第三節(jié) 橋梁與涵洞工程
1 橋梁的組成分類
1.1 橋梁的基本組成部分
1.1.1 上部結(jié)構(gòu)(也稱橋跨結(jié)構(gòu))
一般包括橋面構(gòu)造(行車道、人行道、欄桿等)、橋梁跨越部分的承載結(jié)構(gòu)和橋梁支座。
1.1.2 下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)是指橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置在地基上用以支承橋跨結(jié)構(gòu)，將其荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分。一般包括橋墩、橋臺(tái)及墩臺(tái)基礎(chǔ)。
1.2 橋梁的分類
1.2.1 根據(jù)橋梁主跨結(jié)構(gòu)所用材料，橋梁可劃分為木橋、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋和鋼橋。
1.2.2 根據(jù)橋梁所跨越的障礙物，橋梁可劃分為跨河橋、跨海峽橋、立交橋(包括跨線橋)、高架橋等。
1.2.3 根據(jù)橋梁的用途，可將其劃分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運(yùn)水橋、農(nóng)橋以及管道橋等。
1.2.4 根據(jù)橋梁跨徑總長(zhǎng)L和單孔跨徑Lo的不同，橋梁可分為特大橋(L≥500m或Lo≥100m)大橋(L≥100m，Lo≥40m)中橋(100m>L>30或40m>Lo>20m)小橋(30m>L>8m或20m>Lo>≥5m)
1.2.5 根據(jù)橋面在橋跨結(jié)構(gòu)中的位置，橋梁可分為上承式、中承式和下承式橋。
1.2.6 根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式，橋梁可劃分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋和組合式橋。
2 橋梁上部結(jié)構(gòu)
2.1 橋面構(gòu)造
2.1.1 橋面鋪裝及排水、防水系統(tǒng)
2.1.1.1 橋面鋪裝。
1)水泥混凝土或?yàn)r青混凝土鋪裝。
2)防水混凝土鋪裝。
2.1.1.2 橋面縱橫坡。橋面的縱坡，一般都做成雙向縱坡，在橋中心設(shè)置曲線，縱坡一般以不超過(guò)3％為宜。
2.1.1.3 橋面排水和防水設(shè)施。
1)橋面排水。在橋面上除設(shè)置縱橫坡排水外，常常需要設(shè)置一定數(shù)量的泄水管。
2)防水層。橋面防水層設(shè)置在橋面鋪裝層下面，它將透過(guò)鋪裝層滲下來(lái)的雨水匯集到排水設(shè)施(泄水管)排出。橋面伸縮縫處應(yīng)連續(xù)鋪設(shè)，不可切斷；橋面縱向應(yīng)鋪過(guò)橋臺(tái)背；截面橫向兩側(cè)，則應(yīng)伸過(guò)緣石底面從人行道與緣石砌縫里向上疊起100mm。
2.1.2 伸縮縫
通常在兩梁端之間、梁端與橋臺(tái)之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮縫。
1)鍍鋅薄鋼板伸縮縫。
2)鋼伸縮縫
3)橡膠伸縮縫。
2.1.3 人行道、欄桿、燈柱
2.2 承載結(jié)構(gòu)
2.2.1 梁式橋
梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。梁式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)由梁組成。梁式橋可分為簡(jiǎn)支梁式橋、連續(xù)梁式橋、懸臂梁式橋。
2.2.2 拱式橋
拱式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)以拱圈或拱肋為主。
拱橋按其結(jié)構(gòu)體系分為：簡(jiǎn)單體系拱橋、組合體系拱橋。
