第1章桥梁设计基本知识 中央电大工学院王圻 1.桥梁编制项目方案并撰写报告按结构体系分类，可分为哪几类？主要特点如何？ 答：桥梁按主要构件受力可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、刚架桥、组合体系桥五大类。 主要特点： 梁式桥：主要承重构件为梁（板），受力特点为：主梁受弯，在竖向荷载作用下无水平 反力。 拱式桥：主要承重结构是拱肋，受力特点为：在竖向荷载作用下拱肋承压、支承处有水 平推力。 悬索桥：悬索桥又称吊桥，主要承重结构是悬挂在两塔架上的强大的柔性缆索。受力特 点为：竖向荷载从梁经过系杆传递到缆索，再到两端锚锭。 刚架桥：刚架桥是一种桥跨结构和墩、台结构整体相连的桥梁，支柱与主梁共同受力。 受力特点为：支柱与主梁刚性连接，在竖向荷载作用下，在主梁端部产生负弯矩，减少了跨 中截面正弯矩，而支柱不仅提供竖向力还承受弯矩。 组合体系桥：由几个不同受力体系的结构所组成，互相联系，共同受力。 1)斜拉桥 斜拉桥是拉索和梁的组合。梁、索、塔为主要承重构件，受力特点为：竖向荷载从梁传 递到拉索，再到索塔。 2)系杆拱桥 系杆拱桥是拱和梁的组合。拱、吊杆、梁为主要承重构件，受力特点为：竖向荷载从梁 传递到吊杆，再到拱。 2.桥梁按其长度和跨径分类，可分为哪几类？ 答：按桥梁的长度和跨径分类，可分为特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。划分标准见 表1-1所列。 桥梁涵洞分类表 表1-1 桥涵分类 多孔跨径总长L(m) 单孔跨径LK(m) 特大桥 L>1000 Lk>150
第 1 章 桥梁设计基本知识 中央电大工学院 王圻 1．桥梁编制项目方案并撰写报告按结构体系分类，可分为哪几类？主要特点如何？ 答：桥梁按主要构件受力可分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、刚架桥、组合体系桥五大类。 主要特点： 梁式桥：主要承重构件为梁（板），受力特点为：主梁受弯，在竖向荷载作用下无水平 反力。 拱式桥：主要承重结构是拱肋，受力特点为：在竖向荷载作用下拱肋承压、支承处有水 平推力。 悬索桥：悬索桥又称吊桥，主要承重结构是悬挂在两塔架上的强大的柔性缆索。受力特 点为：竖向荷载从梁经过系杆传递到缆索，再到两端锚锭。 刚架桥：刚架桥是一种桥跨结构和墩、台结构整体相连的桥梁，支柱与主梁共同受力。 受力特点为：支柱与主梁刚性连接，在竖向荷载作用下，在主梁端部产生负弯矩，减少了跨 中截面正弯矩，而支柱不仅提供竖向力还承受弯矩。 组合体系桥：由几个不同受力体系的结构所组成，互相联系，共同受力。 1）斜拉桥 斜拉桥是拉索和梁的组合。梁、索、塔为主要承重构件，受力特点为：竖向荷载从梁传 递到拉索，再到索塔。 2）系杆拱桥 系杆拱桥是拱和梁的组合。拱、吊杆、梁为主要承重构件，受力特点为：竖向荷载从梁 传递到吊杆，再到拱。 2．桥梁按其长度和跨径分类，可分为哪几类？ 答：按桥梁的长度和跨径分类，可分为特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。划分标准见 表 1-1 所列。 桥梁涵洞分类表 表 1-1 桥涵分类 多孔跨径总长 L（m） 单孔跨径 LK （m） 特大桥 L>1000 LK >150
大桥 100<L≤1000 40sLK≤150 中桥 30<L<100 20LK<40 小桥 8≤L<30 53LK<20 涵洞 Lk<5 注： 1单孔跨径系指标准跨径。 2梁式桥板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长：拱式桥为两岸桥台内起拱线间 的距离：其他形式桥梁为桥面系车道长度。 3标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准：拱 式桥和涵洞以净跨径为准。 3.桥梁按桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、施工方法等方面如何 进行分类？ 答：除了上述分类方法外，还可将桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、 施工方法等方面来进行分类： (1)按上部结构的行车位置分为上承式桥、下承式桥、中承式桥。桥面布置在主要承 重结构之上者称为上承式桥，桥面布置在桥跨结构高度中间的称为中承式桥，桥面布置在承 重结构之下的称为下承式桥。 (2)按主要承重结构所用的材料来划分，有木桥、钢桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土 桥)、钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝土桥。 (3)按使用年限分类，可分为永久性桥梁、临时性桥等。 (4)按使用条件分类，可分高水位桥、低水位桥、开启桥、浮桥、漫水桥等。 4.桥梁一般由哪几个部分组成？ 答：桥梁一般由以下几个部分组成： (1)上部结构（或称桥跨结构） 包括承重结构和桥面系，是路线遇到障碍（如河流、山谷等）而中断时，跨越障碍的建筑 物。它的作用是承受车辆荷载，并通过支座将荷载传给墩台。 (2)下部结构 包括桥墩、桥台，是支承上部结构的建筑物。它的作用是支承上部结构，并将结构重力 和车辆荷载传给地基：桥台还与路堤衔接，抵御路堤的土压力
大桥 100≤L≤1000 40≤LK≤150 中桥 30< L <100 20≤LK <40 小桥 8≤L≤30 5≤LK<20 涵洞 - LK <5 注： 1 单孔跨径系指标准跨径。 2 梁式桥板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台内起拱线间 的距离；其他形式桥梁为桥面系车道长度。 3 标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与台背前缘间距为准；拱 式桥和涵洞以净跨径为准。 3．桥梁按桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、施工方法等方面如何 进行分类？ 答：除了上述分类方法外，还可将桥梁桥面位置、主要承重结构所用的材料、跨越方式、 施工方法等方面来进行分类： （1）按上部结构的行车位置分为上承式桥、下承式桥、中承式桥。桥面布置在主要承 重结构之上者称为上承式桥，桥面布置在桥跨结构高度中间的称为中承式桥，桥面布置在承 重结构之下的称为下承式桥。 （2）按主要承重结构所用的材料来划分，有木桥、钢桥、圬工桥(包括砖、石、混凝土 桥)、钢筋混凝土桥和预应力钢筋混凝土桥。 （3）按使用年限分类，可分为永久性桥梁、临时性桥等。 （4）按使用条件分类，可分高水位桥、低水位桥、开启桥、浮桥、漫水桥等。 4．桥梁一般由哪几个部分组成？ 答：桥梁一般由以下几个部分组成： （1）上部结构(或称桥跨结构) 包括承重结构和桥面系，是路线遇到障碍(如河流、山谷等)而中断时，跨越障碍的建筑 物。它的作用是承受车辆荷载，并通过支座将荷载传给墩台。 （2）下部结构 包括桥墩、桥台，是支承上部结构的建筑物。它的作用是支承上部结构，并将结构重力 和车辆荷载传给地基；桥台还与路堤衔接，抵御路堤的土压力
(3)附属结构 包括桥头路堤锥形护坡、护岸等。它的作用是防止路堤填土向河中坍塌，并抵御水流的 冲刷。 5.名词解释：计算跨径、净跨径、标准跨径、桥梁全长、多孔跨径总长、桥梁建筑高 度、桥下净空、净矢高、计算矢高、矢跨比。 答：名词解释： 计算跨径)一对于设支座的桥梁，为相邻支座中心的水平距离，对于不设支座的桥 梁（如拱桥、刚构桥等），为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离。 净跨径(1，)一为计算水位线上相邻两墩、台内缘之间的水平距离。 标准跨径('，)一梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与桥台台背前缘间 距为准：拱式桥和涵洞以净跨径为准。桥涵的跨径小于或等于50m时，宜采用标准化跨径， 根据2004年交通部《公路工程技术标准》(JTGB01一2003)的规定，桥涵标准跨径为0.75、 1.0、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10、13、16、20、25、30、35、40、45、 50m. 桥梁全长(L)一有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离。无桥台的桥 梁为桥面系长度。 多孔跨径总长(Ld)一梁桥为多孔标准跨径总和：拱桥为两桥台内拱脚截面最低点（起 拱线)间的距离：其它型式桥梁为桥面系行车道长度。 桥梁建筑高度(h)一行车道顶面至上部结构最低边缘间的竖直距离。 桥下净空(H。)