1、道路與橋梁工程概論道路的分類與技術標準一、道路的分類 道路的功能主要是為各種車輛和行人服務，按其所處的位置、交通性質及使用特點的不同，道路可分為公路、城市道路、廠礦及林業道路等。（一）公路 公路是聯結城、鎮和工礦基地、港口及集散地等，主要供汽車行駛，具備一定技術和設施的道路。而公路工程是以公路為對象而進行的規劃、設計、施工、養護和管理工作的全過程及其所從事的工程實體。我國公路根據其使用任務、性質和適應的交通量，按照交通部頒布的公路工程技術標準，把公路分為：高速公路、一級公路、二級汽車專用公路、二級公路、三級公路、四級公路六個等級。 高速公路：具有特別重要的政治、經濟意義，專供汽車分道高速行駛并

2、全部控制出入的公路。 一級公路：連接重要的政治、經濟中心，通往重點工礦區、港口、機場，專供汽車分道行駛并部分控制出入的公路。 二級公路：連接重要政治、經濟中心或大工礦區、港口、機場等地的公路。 三級公路：溝通縣以上城市的公路。 四級公路：溝通縣、鄉、鎮、村的公路。1、城市道路的分類 1）快速路 快速路主要設置在特大或大城市，為城市中大量、長距離的快速交通服務，是聯系城市各主要功能分區及過境交通服務?？焖俾凡捎梅窒?、分車道、全立交和控制進、出口。 2）主干路 主干路是聯系城市中功能分區（如工業區、生活區、文化區等）的干路，是城市內部的大動脈，并以交通功能為主，擔負城市的主要客、貨運交通。 3）次

3、干路 次干路是城市中數量較多的一般交通道路。次干路與主干路組合成道路網，起集散交通的作用，兼有服務的功能。 4）支路 支路是城市中數量較多的一般交通道路。支路為次干路與街坊路的連接線，解決局部地區交通，以服務功能為主。 2、城市道路的分級 在上述城市道路的分類中，除快速路以外，每類道路按照所在城市的規模、設計交通量、地形等條件，分為、級。大城市應采用各類道路中的級標準、中等城市應采用各類道路中的級標準、小城市應采用各類道路中的級標準。 有特殊情況需要變更級別時，應做技術經濟論證，報規劃審批部門批準。（三）廠礦道路和林業道路 1、廠礦道路 廠礦道路主要是為工廠、礦區交通服務的。廠礦道路因其功能的

4、不同，可分為廠外道路、廠內道路和露天礦山道路。 1）廠外道路 廠外道路是為廠礦企業與公路、城市道路、車站、港口、原料基地和其他廠礦企業等相連接的對外道路；或本廠礦企業（露天礦除外）分散的廠（場）區、居住區等之間的聯絡道路；或通往本廠礦企業（露天礦除外）外部各種輔助設施的輔助道路。 2）廠內道路 廠內道路是為廠（場）區、庫區、站區、港區等的內部道路。 3）露天礦山道路 露天礦山道路是為礦區范圍內采礦場與卸車點之間、廠（場）區之間行駛自卸汽車的道路；或通往附屬廠（車間）和各種輔助設施行駛各類汽車的道路。 2、林業道路 林業道路是修建在林區內為發展林業生產服務的道路，在林區內構成林道網。林道網一般是

5、由基本道路和營林道路所組成。 1）基本道路是指從各基本經營單位（國營林場）通往儲木場的道路。他的主要作用是運輸木材，兼有為地方交通運輸服務的作用。 2）營林道路 營林道路是對林地以及確定改造成為林地的荒山、疏林地、灌木林地等，進行各項林業經營活動所需要的道路。道路的設計分為初步設計、技術設計和施工圖設計階段：1、初步設計 初步設計階段的目的是確定設計方案。必須根據批復的可行性研究報告、測設合同的要求，擬定修建原則，選定設計方案，計算工程數量，提出施工方案意見，編制設計概算，提供文字說明及圖表資料。初步設計文件經審查批復后，則為訂購主要材料、機具、設備，安排重大科研試驗項目，聯系征用土地、拆遷，