2.2.3 剛架橋
剛架橋是由梁式橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺(tái)(支柱、板墻)整體相連而形成的結(jié)構(gòu)體系，其梁 柱結(jié)點(diǎn)為剛結(jié)。按照其靜力結(jié)構(gòu)體系可分為單跨或多跨的剛架橋；也可分為鉸支承剛架橋 和固端支承剛架橋。
2.2.4 懸索橋
現(xiàn)代懸索橋一般由橋塔、主纜索、錨碇、吊索、加勁梁及索鞍等主要部分組成。
2.2.5 組合式橋
斜拉橋是典型的懸索結(jié)構(gòu)和梁式結(jié)構(gòu)組合的，由主梁、拉索及索塔組成的組合結(jié)構(gòu)體系。這里僅就混凝土斜拉橋介紹其構(gòu)造特點(diǎn)。
2.3 橋梁支座
橋梁支座是橋跨結(jié)構(gòu)的支承部分，它將橋跨結(jié)構(gòu)的支承反力傳遞給墩臺(tái)，并保證橋跨結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足變形要求。
支座按其允許變形的可能性分為固定支座、單向活動(dòng)支座；
3 橋梁下部結(jié)構(gòu)
3.1 橋墩
3.1.1 實(shí)體橋墩，是由墩帽、墩身和基礎(chǔ)組成的。
3.1.2 空心橋墩，空心橋墩有兩種形式，一種基本為上述的實(shí)體重力型結(jié)構(gòu)，鏤空中心部分。另一種即采取薄壁鋼筋混凝土的空格形墩身?？招臉蚨斩丈砹⒚嫘螤羁煞譃橹逼率?、臺(tái)坡式、斜坡式?？招亩瞻幢诤穹譃楹癖谂c薄壁兩種。
3.1.3 柱式橋墩
3.1.4 柔性墩
柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一，它是在多跨橋的兩端設(shè)置剛性較大的橋臺(tái)，中墩均為柔性墩。
3.1.5 框架墩
框架墩采用壓撓和撓曲構(gòu)件，組成平面框架代替墩身，支承上部結(jié)構(gòu)，是以鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土建成受力體系。
3.2 橋臺(tái)
3.2.1 重力式橋臺(tái)
重力式橋臺(tái)主要靠自重來(lái)平衡臺(tái)后的土壓力，橋臺(tái)本身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地澆筑的方法施工。常用的類型有U形橋臺(tái)、埋置式橋臺(tái)、八字式和一字式橋臺(tái)。埋置式橋臺(tái)將臺(tái)身埋置于臺(tái)前溜坡內(nèi)，不需要另設(shè)冀墻，僅由臺(tái)帽兩端耳墻與路堤銜接。
(1)臺(tái)帽與背墻。橋臺(tái)頂帽由臺(tái)帽和背墻兩部分組成。
(2)臺(tái)身。實(shí)體式橋臺(tái)臺(tái)身前后設(shè)置斜坡呈梯形截面。臺(tái)身 頂?shù)拈L(zhǎng)度與寬度應(yīng)配合臺(tái)帽。
(3)翼墻及耳墻。了解即可。
3.2.2 輕型橋臺(tái)
輕型橋臺(tái)一般由鋼筋混凝土材料建造，其特點(diǎn)是用這種結(jié)構(gòu)的抗彎能力來(lái)減少圬工體積而使橋臺(tái)輕型化。常用的輕型橋臺(tái)有薄壁輕型橋臺(tái)和支撐梁輕型橋臺(tái)。
3.2.3 框架式橋臺(tái)
框架式橋臺(tái)是一種在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)輕型橋臺(tái)，它所承受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺(tái)身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造形式有柱式、肋墻式、 半重力式和雙排架式、板凳式等。
3.2.4 組合式橋臺(tái)
