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土木工程认识实习报告——桥梁方向


土木工程认识实习报告
——桥梁方向

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背景 桥梁指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。对于桥梁的建 造,就属于土木工程中桥梁工程的范畴,桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养 护和检定等的工作过程,以及研究这一过程的科学和工程技术。 桥梁一般讲由 五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥 跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结 构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指 直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、 (2)防排 水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明. 桥梁大致可以分为以下几个类型: 梁式桥 包括简支板梁桥,悬臂梁桥,连续梁桥。其中简支板梁桥跨越能

力最小, 一般一跨在 8-20m。 连续梁桥国内最大跨径在 200m 以下, 国外已达 240m。 拱桥 在竖向载荷作用下,两端支承处产生竖向反力和水平推力,正是水

平推力大大减小了跨中弯矩,使跨越能力增大。 刚架桥 有 T 形刚架桥和连续刚架桥,T 形刚架桥主要缺点是桥面伸缩缝

较多, 不利于高速行车。 连续刚构主梁连续无缝, 行车平顺。 施工时无体系转换。 缆索承重桥(斜拉桥和悬索桥)是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路 或铁路桥面靠钢缆吊在半空,缆索悬挂在桥塔之间。斜拉桥已建成的主跨可达 890m,悬索桥可达 1991m。 组合体系桥 有梁拱组合体系,如系杆拱,桁架拱,多跨拱梁结构等。梁

刚架组合体系,如 T 形刚构桥等。 桁梁式桥 有坚固的横梁,横梁每一端都有支撑。现代的桁梁式桥,通常

是以钢铁或混凝土制成的长形中空桁架为横梁。这是桥梁轻而坚固。利用这种方 法建造的桥梁叫做箱式梁桥。 悬臂桥 非两端支承。 吊桥 是建造跨度非常大的桥梁最好的设计。道路或铁路桥面看钢缆吊在 2 桥身分成长而坚固的数段,类似桁梁式桥,不过每段都在中间而

半空,钢缆牢牢地悬挂在桥塔之间。 拉索桥 有系到桥柱的钢缆。 钢缆支撑桥面的重量, 并将重量转移到桥住上,

使桥柱承受巨大的压力。 廊桥 形体变化。 一:实习目的 通过参观北京市几座不同的桥梁, 对桥梁的基本结构和类型等有一个感性的认识 让同学们可以在实习中验证课堂上学习的理论知识,做到理论与实践相结合,掌 握理论知识,并对桥梁建设中应注意的事项有所了解。 二:实习地点 十三号线高架桥、北京交通大学附近桥梁、卢沟桥及其周边桥梁 三:实习内容 1、地铁 13 号线轻轨用桥 地铁 13 号线为轻轨,为与地面之上, 均为地面或高架铁路。 地铁 13 号线位于北京市内繁华地 段,桥下设有公路,来往车辆众多, 故在公路附近采用跨度较大的梁。而 且为了避免遮挡视线,桥墩采用的是 板式结构。 由于不同位置受力不同,在减少 材料、减轻自重而又能保证强度的情况下,梁的下部做成了抛物线的形状,这样 便满足了上述要求,同时还提高了桥的限高。 13 号线轻轨用桥采用了连续预应力曲线变截面钢筋混凝土箱梁,是连续梁 的一种。所谓连续梁,是指一个梁拥有三个或更多的支撑,属于静不定结构。查 阅资料得知, 连续梁在恒荷载作用下,产生的支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载的 作用,使内力状态比较均匀合理,因而梁高可以减小,节省材料,且刚度大,整 体性好,超载能力大,安全度大,桥面伸缩缝少。 该桥还采用了简支梁结构。简支梁就是梁的两端搭在两个支撑物上,两端铰 3 加建亭廊的桥,称为亭桥或廊桥,可供游人遮阳避雨,又增加桥的

接,现实看是只有两端支撑在柱子上的梁,主要承受弯矩的单跨结构。一般为静 定结构,受力简单,跨中只有正弯矩,体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力 都不会在梁中产生附加内力。

