面高度，挖去大面积下缘受拉区混凝土，提高截面效率，降低自重
优点：对于梁肋高的肋梁桥来说，由于混凝土抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大，因此肋梁桥具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。
横隔梁
作用：保证各根主梁相互连接成整体，横隔梁刚度越大，桥梁整体性越好，在荷载作用下各主梁能更好地共同工作。
预应力筋
纵向布置：跨中位置靠近梁的下缘布置，对混凝土下缘施加压应力来抵消拉应力
锚固：遵循分散，均匀的原则，尽量减小局部应力
箱形梁桥：提供了能承受正，负弯矩的混凝土受压区，抗弯抗扭能力强
钢-混凝土组合梁
钢梁：主要承受拉力
钢板梁
钢箱梁
混凝土桥面板
现浇混凝土板
预制混凝土板
装配一整体式组合板：预应力混凝土模版上现浇混凝土。
剪力键
设置在钢梁上翼缘顶面，主要作用是承受钢梁和混凝土翼缘板之间的纵向剪力，抵抗两者间相对滑移，保证混凝土桥面板与钢梁共同作用。
剪力滞后
组合梁抵抗弯矩时，存在剪力滞后现象，混凝土板受压区呈现中间大两边小的不均匀现象，故经常将组合梁等效成具有一定宽度的T梁，这个宽度也叫混凝土板有效宽度
桥墩
重力式桥墩
概念：靠自身质量平衡外力保持稳定，可不用钢筋
墩帽：位于桥墩顶部，把桥梁支座传来的集中力，均匀分散的传给墩身
墩身
基础
轻型桥墩
空心式墩
柔性墩
传统简支梁一端设固定支座，一端设活动支座。在顺桥向，桥梁墩台的水平联系被完全隔断，各桥墩单独承担桥上传来的制动力或牵引力，为抵抗水平力作用，桥墩截面不得不做得较大。
为充分发挥墩台承载能力，让各墩台具有不同的抗剪刚度，用梁使其连接在一起。
实验表明：作用在桥梁上的水平力按各墩台的抗剪刚度进行分配，因此柔性墩的水平力小，桥台的水平力大。
柱式墩
桥台
重力式桥台
概念：靠自重平衡台后土压力
台帽
支承桥跨结构
台身
支承台帽，支挡路堤填土
基础
子主题
框架桥台
轻型桥台
特点：利用结构本身的抗弯能力减少圬工体积使桥台轻型化。
组合桥台
特点：使桥台结构本身承受桥跨结构传来的竖向力和水平力，台后土压力由其他结构承受
重力式墩台计算
桥墩荷载组合
（1）在桥墩各截面上可能产生最大竖向力的组合
（2）在桥墩顺桥向各截面上可能产生的最大偏心和最大弯矩的状况组合
（3）在桥墩横桥向各截面上可能产生最大偏心和最大弯矩的状况组合
桥台荷载组合
（1）台后布置活载，桥上无活载
（2）桥上满布活载，台后无活载
（3）桥上，台后同时满布活载
重力式桥梁墩台设计过程
1⃣️确定墩台形式及拟定尺寸
2⃣️确定各项外力，进行最不利荷载组合
3⃣️选取验算截面和验算内容
截面强度验算
强度验算：通常选在墩台身底面与截面突变处
截面合力偏心距验算
墩台稳定性验算
纵向挠曲稳定性验算
墩台整体稳定性验算
抗倾覆稳定性验算
抗滑稳定性验算
相邻墩台均匀沉降差验算
4⃣️计算各截面内力，进行验算
简支梁桥施工
就地现浇法（中小梁桥）
特点：直接在主梁下部搭设支架作为工作平台，在其上支模板，浇筑梁体
优点：不需要大型吊装设备，预制场地，梁体结构横桥向的主筋不用中断，结构整体性好
缺点：需要大量的模板和支架
预制安装法（大型桥梁）
特点：将桥跨结构划分成若干独立构件，在预制场地进行预制，运到桥孔处进行安装