一上部结构最低边缘至计算水位或通航水位间的距离。 净矢高()一从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。 计算矢高（才)一从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。 矢跨比（了1）一是拱桥中拱圈（或拱肋)的计算矢高f与计算跨径1之比。它是反 映拱桥受力特性的一个重要指标。 6.简述桥梁设计的基本原则如何？ 答：桥梁设计的基本原则：桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则。 7.桥位勘测和资料调查一般包括哪些内容？
（3）附属结构 包括桥头路堤锥形护坡、护岸等。它的作用是防止路堤填土向河中坍塌，并抵御水流的 冲刷。 5．名词解释：计算跨径、净跨径、标准跨径、桥梁全长、多孔跨径总长、桥梁建筑高 度、桥下净空、净矢高、计算矢高、矢跨比。 答：名词解释： 计算跨径 ——对于设支座的桥梁，为相邻支座中心的水平距离，对于不设支座的桥 梁（如拱桥、刚构桥等），为上、下部结构的相交面之中心间的水平距离。 净跨径 ——为计算水位线上相邻两墩、台内缘之间的水平距离。 标准跨径 ——梁式桥、板式桥以两桥墩中线间距离或桥墩中线与桥台台背前缘间 距为准；拱式桥和涵洞以净跨径为准。桥涵的跨径小于或等于 50m 时，宜采用标准化跨径， 根据 2004 年交通部《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)的规定，桥涵标准跨径为 0.75、 1.0、1.25、1.5、2.0、2.5、3.0、4.0、5.0、6.0、8.0、10、13、16、20、25、30、35、40、45、 50m。 桥梁全长（L）——有桥台的桥梁为两岸桥台侧墙或八字墙尾端间的距离。无桥台的桥 梁为桥面系长度。 多孔跨径总长（Ld）——梁桥为多孔标准跨径总和；拱桥为两桥台内拱脚截面最低点(起 拱线)间的距离；其它型式桥梁为桥面系行车道长度。 桥梁建筑高度（h）——行车道顶面至上部结构最低边缘间的竖直距离。 桥下净空 ——上部结构最低边缘至计算水位或通航水位间的距离。 净矢高 ——从拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点之连线的垂直距离。 计算矢高 ——从拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心之连线的垂直距离。 矢跨比 ——是拱桥中拱圈（或拱肋）的计算矢高 f 与计算跨径 l 之比。它是反 映拱桥受力特性的一个重要指标。 6．简述桥梁设计的基本原则如何？ 答：桥梁设计的基本原则：桥梁设计应遵循安全、适用、经济、美观和有利环保的原则。 7．桥位勘测和资料调查一般包括哪些内容？
答：桥位勘测和资料调查一般包括： (1)交通需求情况调查 (2)桥位处地形、地质和水文情况调查。 (3)气象资料调查。包括气温、雨量和风速等情况。 8.一座桥梁的设计工作，分为哪几个阶段？ 答：一座桥梁的设计工作，分前期工作阶段和设计工作阶段。前者又分为：预工程可行 性研究（简称“预可”）阶段和工程可行性研究（简称工可”）阶段：后者则分为：初步设计 和施工图设计两个阶段。 9.桥梁的纵断面设计与横断面设计主要包括哪些内容？ 答：桥梁的纵断面设计主要包括：确定桥梁的总跨径，桥梁的分孔，桥面标高，基础埋 置深度、桥下净空，桥上及桥头引道纵坡等。桥梁的横断面设计，主要是确定桥面净空和桥 跨结构的横断面布置。 10.什么是作用？它的值按随时间的变异分为哪几类，各有何特点？ 答：作用是指施加在桥梁结构上的一组集中力或分布力，它的值按随时间的变异分为永 久作用、可变作用和偶然作用三类。 永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略 不计的作用。它的代表值只有一个，就是标准值。 可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略 的作用。按其在随机过程中出现的持续时间或次数的不同，它的代表值有标准值、频遇值和 准永久值。 偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的 作用。它的代表值只有一个，就是标准值。 标准值就是实际作用于桥梁结构上的外力：频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数 01:准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数φ2。 11.公路桥梁作用包括哪些？ 答：公路桥梁作用包括： 永久作用包括结构重力、预应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、水的 浮力和基础变位作用
