桥梁不同结构形式.docx

结构力学 课程论文姓名：陈寒冰学号：201100250030学院：土建与水利学院班级：2011级土建1班桥梁结构形式漫谈在结构设计中常常需要根据不同的工程实际需要选择不同的结构形式。以桥梁为例，桥梁跨度的大小、承受的荷载大小及形式、工程成本和外形要求等都会影响结构形式的选择。按照承重结构的不同，桥梁有/z/Search.e?sp=S%E6%A2%81%E5%BC%8F%E6%A1%A5ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink梁式桥、拱桥、/z/Search.e?sp=S%E6%82%AC%E7%B4%A2%E6%A1%A5ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink悬索桥、/z/Search.e?sp=S%E5%88%9A%E6%9E%B6%E6%A1%A5ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink刚架桥、斜张桥和组合体系桥等；按桥梁上部结构的/z/Search.e?sp=S%E5%BB%BA%E7%AD%91%E6%9D%90%E6%96%99ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink建筑材料分类，有木桥、石桥、混凝土桥、钢桥和结合梁桥等。石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若以受压的拱圈代替受压的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。一、梁式桥梁式桥在小型桥梁工程中较为常见。梁式结构在竖向均布荷载的作用下不产生水平方向的支座反力，只产生竖向的支座反力。对梁式结构的进行内力分析，可以发现在两端支座处有剪力的最大值，而在桥梁中点处有弯矩的最大值。且随着跨度的增大，剪力和弯矩都有较大幅度的增加。比如，一段跨度为L，承受大小为q的均布荷载的梁式结构，其两端支座的剪力大小为ql/2，中点处弯矩大小为ql^2/8，分别与跨度长度程一次函数和二次函数关系。我们知道，石料和混凝土材料最突出的特点就是抗压强度较大而抗拉能力较弱，因此在最大弯矩处材料出现裂痕等破坏的可能性就大，目前我国的大跨度梁式桥中，最常出现的损害形式便是跨中下挠和梁体开裂现象。为了满足抗拉条件需要使用高强度的混凝土，但这样又会使得材料的性能得不到完全的发挥，一定程度上造成了材料的浪费，增加了工程成本。因此，梁式结构在桥梁设计中不常应用于大跨度桥梁，而是以跨越小河的桥梁工程为主。二、拱桥拱桥在我国有悠久的历史、众多的形式与数量和极高的技术成就，有着1400余年历史的赵州桥就是世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。拱式结构与梁式结构的重要区别在于在竖向荷载作用下是否产生水平推力，水平推力对改善拱式结构的受力性能非常重要。拱式结构在外形上比较美观，有利于营造曲线美，并能提供较大的净空使用高度，适用于较大跨度、承受较重荷载的工程。拱式结构有三角拱、两角拱和无角拱三种基本形式。由于其能产生水平推力，拱式结构横截面的弯矩远远小于简支梁的弯矩。在下图所示的相同跨度、相同荷载的拱式与梁式结构中，简支梁的最大弯矩为24.5KN·M，而三角拱结构的最大弯矩仅有2.0KN·M，数值大大减小。弯矩的降低，能使材料充分发挥作用，当跨度较大、荷载较重时，采用拱式结构更为经济合理。另外，由于拱式结构在竖向荷载作用下弯矩和剪力较小，其主要内力便只有轴力，因此可以采用砖、石、混凝土等脆性材料，一方面发挥他们抗压性能好的优点，另一方面这些材料价格低廉，可以就地取材，有利于降低造价。三、桁架桥桁架结构在土木工程中有着广泛的应用。同梁式结构和拱式结构相比，它具有应力分布均匀、能充分发挥材料性能、重量轻、能承受较大荷载、可跨越大跨度等优点。桁架结构常常应用于民用房屋和工业厂房的屋架、托架、跨度较大的桥梁以及起重机塔架、建筑施工用的机架等等。按照外形分类，桁架有梯形桁架、折弦桁架、三角形桁架和平行桁架等等。平行桁架中内力分布不均匀，弦杆内力向中间递增。但是，平行桁架所有弦杆、斜杆、竖杆长度都相同，所有节点处相应各杆交角均相同，因而利于标准化。尤其在铁路桥梁中，平行桁架给构件制作及施工拼接都带来很多方便，故采用较多。折弦桁架的内力分布均匀，在材料使用上最为经济，但是其上弦杆在每一结点处均转折而须设置接头，构造较为复杂。不过在大跨度桥梁中，节约材料意义较大，故常采用。四、悬索桥悬索桥这一构造方式于公元前3世纪由中国人发明，现在许多桥梁都使用这种结构，如位于美国旧金山的金门大桥就是典型的悬索桥结构。悬索桥的主要承力部分是桥两端的两根塔架，在这两根塔架间的悬索拉住桥的桥面。为了保障悬索桥的稳定性，两根塔架外的另一面也有悬索，这些悬索保障塔架本身受的力是垂直向下的。