与之并行的铁路桥,为连续刚构 桥。所谓连续刚构,即在桥墩顶部, 桥墩与桥体固结,形成一个整体,对 梁跨形成附加约束。因此我们可以知 道,区别连续梁和连续刚构的依据主 要是看桥墩和桥体是如何接触的。固结在一起的是连续刚构,由支座连接的是连 续梁。连续刚构桥综合了连续梁和 T 型刚构桥的受力特点,将主梁做成连续梁体 与薄壁桥墩固结而成, 连续刚构体系的梁部结构的受力性能如同连续梁一样,薄 壁墩底部所承受的弯矩, 梁体内的轴力随着墩高的增大而急剧减小。从连续刚构 的特点我们可以知道, 连续刚构在保持了连续梁的各个优点的前提下,由于桥墩 和桥体直接固结, 节省了大型支座的昂贵费用, 同时减少了桥墩及基础的工程量。 连续刚构较之连续梁强度和刚度更大,因此能承受更大载荷。但是连续刚构 的结构也决定了其抗震能力较弱,同时由 于连续刚构施工时需要整体浇灌,因此其 施工也更复杂。 桥的支座出采用了盆式橡胶支座,即 周围为橡胶围成的盆状, 内部填充刚材料。 橡胶材料有很好的弹性,而盆式结构将刚 材料限制在盆内,这样就加强了橡胶材料 的强度。由于梁会随季节变化而产生型变 量,如果采用固定的支座结构,便会产生很大的作用力,这对于梁和支座都会产 生不利影响。 而采用这种盆式结构,便能够很好的利用橡胶的弹性来应对梁的变 形,从而提高了桥的安全性。 4

在梁上我们还发现了一些空洞,老师 说这是通风孔。 由于阳光照射的影响, 梁 两侧的温度不同, 会产生温度应力, 对梁 产生危害。 为了减小这种危害, 便设计了 通风孔, 通过这种结构使梁内外的温度尽 量保持一致,减小温度应力带来的危害。 在铁路桥沿线还设有声屏障。 在声源 和接收者之间插入一个设施, 使声波传播有一个显著的附加衰减,从而减弱接收 者所在的一定区域内的噪声影响,这样的设施就称为声屏障。采用此设施有效地 减少了 13 号线对周围居民的影响。这也让我们明白在工程的设计施工中,我们 考虑的不仅仅是一个工程的稳定性与安全性,还要综合地考虑对周围环境的影 响。 在老师的讲解中,我们了解到,桥梁与桥之间梁的伸缩缝的设计能合理选定 恰当伸缩量的缝隙极为重要, 缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏。采用的缝隙过大 或过小, 以及没有考虑安装时的温 度而调整间隙。 特别是针对板式橡 胶伸缩装置,易造成破坏。即使是 连续桥面, 在面层铺装上往往也会 出现裂纹。因此。要采取预先切割 桥面,设置接缝,或用较软的铺装 层来吸收裂缝, 或者安设小型的伸 缩装置来解决。 在较大纵坡的情况 下, 如不设置考虑适应竖直变位的 构造, 也容易产生缺陷, 引起破坏。 伸缩装置沿桥面纵向,即使伸缩量小,也存在挠度差大的问题,因此,在伸缩装 置构造上要给予重视。 伸缩装置与梁体结合成等强的整体无疑是提高其使用效能 的重要手段。 除模数式伸缩装置之外的其他类型的桥梁伸缩装置,与桥面板的固 5