优点：上下部结构可以同时施工，缩短工期。 局部质量容易控制，节省支架，模板。
缺点：需要大型的起吊运输设备，构件与构件之间存在拼接缝，整体性差。
先张法制作工艺：在浇筑混凝土之前先进行预应力筋的张拉，并将其临时固定在张拉台座上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度时，逐渐放松预应力筋，利用钢筋回缩与混凝土之间的黏结作用，使构件获得预应力。
后张法制作工艺：先浇筑混凝土梁体，同时要在混凝土内预留孔道，以便预应力筋穿入，完成混凝土养护和拆模之后，将制备好的预应力筋穿入孔道，完成张拉，在孔道内灌浆，避免产生缝隙。
施工工艺流程
1⃣️支立模板，支架
支架的预拱度：为了使上部结构在卸架后能获得满意的设计外形，在设计时设置一定数值的预拱度。
2⃣️钢筋骨架成型
3⃣️浇筑及振捣混凝土
4⃣️养护及拆除模板
简支梁桥计算
横向荷载分布原理（主要针对活载）
活载使用半波正弦荷载的合理性（铰接板法）： 对于挠度，无论是均布荷载还是跨中作用的集中荷载，将任意荷载转化为傅立叶级数，取傅立叶级数首项，即半波正弦荷载时，所求得的跨中挠度值与理论解相比相差不大。 对于弯矩，跨中作用集中荷载时，考虑到实际计算时有许多车轮沿桥跨分布，误差较小。
杠杆原理法基本假定：把横向结构视作在主梁上断开而简支在其上的简支梁
用于横向联结弱的梁桥，支点处反力，主梁弯矩与剪力，当荷载靠近支点时偏安全地采用杠杆原理法计算荷载横向分布系数
铰接梁法基本假定：假定竖向荷载作用下，铰缝内只传递竖向剪力
适用于铰接板和横向联系弱的T梁桥
刚接梁法基本假定：在接缝处考虑赘余弯矩的铰接梁法，铰缝内传递剪力和弯矩。
适用于横向联系强的T梁桥
刚性横梁法基本假定：中间横梁像一根刚度无穷大的刚性梁一样保持直线形状
适用于横梁刚度大的窄桥
修正刚性梁法基本假定：考虑主梁抗扭刚度的刚性横梁法
比拟正交异性板法将主梁和横隔梁的刚度换算成两向刚度不同的比拟弹性平板来求解
适用于横梁刚度小的宽桥
荷载横向分布系数沿桥跨方向的变化P170
预应力连续混凝土梁桥与连续刚构桥
施工方法
有支架法：在一联施工完成后，整联卸落支架，结构在施工中不存在体系转换，不产生恒载徐变次内力。
搭设支架
立模
绑扎钢筋
布置预应力孔道
现浇混凝土
张拉预应力
落架
移架
连续钢拱桥与连续混凝土梁桥的区别：是否墩梁固结而没有支座
无支架法：施工中要进行体系转换，恒载作用下产生徐变次内力。
整体施工法：将整根连续梁分段预制，然后用各种安装方法将预制构件安装至墩，台或临时支架上，再现浇混凝土，最后张拉预应力筋，时梁连成整体
老化系数：在结构次内力作用下，徐变因混凝土老化逐渐衰弱的折减系数。
悬臂施工法：施工从桥中间开始，按对称方式逐步接长，悬臂出梁段直到合龙。
悬臂浇筑：采用挂篮等设备，在0号块浇筑混凝土，张拉预应力筋，前移挂篮，继续下一阶段施工
悬臂拼装：采用吊机等设备吊装预先制成的梁段块件，张拉预应力筋，前移吊机，继续下一阶段施工
优点：施工支架，临时设备少，不影响桥下通航，通车，不受季节，河道水位影响，跨径大。
移动模架施工
目的：现浇预应力混凝土桥梁施工的快速化和省力化
基本构思：将支架和模板支承在承载梁上，在桥跨内现浇施工，等混凝土达到一定强度时脱模，再将整体模架前移至下一个梁段施工。