6、進行施工準備，編制施工圖設計文件和控制建設項目投資等的依據。采用三階段設計時，經審查批復的初步設計亦為編制技術設計文件的依據。 2、技術設計 技術設計應根據初步設計批復意見、測設合同的要求，對重大、復雜的技術問題通過科學試驗、專題研究，加深勘探調查及分析比較，解決初步設計中未解決的問題，落實技術方案，計算工程數量，提出修正的施工方案，修正設計概算。批準后則為編制施工圖設計的依據。 技術設計應根據初步設計批復的意見、測設合同和需要解決的技術問題，滿足下列有關要求： 對初步設計所定方案詳加研究，進一步補充和修正。 補充必要的地質、水文、氣候、地震和地質鉆探資料，以及土工、材料、結構或模型試驗成果。

7、 提出科學試驗成果、專題報告。 提出修正的施工方案。 編制修正概算3、施工圖設計 兩階段（或三階段）施工圖設計應根據初步設計（或技術設計）批復意見、測設合同，進一步對所審定的修建原則、設計方案、技術決定加以具體化和深化，最終確定各項工程數量，提出文字說明和適應施工需要的圖表資料以及施工組織計劃，并編制施工圖預算。而一階段施工圖設計應根據可行性研究報告批復意見、測設合同的要求，擬定修建原則，確定設計方案和工程數量，提出文字說明和圖表資料以及施工組織計劃，編制施工圖預算，滿足審批的要求，適應施工的需要。 橋梁的基本組成部分一、橋梁的基本組成部分 1、橋跨結構 橋跨結構又稱橋孔結構、上部結構，是在線

8、路中跨越障礙物的結構物，也是主要的承重結構。 2、橋墩、橋臺 橋墩、橋臺又稱下部結構，是支承上部結構并將荷載傳遞給地基的建筑物。橋臺是設置在兩側，而橋墩設置在橋臺的中間。 3、墩、臺基礎 墩、臺基礎是保證橋墩、橋臺的安全，埋置在土層之中，使橋上全部荷載傳遞給地基的結構物。二、橋梁布置的主要尺寸（一）梁式橋 1、凈跨徑（l0） 凈跨徑是設計洪水位線或通航水位線上相鄰兩墩、臺之間的水平距離。 2、總跨徑（l0） 總跨徑也稱橋梁孔徑，是各孔凈跨徑的總和，他反映了橋梁的排泄洪水的能力 3、計算跨徑（l） 計算跨徑是橋跨結構兩支點之間的距離。因而橋跨結構的內力計算是以計算跨徑為準。 4、橋梁全長（L）

9、橋梁全長也稱橋長，是橋梁兩橋臺側墻或八字尾端間的距離；當無橋臺時，橋梁全長為橋面系行車道的長度。 5、橋梁總長（L1） 橋梁總長是橋梁兩橋臺臺背前緣間的距離。 6、橋梁高度（H1） 橋梁高度也稱橋高，是橋面至枯水位的距離。 7、橋下凈空高度（H） 橋下凈空高度是設計洪水位或通航水位至橋跨結構最下緣的距離。橋下凈空高度值不得小于因排洪所需要的，以及對該河流通航所規定的凈空高度。 8、建筑高度（h） 建筑高度是橋面（或軌頂）對橋跨結構最低邊緣的差值。（二）拱橋 1、橋跨結構 橋跨結構或上部結構是由主拱圈（或主拱肋）、拱上建筑所組成。 2、凈矢高（f0） 凈矢高是拱頂截面拱腹至相鄰兩拱腳截面下緣連線

10、的垂直距離。 3、計算矢高（f） 計算矢高是拱頂截面拱軸線至相鄰兩拱腳截面軸線連線的垂直距離。 4、拱上建筑 拱上建筑是在行車道系與主拱之間傳遞荷載的構件或填充物。拱上建筑可分為實腹式和空腹式兩種。第二節 橋梁的主要類型一、橋梁的分類（一）按用途分 橋梁按用途可分為：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農橋、運水橋（或渡槽）、其他專用橋等。（二）按跨徑分 橋梁按跨徑可分為：特大、大、中、小橋。 當 8mL<30m 或5ml<20m 時， 稱為小橋； 當 30mL<100m 或20ml<40m 時，稱為中橋； 當 L100m 或l40m 時，稱為大橋； 當 L500m 或l100

11、m 時，稱為特大橋。（三）按主要承重結構所用材料分 橋梁按主要承重結構所用材料可分為：木橋、鋼橋、圬工橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋等。（四）按結構體系分 橋梁按結構體系可分為：梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋、斜拉橋以及各種組合式橋等。（五）按上部結構的行車道位置分 橋梁按上部結構的行車道位置可分為：上承式、中承式和下承式等。（六）按跨越障礙物的性質分 橋梁按跨越障礙物的性質可分為：跨河橋、跨線橋、跨越深谷橋、高架橋、棧橋等。（七）其他種類 橋梁的其他種類除固定式橋外，還有開啟橋、浮橋、漫水橋等。二、橋梁的結構體系（一）梁式體系 梁式體系是一種在豎向荷載作用下無水平推力的結構。由于梁橋恒載和