定、结合往往不够充分,效果不甚理想,一般构造尺寸较小、刚度不足,而且对 新材料的特征、配合等研究不够深入,所以在选型时应作充分的比较研究。为防 止因雨水而起的漏水现象, 虽然在一些钢制伸缩缝装置中,对配合部位采取插入 密封橡胶或将排水装置或铺装层面层作为容易清扫的型式, 或在整个缝隙中灌注 填人防水材料的实用型式。 如果有漏水现象, 会腐蚀桥墩支座, 减少桥梁的寿命, 而且会有很大的修复难度。对与桥面的雨水,一般应在伸缩装置附近设集中排水 口; 对不在日常养护作多次涂漆的构件上,设计上应采用优质耐久的防护材料作 有效的处理。 在13号线的起点, 西直门处我们看 到了一座斜腿刚构桥,它是带有两个 斜腿的刚架结构。斜腿的下端设铰, 通常用钢筋混凝土或预应力混凝土制 作,也有用钢制作的。这种有推力结 构所用材料较省,建筑高度较低,用 于立交桥有其较突出的优点。老师告 诉我们这种桥还可以用于山区,是比 较新型的桥梁结构。

2、慈献寺桥 慈献寺桥位于交大南门外,动 物园路与高粱桥斜街交汇处,是一 座分离式立交桥。慈献寺桥是为了 缓解西直门路段交通压力而建,因 此在建设之初便考虑到较大的车流 量,采用了双向四车道的设计。可 以明显的看出来,慈献寺桥是两座 并行的桥拼合在一起的,当桥体拼 合好之后再通过浇筑混凝土连接在一起。 每个桥的桥墩都采用了圆柱或方形的桥 6

墩,以增强期稳定性。 近观桥墩, 能够发现方形桥墩与桥体之间有一层橡胶层,桥墩的上方有四个 支座, 支座通过限位装置与桥墩连接在一起。该处桥墩的受力仍主要是通过中间 的主要部位, 橡胶层的作用与盆式结构中的橡胶层作用相同,也是为了应对形变 量而设计。 周围的四个限位装置作用是防止桥体发生横向位移,设计时应考虑到 强度条件。 沿着慈献寺桥走能看到如图的结 构。桥墩的形状发生了变化。我们可以 看到,桥墩变粗了,两个相邻桥墩横向 支起了一段梁,仔细观察可以看到该梁 和桥墩之间是之间浇灌固结在一起,没 有支座,这样直接固结可以提高强度。 支座存在于梁和桥体之间,梁和桥体间 有橡胶垫层。我猜想,这样增大了受力面积,桥上的力可以更均匀地传递下来, 而不至于桥上的力集中传到桥墩的某个位置而导致破坏。由于这个位置坡度大, 车辆会存在较大的加速度, 从而产生较大的冲击载荷,因此桥墩需要做这样的处 理。而且采用此结构还能起到把两个并行的桥连成一体的作用。 慈献寺桥是箱式桥体的。 之所以做成空心的,主要是为了减少材料和桥的自 身重力, 因为西直门处的土壤承载力有限。同时由材料力学已经学过的知识可以 知道,箱形结构本身强度不会发生太大变化,而且抗扭强度更大了,这一点对于 弯桥尤其有利。 3、卢沟桥 卢沟桥位于北京市西南约 15 千米处丰台区永定河上。因横跨卢沟河(即永 定河)而得名,是北京市现存最古老的石造联拱桥。卢沟桥全长 266.5 米,宽 7.5 米,最宽处可达 9.3 米。有桥墩十座,共 11 个桥 孔,整个桥身都是石体结构, 关 键 部 位 均 有 银 锭 铁 榫 连 接 , 为 华 北 最 长 的 古 代 石 桥 。

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卢沟桥为石拱桥,采用石拱相连的结构,这样的结构精巧,坚固耐用。由 11 个半圆形石拱组成,每个石拱长度不一,自 16 米到 21.6 米,桥宽约 8 米,路 面平坦,几乎与河面平行。每两个石拱之间有石砌桥墩,把 11 个石拱联成一个 整体,是一座联拱石桥。联拱石桥不但美观,而且还可以增加泄洪量,桥的主要 支撑部位为拱内,桥的强度也因此而增高。 由于卢沟桥位于北方,而北方的河流都会有结冰期。在冰融化的时候,冰块 顺流而下,会冲击到桥墩上,对桥造成一定的危害。老师讲到,卢沟桥在设计的 时候就考虑到这一点,因而在面向上游的一面,桥墩设计成了较为尖锐的形状, 这样能够破冰,使大块的冰变成碎冰,加速了冰的融化。由于时间和天气原因, 我们并没有看到卢沟桥桥墩的这一侧,也感到遗憾。