顶推施工：在桥台后开辟预制场地，分节段浇筑或拼装混凝土梁，用纵向预应力筋连成整体，通过水平液压千斤顶施加推力，借助不锈钢板和聚四氟乙烯板制成的滑动装置，将梁逐段向前推进，到指定位置后落梁，更换正式支座。（适用于等截面梁）
箱形截面
构造：箱形截面除了梁肋和上部翼缘板外，底部也有扩展的底板，提供了能承受正负弯矩的混凝土受压区。
特点：能获得较大的抗弯惯性矩，抗扭刚度也较大，在偏心活载作用下各梁肋受力均匀。
适用于大跨度桥梁的原因： 1⃣️箱梁截面的顶板和底板能承受正负弯矩 2⃣️箱梁腹板能承受弯矩剪应力及抗扭剪应力引起的主拉应力 3⃣️腹板和顶，底板结合处设置梗腋
梗腋作用
提高截面的抗扭抗弯刚度
减少扭转剪应力和畸变应力
减少次内力
提供布置预应力筋的空间
减少了顶底板横向宽度
箱梁截面受力特点：恒载为对称作用，使箱梁发生弯曲；车辆活载为偏心作用，使箱梁发生扭转。
产生扭转的原因
1⃣️支承条件的约束
2⃣️受扭时截面形状及其沿梁纵向的变化不一致
畸变（扭转变形）
活载内力增大系数
原理：箱梁截面横向刚度和抗扭刚度大，在荷载作用下梁发生变形时，可以认为横截面保持原来形状不变，箱梁各腹板挠度也呈直线规律。
方法：将箱梁腹板看成等截面梁肋，按修正偏压法求出活载偏心作用下腹板荷载分配系数，乘以腹板总数，得到箱梁截面活载内力增大系数。
预应力筋
纵向力筋：沿桥跨方向布置的主筋
横向力筋：加强横向结构联系，增加悬臂板抗弯能力，多采用钢绞线。
竖向力筋：提高截面抗剪能力，多采用高强度精轧螺纹钢筋。
计算恒载弯矩步骤
T构
边跨合龙，混凝土未凝固前
边跨合龙，混凝土凝固后
拆除墩顶临时固结
中跨合龙，混凝土未凝固前
中跨合龙，混凝土凝固后
预应力混凝土连续梁次内力
内因：预加力，基础沉降，温度变化引起的附加内力
外因：混凝土徐变收缩，结构体系转换引起的附加内力
混凝土收缩变形：混凝土构件在没有任何荷载作用的情况下，随时间变化发生缓慢的变形，主要由于干燥过程中水分蒸发和碳化过程中体积的变化。
混凝土徐变：混凝土作为黏弹性体，在长期荷载作用下，由荷载引起的瞬时弹性变形随时间增加缓慢增加的那部分。
年温差温度内力：气温随季节发生周期性变化对结构所起的作用
对无水平约束的结构（简支梁，连续梁）：年温差只引起结构均匀伸缩，不产生温度次内力。
对有水平约束的结构（连续钢构，拱桥）：年温差引起结构内温度次内力。
局部温差应力：日照温差
连续梁桥跨间距对桥面稳定性的影响：温度变化和支座位移的影响下，桥跨过长，产生的次内力容易引起开裂的问题，一般设置3～5联一跨。
弯，斜梁桥与立交桥
弯梁桥
定义：承重结构为梁式结构，桥梁轴线在平面上呈曲线的桥
受力特点： 1⃣️在结构自重作用下，弯梁桥外边缘挠度大雨内边缘挠度。 2⃣️在自重和外荷载作用下，梁截面在产生弯矩的同时，必然伴随产生耦合扭矩，即弯一扭耦合作用。 3⃣️对于两端有抗扭支座的弯梁桥，外弧侧支座反力一般大于内弧侧。
变形特点： 1⃣️温度变化和混凝土收缩引起的水平位移，属于弧线膨胀或缩短的位移，圆心角不变，曲率半径增大 2⃣️预加应力和混凝土徐变引起的水平位移，属于切线方向的位移，曲率半径不变，圆心角变化 3⃣️弯梁桥的爬移，转动中心不在中轴线上，由附加应力引起轴向位移的同时伴随横向位移，横向位移长期累积后形成爬移。
爬移的解决办法：在墩台上设置限制侧向位移的构造
