桥梁结构中的力应用.pptVIP

桥梁的组成 桥梁主要由桥跨结构、桥墩、桥台、基础及桥头锥坡等部分组成。通常习惯将桥梁的桥跨称上部结构，将桥墩、桥台及其基础称为桥梁的下部结构。 桥梁的基本类型及其受力 梁桥 梁式桥是以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁 。 梁桥的主要承重构件是梁（板）。在竖向荷载作用下，梁主要承受弯矩，墩台主要承受竖向压力。梁桥又可分为实腹梁和桁架梁。实腹梁承受弯矩和剪力；而桁架梁的杆件则主要承受轴向力。梁桥还可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁等。 桥梁的基本类型及其受力 拱桥 拱式桥是以承受轴向压力为主的拱(称为主拱圈)作为主要承重构件的桥梁。 拱桥主要承重构件是拱圈。在竖向荷载作用下，拱圈主要承受压力，但 也承受弯矩。拱桥墩台除承受竖向压力和弯矩外，还承受水平推力。 桥梁的基本类型及其受力 桥梁的基本类型及其受力 悬索桥 悬桥又称吊桥，以缆索作为承重构件。它由主索、索塔、锚碇、吊索(或吊杆)、桥面等部分组成，在竖向荷载作用下，缆索只承受拉力，墩台除承受竖向反力外，还承受水平推力。主索一般用抗拉强度高的钢材制作，可以充分利用材料的强度，且具有用料省、自重轻等特点悬索桥的主要缺点是刚度小。 桥梁的基本类型及其受力 斜拉桥 它由主梁、斜拉紧主梁的钢索以及支承钢索的索塔等部分组成。斜拉桥的钢索拉成直线，与索塔、桥面(主梁)构成稳定的三角形结构；与具有多个桥墩的连续梁桥对照，一根(对)斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点，故主梁同弹性支承上的连续梁性能相似，其刚度比悬索桥大，而主梁跨径一般介于梁式桥与悬索桥之间。 力学在桥梁工程中的应用成就 19世纪中叶，工业革命使人类进入了工业社会，特别是在这一时期伴随牛顿力学的形成、微积分学的发展及欧洲工业化格局的形成，使得力学的理论与实践得到了很大的发展，如与土木工程建筑有关的材料力学、结构力学的形成，造就了桥梁工程建设的第一次飞跃。英国的不列颠尼亚箱粱桥、美国的布鲁克林悬索桥及英国的福斯悬臂桁架桥等桥梁是这一时期的杰出代表。 力学在桥梁工程中的应用成就 20世纪初期，西方工业社会的空前发展，力学研究的进步及相关学科的发展导致高强度钢材、钢筋混凝土乃至预应力混凝土等材料的出现，实现桥梁工程发展史上的第二次飞跃。 根据初等材料力学的结论，混凝土抗拉强度很低，但其价格却远低于钢材，人们设计了既能受拉又能受压的钢筋混凝土这类复合建筑材料，将其作为粱式桥结构用材，跨度仍远逊色于传统的拱桥结构。 在进一步实践过程中，人们又发现尽管有受力钢筋在承载，但在受拉区仍然不可避免地会出现一些裂缝，这一弊端导致了预应力混凝土桥梁结构的出现，并使之成为了20世纪桥梁工程中的一类主要结构。 力学在桥梁工程中的应用成就 由于初等材料力学及结构力学的发展，导致了跨越能力较强的悬索桥、斜拉桥的出现．在30年代美国就掀起过大跨度悬索桥的高峰，如美国纽约华盛顿桥(跨度为1067.00m， 1931年)，旧金山金门大桥(跨度为1280.00m，1937年)等都是这一时期的典型代表。第二次世界大战以后，德国、日本曾一度赶上了美国；50年代起，斜拉桥结构在德国初见光芒，并很快波及世界各地；60年代，在日本、丹麦等地出现了兴建跨海工程的先例。 力学在桥梁工程中的应用成就 力学在桥梁工程中的应用成就 桥梁结构的稳定性研究也是在桥梁发展过程中产生的一个新的力学应用研究分支，它与桥梁所承受的某些动荷载有关，如风载、地震等是力学在桥梁工程中应用的一大进步，也是关系到其经济与安全的主要问题之一。 近年来，由于大跨度桥梁建设日益广泛地采用高强度材料和薄壁结构，以及世界上曾有过不少桥梁因失稳而丧失承载能力的事故，也使得此类问题的研究更具重要的意义。 力学在桥梁工程中的应用成就 　　 力学在桥梁工程中的应用成就 上述事实及工程实践推动了力学在桥梁工程中的应用，并导致了如桥梁抗震学、结构风工程学、桥梁振动等有关交叉学科的诞生和发展。 随着桥梁上部结构的迅速发展，必然给下部结构提出更高的要求，同时也提出了更多的力学问题。在力学分析的基础上发展了空心墩、桩柱式墩台、构架式墩台、框架式墩台、双柱式墩、拼装墩台、预应力钢筋薄壁墩等新型墩台，并且日趋轻型化、柔性化，同时高墩技术也有较大的发展。 20世纪50年代以后，跨江、跨海湾、海峡大桥开始兴建，并以中国、日本为首大力发展了深水基础技术，如50年代在武汉长江大桥建设中首创的管柱基础，60年代在南京长江大桥建设中发展的重型沉井、深水钢筋棍凝土沉井和钢沉井，70年代在