此外, 卢沟桥上拥有数不胜数的 石狮子,民间也有“卢沟桥的狮子数不清”的说法,据有关资料得知卢沟桥共有 8

496 个石狮子。卢沟桥的石狮子姿态各不相同。狮子有雌雄之分,雌的戏小狮, 雄的弄绣球。有的大狮子身上,雕刻了许多小狮,最小的只有几厘米长,有的只 露半个头, 一张嘴。 卢沟桥的石狮子体现了我国古代劳动人民尤其是古代工匠的 艺术创造力,除了其在石拱桥的历史上的重要意义,它也有很高的艺术价值。 4、其他 离开卢沟桥继续走, 我们看到小 卢沟桥,已经损坏的比较严重,小卢 沟桥也是拱式桥,因为永定河的支 流,这条河有时有水有时停水,我们 去的时候没有水, 能清晰的看出桥是 分两期,第一期建造强度不够,后又 加粗的桥墩, 拱是由弯曲的柱和横向 和纵向的柱支撑, 把桥面的力传递到 桥墩上。 看完小卢沟桥我们又看了一座高速铁路桥, 老师告诉我们这座桥的桥是梁式 桥,梁是箱梁,因为是高速铁路桥,所以桥的质量要求很高,跨度不是很大,因

为高铁速度很快,桥体收到的冲击 很大,所以桥墩设计成椭圆形,并在桥墩内加入预应力筋,预应力筋通常由单根 或成束的钢丝、 钢绞线或钢筋组成。有粘结预应力筋是和混凝土直接粘结的或是 在张拉后通过灌浆使之与混凝土粘结的预应力筋;无粘结预应力筋是用塑料、汕 脂等涂包预应力钢材后制成的, 可以布置在混凝土结构体内或体外,且不能与混 9

凝土粘结, 这种预应力筋的拉力永远只能通过锚具和变向装置传递给混凝土,这 能加大桥的允许的跨度,节省材料,而且减轻了桥重。 再往前走,我们看到一座高速公路桥,桥梁是梯形箱梁,老师讲到桥梁一般 讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载 的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔 结构.上部结构)、(2)桥梁支座系统、(3)桥墩、桥台(4)承台(5)挖井或桩基。五小部 件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2) 防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明.[2]大型桥梁附属结构还有桥头堡、 引桥等设置。 上部结构(或称桥跨结构) :是在线路中断时跨越障碍的主要承重结构,是桥梁 支座以上(无铰拱起拱线或钢架主梁底线以上)跨越桥孔的总称,当跨越幅度越 大时,上部结构的的构造也就越复杂,施工难道也相应增加 下部结构(桥墩,桥台和基础的统称) :是支撑桥跨结构并将永久荷载和车辆荷 载传至地基的建筑物 桥墩桥台: 是支撑上部结构并将其传来的永久荷载和车辆等荷载传至基础的结构 物。桥墩桥台底部的部分称为基础:承担了从桥墩和桥台传来的全部荷载。 支座:设在桥台顶,用于支撑上部结构的传力装置。 最后我们在这里还看到了普通铁路桥,是刚桁架桥,桁架桥一般由主桥架、 上下水平纵向联结系、桥门架和中间横撑架以及桥面系组成。在桁架中,弦杆是 组成桁架外围的杆件,包括上弦杆和下弦杆,连接上、下弦杆的杆件叫腹杆,按 腹杆方向之不同又区分为斜杆和竖杆。弦杆与腹杆所在的平面就叫主桁平面。大 跨度桥架的桥高沿跨径方向变化,形成曲弦桁架;中、小跨度采用不变的桁高, 即所谓平弦桁架或直弦桁架。 通过老师的讲解,我们了解了一些铁路桥的结构: 1.桥面供车辆和行人直接走行的部分。铁路桥面有钢轨和轨枕支承于纵、横梁系 统的明桥面;有道碴槽板、道碴、轨枕、钢轨组成的道碴桥面;有钢轨直接联结 于桥面板或主梁上的无碴无枕桥面。 2.主梁桥梁主要承重结构,是桥梁上部结构的主体。铁路桥的主梁,一般为两片。 小跨度的主梁间距不大,桥面可直接铺在主梁上。也有采用多片主梁的。主梁可 10