超高：抵消车辆在圆曲线路段上行驶时产生的离心力，设置外侧高于内侧的横坡
支座脱空，桥跨结构侧倾
成因： 弯梁桥重心在杆轴两端连线外，荷载作用下桥跨结构会产生扭矩，当布置的抗扭支座不合理时，发生结构侧倾，支座脱空
处理措施： 1⃣️调整边跨与中跨比例 2⃣️设置端横梁压重，增大支座间横向距离，增加抗扭力拒 3⃣️设置预偏心 4⃣️限制跨数不宜过长 5⃣️合理布置支座，尽量在每个墩台双点支撑
预应力筋布置特点
预配索
移动抗弯预应力筋，抵消外扭矩
计算剩余扭矩和剩余剪力，配置局部预应力筋和普通钢筋
全桥预应力效应检验
斜梁桥
定义：桥梁上部结构的轴线与桥墩桥台的的支撑线不垂直
表征倾斜度的方法： 1⃣️梁轴中心线与支承线构成的夹角 2⃣️梁轴中心线与支承线的垂线构成的夹角
受力特点： 1⃣️斜板在支承边上的反力不均匀，钝角处的反力比正板大，锐角处的反力比正板小 2⃣️斜板荷载向支承边最短的距离传递 3⃣️钝角处产生负弯矩 4⃣️斜板最大纵向弯矩比正板小，横向弯矩比正板大 5⃣️斜板锐角处有翘起的趋势，固定时产生扭矩
斜桥的爬移： 由附加应力产生时，斜桥在支座处产生支座反力，由于转动中心不在桥轴内，这些反力会产生不平衡扭矩，引起斜桥爬移。 在外荷载作用下，如果这些外荷载合力不通过转动中心，也会引起斜桥的爬移
斜板桥钢筋布置特点（斜交角>15度）
1⃣️当桥梁宽度较大时（l<=1.3b），板中央纵向钢筋垂直于支承边布置，边缘纵向钢筋平行于自由边布置，横向钢筋平行于支承边布置。
2⃣️为抵抗自由边扭矩，在距离自由边一倍板厚范围内设置加强箍筋。
3⃣️当梁宽较小，为窄桥时，纵向钢筋平行于自由边布置，横向钢筋，跨中垂直于自由边布置，两端平行于支承边布置。
4⃣️在钝角顶面，在钝角平分线的垂直方向设置抵抗负弯矩的钢筋。
5⃣️在钝角底面，平行于钝角平分线方向设置附加钢筋，承担支座反力。
立交桥
分离式立交：相交道路互相跨越，相交道路上的车辆不能转换道路
互通式立交：相交的道路上的车辆可以通过一定的连接道路（匝道）实现转移
半互通式立交：只有部分方向的车辆可以实现转移的立交形式
拱桥结构与施工
拱上建筑：上承式桥面结构与联合构造
实腹式拱桥：桥面系与主拱之间采用实体填料连接
空腹式拱桥：桥面系与主拱之间采用结构连接
净跨径（标准跨径）：每孔跨径两个拱脚截面最低点的水平距离
净矢高：拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之间连线的垂直距离
矢跨比：净矢高与净跨径之比
内力影响：三铰拱在竖直荷载内力作用下产生水平反力，引起了拱内出现轴力，同时降低了弯矩和剪力。
分类
按拱上建筑
实腹拱
空腹拱
按行车道位置
上承式：由主拱圈和拱上建筑组成
中承式
下承式：拱肋，横向联系，悬吊结构组成，一般无推力，运用于基础较差的拱桥中。
按结构体系划分
简单体系拱：只有主拱圈受压，有推力拱，拱的水平推力直接由墩台或基础承受。
三铰拱：属于外部静定，不产生附加应力，地质条件不良时可以采用。
两铰拱
无铰拱
组合体系拱：桥面系的纵梁和主拱圈共同承受推力
无推力的组合体系梁桥：外部静定，内部超静定
柔杆刚拱：系杆拱
刚杆柔拱：朗格尔拱
刚杆刚拱：洛泽拱
有推力的组合体系梁桥
按主拱截面形式划分
板拱
肋拱
双曲拱：主拱圈在纵向为曲线拱，且横截面上的拱波也为曲线形，化整为零进行预制，集零为整形成主拱圈。