答：桥位勘测和资料调查一般包括： （1）交通需求情况调查 （2）桥位处地形、地质和水文情况调查。 （3）气象资料调查。包括气温、雨量和风速等情况。 8．一座桥梁的设计工作，分为哪几个阶段？ 答：一座桥梁的设计工作，分前期工作阶段和设计工作阶段。前者又分为：预工程可行 性研究（简称“预可”）阶段和工程可行性研究（简称“工可”）阶段；后者则分为：初步设计 和施工图设计两个阶段。 9．桥梁的纵断面设计与横断面设计主要包括哪些内容？ 答：桥梁的纵断面设计主要包括：确定桥梁的总跨径，桥梁的分孔，桥面标高，基础埋 置深度、桥下净空，桥上及桥头引道纵坡等。桥梁的横断面设计，主要是确定桥面净空和桥 跨结构的横断面布置。 10．什么是作用？它的值按随时间的变异分为哪几类，各有何特点？ 答：作用是指施加在桥梁结构上的一组集中力或分布力，它的值按随时间的变异分为永 久作用、可变作用和偶然作用三类。 永久作用是指在结构使用期间，其量值不随时间变化，或其变化值与平均值比较可忽略 不计的作用。它的代表值只有一个，就是标准值。 可变作用是指在结构使用期间，其量值随时间变化，且其变化值与平均值比较不可忽略 的作用。按其在随机过程中出现的持续时间或次数的不同，它的代表值有标准值、频遇值和 准永久值。 偶然作用是指在结构使用期间出现的概率很小，一旦出现，其值很大且持续时间很短的 作用。它的代表值只有一个，就是标准值。 标准值就是实际作用于桥梁结构上的外力；频遇值为可变作用标准值乘以频遇值系数 φ1；准永久值为可变作用标准值乘以准永久值系数 φ2。 11．公路桥梁作用包括哪些？ 答：公路桥梁作用包括： 永久作用包括结构重力、预应力、土的重力、土侧压力、混凝土收缩及徐变作用、水的 浮力和基础变位作用
可变作用包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、 汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度（均匀温度和梯度温度）作用和支座摩阻力 作用。 偶然作用包括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用和汽车撞击作用。 12.作用效应组合原则如何？ 答：作用效应组合原则： 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用 极限状态进行作用效应的组合，并取其最不利效应进行下列组合： 1)只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需做 不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。 2)当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。 3)实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，按表1-10规定不考虑 其作用效应的组合。 4)施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员 和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用 效应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一个阶段，组合梁受荷为第二个阶段。 5)多个偶然作用不同时参与组合。 13.按承载能力极限状态与正常使用极限状态设计分别应采用哪些组合？ 答：按承载能力极限状态设计时，应采用基本组合：永久作用的设计值效应与可变作用 设计值效应相结合：偶然组合：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然 作用标准值效应向组合。 