為使橋臺(tái)輕型化，橋臺(tái)本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來(lái)的豎向力和水平力，而臺(tái)后的土壓力由其他結(jié)構(gòu)來(lái)承受，形成組合式的橋臺(tái)。
3.3 墩臺(tái)基礎(chǔ)
3.3.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)
屬于直接基礎(chǔ)，是將基礎(chǔ)底板設(shè)在直接承載地基上，來(lái)自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)基礎(chǔ)底板直接傳遞給承載地基。
3.3.2 樁與管柱基礎(chǔ)
3.3.3 沉井基礎(chǔ)
在構(gòu)造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、封底、填心和蓋板等組成。
4 涵洞
涵洞是由洞身及洞口建筑組成的排水構(gòu)造物。
涵洞和橋的區(qū)別，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，單孔跨徑小于5m，多孔跨徑總長(zhǎng)小于8m的統(tǒng)稱為涵洞；而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都叫作涵洞。
4.1 涵洞的分類
4.1.1 按構(gòu)造形式不同分類，分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵。
4.1.2 按洞頂填土情況不同分類，分為明涵和暗涵。
4.1.3 按建筑材料不同分類，分為磚涵、石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵等。
4.1.4 按水力性能不同分類，分為無(wú)壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。
4.2 涵洞的組成
涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)三部分和附屬工程組成。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎(chǔ)；建筑在基礎(chǔ)之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身；設(shè)在洞身兩端，用以集散水流，保護(hù)洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護(hù)坡等。為防止不均勻沉陷，將涵洞全長(zhǎng)分為若干段，每段之間以及洞身與端墻之間設(shè)置沉降縫，使各段可以獨(dú)自沉落而互不影響。
1 橋梁的組成分類
1.1 橋梁的基本組成部分
1.1.1 上部結(jié)構(gòu)(也稱橋跨結(jié)構(gòu))
一般包括橋面構(gòu)造(行車道、人行道、欄桿等)、橋梁跨越部分的承載結(jié)構(gòu)和橋梁支座。
1.1.2 下部結(jié)構(gòu)
下部結(jié)構(gòu)是指橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置在地基上用以支承橋跨結(jié)構(gòu)，將其荷載傳遞至地基的結(jié)構(gòu)部分。一般包括橋墩、橋臺(tái)及墩臺(tái)基礎(chǔ)。
1.2 橋梁的分類
1.2.1 根據(jù)橋梁主跨結(jié)構(gòu)所用材料，橋梁可劃分為木橋、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋和鋼橋。
1.2.2 根據(jù)橋梁所跨越的障礙物，橋梁可劃分為跨河橋、跨海峽橋、立交橋(包括跨線橋)、高架橋等。
1.2.3 根據(jù)橋梁的用途，可將其劃分為公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、運(yùn)水橋、農(nóng)橋以及管道橋等。