箱拱：抗弯截面惯性矩大
钢拱：抛物线为拱轴线，用钢圆管作拱肋，钢圆管各向同性，有较好的抗腐蚀性能，有利于提高拱的抗风横向稳定性。
钢管混凝土拱力学特征：管内混凝土受到钢管约束，承受轴向压力发生膨胀时，受到限制处于三向受压状态，具有更大的承载能力和变形能力。
施工方法“先梁后拱”：需要较强的系梁，在梁拱形成联合作用之前，结构不承受外力，荷载由系梁承担。
施工方法“先拱后梁”：需要拱肋本身具有较强的刚度和稳定性，在梁拱整体形成之前，荷载完全由主拱肋承担，主拱肋在施工过程中增加了附加应力。
拱桥施工
支架法
常用的脱架方法：使主拱产生反向挠度，将拱与支架分离开，降低拆架过程中可能产生的弯矩。
卸架程序： 小跨径拱圈，从拱顶开始，逐次向拱脚对称卸架。 大跨径拱圈，从两边1/4处，逐次向拱脚，拱顶均匀卸落。
劲性骨架施工
含义：拱圈混凝土达到设计强度之后，在后续施工过程中，劲性骨架可作为结构的一部分共同受力
分环：将拱圈截面分为几个部分浇筑
分段：将拱肋在纵桥向分为几个阶段施工
转体施工：将桥梁结构在非设计轴线位置制作，成型后通过转体就位
悬臂施工
拱桥设计与计算
拱的高程
桥面高程
拱顶底面高程
起拱线高程
基础底面高程
矢跨比
跨径相同时，矢高越小，拱的水平推力越大，拱圈内轴力大，弯矩减小，对拱身受力有利，对墩台基础受力不利。 同时对于无铰拱，在温度变化，支座移动等因素下产生附加应力，矢跨比越小，附加应力越大。
拱轴线选择
在某种荷载作用下，任意截面的弯矩均为零，拱为纯压拱，此时的拱轴线为合理拱轴线。
均布荷载的合理拱轴线：二次抛物线
荷载集度随高度变化的合理拱轴线：悬链线
均布径向荷载的合理拱轴线：圆弧线
稳定性验算
失稳形态
横向（面外）稳定验算：将拱圈等效成梁柱，计算分支点临界荷载验算横向稳定。
纵向（面内）稳定验算：将拱圈或拱肋换算为相当稳定计算长度的压杆，通过压杆抗压承载力验算纵向稳定。
失稳时发生平衡分支
分支点失稳：结构上的荷载达到临界值时，从一种平衡状态转向另一种平衡状态
极值点失稳：结构沿着初始的平衡状态，随荷载增大其非线性不断增大，最后丧失承载能力
空腹式悬链线拱
五点重合法确定m：拱轴线在拱顶，L/4截面，拱脚，与三铰拱恒载压力线重合
拱轴系数m：悬链线拱桥的特征值，m反应拱轴曲率大小，m大于等于1，m越大，承载能力和稳定性越强
弹性压缩影响：恒载内力计算时，拱并非绝对刚性，主拱圈在轴向压力作用下，将发生弹性压缩变形，拱轴要缩短，会在无铰拱中产生弯矩和剪力。
裸拱内力计算
采用早脱架施工，无支架施工的拱桥需要进行裸拱内力计算
早脱架施工：拱圈合龙达到一定强度后就卸落拱架
降低拱轴系数m的原因：在裸拱自重作用下，拱顶拱脚一般都产生正弯矩，拱轴线的m与裸拱的m相差越多，拱顶，拱脚的正弯矩就越大，采用无支架施工或者早脱架施工时，降低拱轴系数
拱桥低温合龙：温度升高，拱内产生压力，拱顶处产生负弯矩，拱脚处产生正弯矩，对于拱桥的拱顶拱脚截面有利，温度降低时，对拱顶拱脚截面不利，为了降低温度降低带来的不利影响，选择低温合龙。
悬索桥
主缆（主要受力构件）
重力刚度：主缆的几何形状由外力作用下的平衡条件决定，当恒载足够大时，由恒载决定的几何形状不会因为活载改变，桥就有了重力刚度
地锚式悬索桥：主缆锚固在锚碇上
确定锚索倾角的原则：使主索与锚索的拉力相等或接近