做成实腹的板梁,杆件连成的刚架或桁架,主梁与桥面、联结系结合而成的箱梁。 3.支座桥梁上部结构的支承部分。 其作用是将上部结构的支承反力 (包括竖向力、 水平力)传递给桥梁墩台,并保证上部结构在荷载的作用和温度变化的影响下, 具有设计要求的静力条件。支座有活动支座和固定支座两种,可用钢、橡胶或一 定标号的钢筋混凝土制作。橡胶支座是一种新型支座,具有重量轻、高度低、构 造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉及安装方便等优点。 这座桥是下行式桥,分两车道双 线,桥上铁路行车道由木枕组成,是 无道渣的明桥面,这样的制作能减轻 桥重,从桥下看桥底,桥底是纵横梁 体系,桥面的重量传给纵梁,纵梁把 重量传给横梁,横梁把重量传给主 梁。我们还了解到桁架桥的一个组 成:斜腹杆-------- 桁架的杆件,依其 所在位置不同, 可分为弦杆和腹杆两 类。 弦杆是指桁架上、 下外围的杆件, 上边的杆件称为上弦杆, 下边的杆件 称为下弦杆。 桁架上弦杆和下弦杆之 间的杆件称为腹杆。 腹杆又分为竖杆 和斜杆。 弦杆上相邻两结点之间的区 间称为节间。 我们还知道桁架桥零杆 的作用是控制钢材因为反复承受力 的作用而引起的疲劳寿命。 我们还了解到一些桥梁连接的技术分为: 焊接:焊接焊接是被焊工件的材质(同种或异种) ,通过加热或加压或两者并用, 并且用或不用填充材料, 使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工 艺过程。 栓接:栓接,即螺栓连接,构件连接方式的一种,主要用于钢材、机械零件之间 的连接,螺栓连接是属于可拆卸连接。 11

四:实习总结 对于土木工程的学习, 我们不仅要注意知识的积累, 更应该注意能力的培养, 学院为了让大家对本专业有更好的了解,给我们安排了本次外出实习,让大家可 以建立一个初步的专业基础, 对将来的学习起到一些引导作用。认知实习是土木 工程教学计划中的一个重要的实践性教学环节,它对学生建立正确的专业思想, 树立正确的专业知识学习态度有着极其重要的影响。 在参观实习的过程中听着老 师详细的讲解, 真的可以学到很多平时在课堂上学不到的东西。本次实习不仅仅 是一次外出学习,更是对课堂所学知识的补充。 这次参观了几种结构类型的桥梁,收获很多。对于土木工程专业来说,实践 和理论同等重要。 在实践中我们才能把理论理解透彻,在实践中我们才能更好地 去认识理论、改进理论。 本次实习是在没有学习桥梁方向的专业课的情况下进行的,虽然有些陌生, 但是实习完了之后还是印象深刻,以致于现在每当看到一座桥的时候,都要去思 考它的结构,去想为什么要做成这样子的结构。 除了以上一些感性的认识之外,还有一些对桥梁的理解。我认为,在一个地 方建桥,要根据要受到的荷载、地形、当地的工程地质条件、工程技术条件、环 境保护、是否美观等方面因素,才能最终建成一座耐用、经济、美观的桥。

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