1.2.4 根據(jù)橋梁跨徑總長(zhǎng)L和單孔跨徑Lo的不同，橋梁可分為特大橋(L≥500m或Lo≥100m)大橋(L≥100m，Lo≥40m)中橋(100m>L>30或40m>Lo>20m)小橋(30m>L>8m或20m>Lo>≥5m)
1.2.5 根據(jù)橋面在橋跨結(jié)構(gòu)中的位置，橋梁可分為上承式、中承式和下承式橋。
1.2.6 根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式，橋梁可劃分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋和組合式橋。
2 橋梁上部結(jié)構(gòu)
2.1 橋面構(gòu)造
2.1.1 橋面鋪裝及排水、防水系統(tǒng)
2.1.1.1 橋面鋪裝。
1)水泥混凝土或?yàn)r青混凝土鋪裝。
2)防水混凝土鋪裝。
2.1.1.2 橋面縱橫坡。橋面的縱坡，一般都做成雙向縱坡，在橋中心設(shè)置曲線，縱坡一般以不超過(guò)3％為宜。
2.1.1.3 橋面排水和防水設(shè)施。
1)橋面排水。在橋面上除設(shè)置縱橫坡排水外，常常需要設(shè)置一定數(shù)量的泄水管。
2)防水層。橋面防水層設(shè)置在橋面鋪裝層下面，它將透過(guò)鋪裝層滲下來(lái)的雨水匯集到排水設(shè)施(泄水管)排出。橋面伸縮縫處應(yīng)連續(xù)鋪設(shè)，不可切斷；橋面縱向應(yīng)鋪過(guò)橋臺(tái)背；截面橫向兩側(cè)，則應(yīng)伸過(guò)緣石底面從人行道與緣石砌縫里向上疊起100mm。
2.1.2 伸縮縫
通常在兩梁端之間、梁端與橋臺(tái)之間或橋梁的鉸接位置上設(shè)置伸縮縫。
1)鍍鋅薄鋼板伸縮縫。
2)鋼伸縮縫
3)橡膠伸縮縫。
2.1.3 人行道、欄桿、燈柱
2.2 承載結(jié)構(gòu)
2.2.1 梁式橋
梁式橋是指其結(jié)構(gòu)在垂直荷載作用下，其支座僅產(chǎn)生垂直反力，而無(wú)水平推力的橋梁。梁式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)由梁組成。梁式橋可分為簡(jiǎn)支梁式橋、連續(xù)梁式橋、懸臂梁式橋。
2.2.2 拱式橋
拱式橋的特點(diǎn)是其橋跨的承載結(jié)構(gòu)以拱圈或拱肋為主。
拱橋按其結(jié)構(gòu)體系分為：簡(jiǎn)單體系拱橋、組合體系拱橋。
2.2.3 剛架橋
剛架橋是由梁式橋跨結(jié)構(gòu)與墩臺(tái)(支柱、板墻)整體相連而形成的結(jié)構(gòu)體系，其梁 柱結(jié)點(diǎn)為剛結(jié)。按照其靜力結(jié)構(gòu)體系可分為單跨或多跨的剛架橋；也可分為鉸支承剛架橋 和固端支承剛架橋。
2.2.4 懸索橋
現(xiàn)代懸索橋一般由橋塔、主纜索、錨碇、吊索、加勁梁及索鞍等主要部分組成。
2.2.5 組合式橋
斜拉橋是典型的懸索結(jié)構(gòu)和梁式結(jié)構(gòu)組合的，由主梁、拉索及索塔組成的組合結(jié)構(gòu)體系。這里僅就混凝土斜拉橋介紹其構(gòu)造特點(diǎn)。
2.3 橋梁支座
橋梁支座是橋跨結(jié)構(gòu)的支承部分，它將橋跨結(jié)構(gòu)的支承反力傳遞給墩臺(tái)，并保證橋跨結(jié)構(gòu)在荷載作用下滿足變形要求。
支座按其允許變形的可能性分為固定支座、單向活動(dòng)支座；
3 橋梁下部結(jié)構(gòu)
3.1 橋墩
3.1.1 實(shí)體橋墩，是由墩帽、墩身和基礎(chǔ)組成的。
3.1.2 空心橋墩，空心橋墩有兩種形式，一種基本為上述的實(shí)體重力型結(jié)構(gòu)，鏤空中心部分。另一種即采取薄壁鋼筋混凝土的空格形墩身?？招臉蚨斩丈砹⒚嫘螤羁煞譃橹逼率?、臺(tái)坡式、斜坡式?？招亩瞻幢诤穹譃楹癖谂c薄壁兩種。
3.1.3 柱式橋墩
3.1.4 柔性墩