自锚式悬索桥：主缆锚固在加劲梁上
特点：抗弯刚度小，抗拉刚度大
加劲梁
塔柱
作用：支承主缆
刚性塔
柔性塔：大跨径桥梁经常采用，压弯扭共同作用塔身，以受压为主。
摆柱塔
鞍座
主鞍：设置在塔顶，将主缆荷载传递给塔柱
副鞍：改变主缆在竖直面内的方向
展索鞍：在锚碇处，主缆散开成丝股，且散开的同时有向下的转角。
作用： 1⃣️改变缆索方向 2⃣️把主缆的丝股在水平和竖直方向分开，将其引入个字锚固位置
锚碇：固定主缆的端头，防止其移动
前锚
后锚
吊索：加劲梁上的活载和恒载通过吊索传递给主缆
地锚式悬索桥施工步骤
1⃣️修建基础，锚碇，桥塔
2⃣️搭设猫道，架设主缆
猫道：位于主缆之下，沿着主缆设置，让进行主缆作业的工人有立足之处的脚手架。
3⃣️安装吊索，拼装加劲梁
斜拉桥
概念
构造特点：将斜拉索两端分别锚固于塔和梁上，形成主梁，索塔，斜拉索共同承载的结构体系
受力特点：不需要巨大的锚碇，拉索对梁具有弹性支撑作用，提高了它的跨越能力。
由主梁，斜塔，斜拉索三个部分构成
改善斜拉桥受力性能的方法
1⃣️边跨跨度较大时，设置辅助墩或者增大桥塔刚度 2⃣️边跨跨度较小时，拉索对称布置在桥塔两侧 3⃣️不能对称布置拉索且边跨跨径较小时，梁端局部压重或采用自重大的混凝土主梁结构，边跨布置辅助墩
塔梁结合方式
漂浮体系：塔墩固结，塔梁分离，无竖向支撑，顺桥向变形不受约束，主梁水平荷载不直接传递到索塔。
优点：索塔在顺桥向负担小，主梁弯矩分布均匀，结构纵向周期长，可以减轻地震作用
缺点：结构刚度小，顺桥向变形大，施工期间稳定性差。
半漂浮体系（支撑体系）：塔墩固结，塔梁分离，有竖向支撑
优点：结构刚度大
缺点：刚度较大的支点，会出现较大的负弯矩
塔梁固结体系：塔梁固结，墩和梁之间铰接
优点：索塔弯矩小，主梁受力均匀，受到的附加应力小
缺点：结构刚度小，荷载作用下变形较大
刚构体系：塔，墩，梁三者固结
优点：结构刚度大，变形小
缺点：支点处主梁弯矩大，受到的附加应力大
主梁上拉索锚固方式
自锚式结构体系：全部拉索锚固在主梁上，主梁为轴向受压结构。
地锚式结构体系：边跨拉索锚固在锚碇上，主梁受拉
部分地锚式结构体系：
拉索的布置方式
索面数量
单索面
双索面
多索面
顺桥向布置形式
辐射形
优点：拉索倾角大，荷载传递效率高，有利于降低主梁承受轴向力
缺点：塔顶锚固过于集中
扇形
将锚固分散到一定范围内，索力传递最合理。
竖琴形
优点：视觉效果好
缺点：荷载传递效率低
预张拉：避免拉索在拉伸时，因截面紧缩而伸长引起的预应力损失
拉索与索塔的联结
固定:现代桥梁最常采用的方式
滚动
摆动
索塔上拉索锚固方式
交错锚固：塔柱为实心截面时采用，使锚固区混凝土主要受压，避免结构拉裂，无需施加预应力
非交错锚固：塔柱为箱形截面时采用，为抵消两侧拉索产生的混凝土拉应力，对箱室施加预应力
钢锚箱锚固：用钢材和混凝土共同承受拉力
拉索的减振措施
气动控制法：将拉索表面进行非光滑处理，使气流经过拉索表面时，形成湍流，避免激涡共振，阻碍雨线生成，发生风雨振。
阻尼减振法：增加结构的阻尼，降低拉索的振幅
改变结构动力特性法：将不同拉索间用辅助索相互连接，改变拉索振动频率，达到减振的目的。
正交异性板：钢桥面板下同时布设纵向和横向，加劲肋，使得桥面板在两个方向的抗弯惯性矩不同。
等效弹性模量：将索的克服垂度的伸长量等效成弹性伸长。