12、活載的作用方向與承重結構的軸線接近垂直，因而梁內產生的彎矩最大，通常需要用抗彎性能強的材料（如鋼、木、鋼筋混凝土、預應力混凝土等）來建造。 梁式橋主要有：簡支梁橋和連續梁橋。（二）拱式體系 1、拱橋的演變過程 2、拱橋的分類 （1）按主拱圈（肋）所用的材料分 磚 鋼筋 鋼 勁性 鋼桁架 鋼管圬工拱橋 石 ，混凝土， ，骨架混凝土 ， 混凝土 混凝土塊 拱橋 拱 拱橋 鋼管混凝土 拱橋 （2）按拱上建筑的形式分 可分為：實腹式拱橋和空腹式拱橋。 （3）按橋面所處的位置分 可分為：上承式、中承式和下承式拱橋。 （4）按有無推力分 可分為：有推力拱橋和無推力拱橋。（5）針對鋼筋混凝土拱橋來說，又可按

13、結構體系分和按主拱圈（肋）分 1）按結構體系分 簡單體系拱橋 簡單體系拱橋上的全部荷載均由主拱圈（肋）單獨承擔，而水平推力直接由墩臺或基礎承擔。 單鉸拱 兩鉸拱 三鉸拱 無鉸拱 組合體系拱 組合體系拱是將主要承受壓力的拱肋和行車道梁組合而成共同承受上部荷載，這樣可以充分發揮拱肋和行車道梁的共同作用，達到節省材料的目的。 組成 分類 a 無推力組合拱 一種：柔性系桿剛性拱 在剛度比E肋I肋/E系I系80時，可以認為所有的彎矩均由拱肋承擔，而系桿只承受軸向力。 二種：剛性系桿柔性拱 在剛度比E肋I肋/E系I系1/80時，可以認為系桿不僅要承受拉力，而且還要承受彎矩；對于拱肋只承受軸向力，而不承受彎

14、矩。 三種：剛性系桿剛性拱 在剛度比E肋I肋/E系I系=1/8080時，可以認為系桿和拱肋共同承受縱向力和彎矩。 b 有推力組合拱 一種：剛性梁柔性拱 二種：剛性梁柔性拱2）按主拱截面形式分 板拱橋 主拱圈的橫截面是矩形實體截面的拱橋。 肋拱橋 在板拱橋的基礎上，將板拱橋的主拱圈劃分成兩條或多條肋形成分離的、高度較大的拱肋，而肋與肋之間用橫梁連接的拱橋。 雙曲拱 主拱圈的橫截面是由一個或幾個橫向小拱所組成，由于主拱圈在縱向和橫向均呈曲線，因而稱之為雙曲拱橋。 箱形拱 將實心的板拱橋截面挖成空心的箱形截面，稱為箱形拱橋。（三）鋼筋混凝土剛架橋 橋跨結構（主梁）和墩臺（立柱）整體相連的橋梁。由于主

15、梁與立柱之間是剛性連接，在豎向荷載的作用下，在主梁端部產生負彎矩，這樣就可以減少跨中的正彎矩，跨中截面尺寸也就隨之減少。而立柱除要承受壓力外，還要承受彎矩，在柱腳處還要承受水平推力。1、剛架橋的類型 直柱式（門式剛架、直腿剛架） 單跨剛架橋 斜柱式（斜腿剛架）剛架橋類型 連續式 多跨剛架橋 非連續式（T型剛架） 2、剛架橋的構造特點 1）橋面構造 橋面構造與梁式橋相同。 2）主梁的截面形式 主梁的截面形式與梁式橋相同。但主梁的縱截面可以是等截面、等高度和變高度等三種截面形式；而變高度截面形式的主梁底緣形式可以是曲線形、折線形和曲線加直線形等。 3）立柱 立柱的形式有薄壁式和立柱式（單柱和多柱）