柔性墩是橋墩輕型化的途徑之一，它是在多跨橋的兩端設(shè)置剛性較大的橋臺(tái)，中墩均為柔性墩。
3.1.5 框架墩
框架墩采用壓撓和撓曲構(gòu)件，組成平面框架代替墩身，支承上部結(jié)構(gòu)，是以鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土建成受力體系。
3.2 橋臺(tái)
3.2.1 重力式橋臺(tái)
重力式橋臺(tái)主要靠自重來(lái)平衡臺(tái)后的土壓力，橋臺(tái)本身多數(shù)由石砌、片石混凝土或混凝土等圬工材料建造，并用就地澆筑的方法施工。常用的類型有U形橋臺(tái)、埋置式橋臺(tái)、八字式和一字式橋臺(tái)。埋置式橋臺(tái)將臺(tái)身埋置于臺(tái)前溜坡內(nèi)，不需要另設(shè)冀墻，僅由臺(tái)帽兩端耳墻與路堤銜接。
(1)臺(tái)帽與背墻。橋臺(tái)頂帽由臺(tái)帽和背墻兩部分組成。
(2)臺(tái)身。實(shí)體式橋臺(tái)臺(tái)身前后設(shè)置斜坡呈梯形截面。臺(tái)身 頂?shù)拈L(zhǎng)度與寬度應(yīng)配合臺(tái)帽。
(3)翼墻及耳墻。了解即可。
3.2.2 輕型橋臺(tái)
輕型橋臺(tái)一般由鋼筋混凝土材料建造，其特點(diǎn)是用這種結(jié)構(gòu)的抗彎能力來(lái)減少圬工體積而使橋臺(tái)輕型化。常用的輕型橋臺(tái)有薄壁輕型橋臺(tái)和支撐梁輕型橋臺(tái)。
3.2.3 框架式橋臺(tái)
框架式橋臺(tái)是一種在橫橋向呈框架式結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)輕型橋臺(tái)，它所承受的土壓力較小，適用于地基承載力較低、臺(tái)身較高、跨徑較大的梁橋。其構(gòu)造形式有柱式、肋墻式、 半重力式和雙排架式、板凳式等。
3.2.4 組合式橋臺(tái)
為使橋臺(tái)輕型化，橋臺(tái)本身主要承受橋跨結(jié)構(gòu)傳來(lái)的豎向力和水平力，而臺(tái)后的土壓力由其他結(jié)構(gòu)來(lái)承受，形成組合式的橋臺(tái)。
3.3 墩臺(tái)基礎(chǔ)
3.3.1 擴(kuò)大基礎(chǔ)
屬于直接基礎(chǔ)，是將基礎(chǔ)底板設(shè)在直接承載地基上，來(lái)自上部結(jié)構(gòu)的荷載通過(guò)基礎(chǔ)底板直接傳遞給承載地基。
3.3.2 樁與管柱基礎(chǔ)
3.3.3 沉井基礎(chǔ)
在構(gòu)造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、封底、填心和蓋板等組成。
4 涵洞
涵洞是由洞身及洞口建筑組成的排水構(gòu)造物。
涵洞和橋的區(qū)別，按《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，單孔跨徑小于5m，多孔跨徑總長(zhǎng)小于8m的統(tǒng)稱為涵洞；而圓管涵及箱涵則不論孔徑大小、孔數(shù)多少，都叫作涵洞。
4.1 涵洞的分類
4.1.1 按構(gòu)造形式不同分類，分為圓管涵、拱涵、蓋板涵、箱涵。
4.1.2 按洞頂填土情況不同分類，分為明涵和暗涵。
4.1.3 按建筑材料不同分類，分為磚涵、石涵、混凝土涵及鋼筋混凝土涵等。
4.1.4 按水力性能不同分類，分為無(wú)壓力式涵洞、半壓力式涵洞、壓力式涵洞。
4.2 涵洞的組成
涵洞由洞身、洞口、基礎(chǔ)三部分和附屬工程組成。在地面以下，防止沉陷和沖刷的部分稱作基礎(chǔ)；建筑在基礎(chǔ)之上，擋住路基填土，以形成流水孔道的部分稱為洞身；設(shè)在洞身兩端，用以集散水流，保護(hù)洞身和路基使之不被水流破壞的建筑物稱為洞口，它包括端墻、翼墻、護(hù)坡等。為防止不均勻沉陷，將涵洞全長(zhǎng)分為若干段，每段之間以及洞身與端墻之間設(shè)置沉降縫，使各段可以獨(dú)自沉落而互不影響。