按正常使用极限状态时，应采用作用短期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频 遇值效应相组合：作用长期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合 14.城市桥梁设计荷载和公路桥梁荷载计算方法区别较大的荷载有哪些？ 答：城市桥梁设计荷载和公路桥梁荷载计算方法区别较大的荷载有：汽车荷载、汽车荷 载冲击力、人群荷载、汽车制动力。 15.按承载能力极限状态设计时，应根据可能同时出现的荷载，选择哪些荷载组合？ 答：按承载能力极限状态设计时，应根据可能同时出现的荷载，选择下列荷载组合： 组合【：一种或几种基本可变荷载与一种或几种永久荷载相组合：
可变作用包括汽车荷载、汽车冲击力、汽车离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、 汽车制动力、风荷载、流水压力、冰压力、温度（均匀温度和梯度温度）作用和支座摩阻力 作用。 偶然作用包括地震作用、船舶或漂流物的撞击作用和汽车撞击作用。 12．作用效应组合原则如何？ 答：作用效应组合原则： 公路桥涵结构设计应考虑结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用 极限状态进行作用效应的组合，并取其最不利效应进行下列组合： 1）只有在结构上可能同时出现的作用，才进行其效应的组合。当结构或结构构件需做 不同受力方向的验算时，则应以不同方向的最不利的作用效应进行组合。 2）当可变作用的出现对结构或结构构件产生有利影响时，该作用不应参与组合。 3）实际不可能同时出现的作用或同时参与组合概率很小的作用，按表 1-10 规定不考虑 其作用效应的组合。 4）施工阶段作用效应的组合，应按计算需要及结构所处条件而定，结构上的施工人员 和施工机具设备均应作为临时荷载加以考虑。组合式桥梁，当把底梁作为施工支撑时，作用 效应宜分两个阶段组合，底梁受荷为第一个阶段，组合梁受荷为第二个阶段。 5）多个偶然作用不同时参与组合。 13．按承载能力极限状态与正常使用极限状态设计分别应采用哪些组合？ 答：按承载能力极限状态设计时，应采用基本组合：永久作用的设计值效应与可变作用 设计值效应相结合；偶然组合：永久作用标准值效应与可变作用某种代表值效应、一种偶然 作用标准值效应向组合。 按正常使用极限状态时，应采用作用短期效应组合：永久作用标准值效应与可变作用频 遇值效应相组合；作用长期效应组合；永久作用标准值效应与可变作用准永久值效应相组合 14．城市桥梁设计荷载和公路桥梁荷载计算方法区别较大的荷载有哪些？ 答：城市桥梁设计荷载和公路桥梁荷载计算方法区别较大的荷载有：汽车荷载、汽车荷 载冲击力、人群荷载、汽车制动力。 15．按承载能力极限状态设计时，应根据可能同时出现的荷载，选择哪些荷载组合？ 答：按承载能力极限状态设计时，应根据可能同时出现的荷载，选择下列荷载组合： 组合 I：一种或几种基本可变荷载与一种或几种永久荷载相组合；
组合Ⅱ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与一种或几种其他可变 荷载相组合：当设计弯桥并采用离心力与制动力组合时，制动力应按。70%计算： 组合Ⅲ：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与偶然荷载中的船只 或漂流物撞击力相组合： 组合V:桥梁在进行施工阶段的验算时，根据可能出现的结构重力、脚手架、材料机 具、人群、风力以及拱桥的单向推力等施工荷载进行组合： 桥梁构件在施工吊装时或运输时所产生的冲击力，应根据现场具体情况和设计经验，计 入构件的动力系数： 组合V:结构重力、预加力、土重及土侧压力，其中的一种或几种与地震力相组合
组合 II：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与一种或几种其他可变 荷载相组合；当设计弯桥并采用离心力与制动力组合时，制动力应按。70％计算； 组合 III：一种或几种基本可变荷载和一种或几种永久荷载叠加后与偶然荷载中的船只 或漂流物撞击力相组合； 组合 IV：桥梁在进行施工阶段的验算时，根据可能出现的结构重力、脚手架、材料机 具、人群、风力以及拱桥的单向推力等施工荷载进行组合； 桥梁构件在施工吊装时或运输时所产生的冲击力，应根据现场具体情况和设计经验，计 入构件的动力系数； 组合 V：结构重力、预加力、土重及土侧压力，其中的一种或几种与地震力相组合