16、兩種；而立柱的橫截面可以是實體矩形、I字形、箱形等。 4）節點的構造 剛架橋的節點是指立柱與主梁相連接的地方，又稱角偶節點。 3、剛架橋的主要尺寸 剛架橋的主要尺寸是主梁的跨度和高度、立柱的高度和厚度，以及橋面的橫向寬度。（四）吊橋 1、概述 由受拉的懸索作為承重結構的橋梁，稱為吊橋。吊橋可分為懸索橋和牽索橋兩種。 牽索橋是由纜索組成的幾何不變的牽索桁架作為承重結構。 懸索橋是由懸索、橋塔、吊桿、加勁梁或橋面系、錨碇五部分所組成。 2、主要體系 （1）柔性吊橋 柔形吊橋是沒有加勁梁的。 （2）剛性吊橋 1）單鏈吊橋 單鏈吊橋是指在一個吊桿平面內只設一根懸索。這種形式在半跨有活載作用下會產生S形

17、變形。 2）雙鏈吊橋 雙鏈吊橋是指在一個吊桿平面內設有兩根懸索。下鏈的形式是根據橋面半跨有活載時，用來適應該荷載的力多邊形來定出的。3、結構布置 （1）懸索的橫向布置 （2）吊桿的布置 吊桿的布置形式一般有豎向布置和斜向布置兩種。 （3）錨固的形式 錨固的形式主要有：外錨式和自錨式兩種。 外錨式是把錨固梁或錨固支架放在吊橋結構外的山體或者龐大的橋臺中。 自錨式是把錨索在加勁梁的端部聯結，錨索的水平分力傳遞給加勁梁，而垂直分力則通過連桿支座傳遞給橋臺。 4、構造特點及施工 （1）懸索 懸索是由若干通長的鋼絲繩或平行鋼絲索組成。 鋼絲繩：目前我國常用的是直徑2.8mm4.0mm的高強鋼絲分層左旋或

18、右旋絞合而成。鋼絞線鋼絲繩常用7H19、7H37、7H61的鋼絞線組成。 平行鋼絲索的架設方法可采用空中架線法和工廠預制法兩種。空中架線法是以卷在卷揚機卷筒上的長的單根鋼絲為原料，用一個移動的紡輪在已架好的輔助纜索上來回移動架設形成股，再將這種繩股按19股、37股、61股配置成六角形并捆緊而形成圓形鋼纜。（2）索夾 懸索橋的懸索和吊桿的連接，一般采用鋼性索夾把懸索箍緊，使懸索在受拉時產生的收縮變形不致滑動，而索夾的下端伸出鑄鐵吊環，通過銷栓把吊桿與吊耳相連。 索夾的形式有六邊形和圓形兩種。六邊形索夾常用于中、小跨徑吊橋，由于鋼索的數目不多，鋼索常排列成六邊形截面，與之相適應，索夾也采用六邊形；

19、而大跨徑吊橋中，由于懸索常采用圓形截面的平行鋼絲索，因此索夾也采用圓形。 （3）橋塔 橋塔是用于支撐懸索，承受由懸索傳來的水平分力和垂直分力。對于橋塔的形式，由于懸索的布置多采用兩個平面，因此必須設置兩根立柱來支撐兩根或四根懸索，為了使整個橋塔在橫向成為能承受懸索和橋面系上全部橫向風荷載的剛性結構，往往在橋塔頂和橋面上設置強大的橫系梁，連接兩根立柱而形成框架。 （4）加勁梁 加勁梁可以是：鋼板梁、鋼桁梁和鋼箱梁。 加勁梁的力學體系有：簡支體系和連續體系。 簡支加勁梁在橋塔處的內力最小，在梁端的角變量、伸縮量和撓度（包括豎向和橫向撓度）均較大；而連續加勁梁在橋塔處的內力最大，對于一般公路吊橋是可

20、以滿足行車要求的，但對于鐵路吊橋難于滿足要求，因此公路吊橋的加勁梁多采用簡支體系，公鐵兩用吊橋都采用連續加勁梁。（五）斜拉橋 斜拉橋又稱斜張橋，是一種橋面體系受壓，支承體系受拉的組合橋梁。其橋面體系是由加勁梁構成，而支承體系是由鋼索組成。 斜拉橋的特點： 1）斜拉橋主梁上的荷載是通過錨固點直接傳遞給斜拉索的，而懸索橋則是通過吊桿傳遞給柔性承重索的，因此兩者的結構剛度有較大的區別。 2）懸索橋的承重索是錨固在橋臺或后臺專設的錨碇上，其主梁是不承受軸力的；在斜拉橋中，主梁是要承受巨大的軸向力，形成偏心受壓構件。 3）斜拉橋是可以進行內力調整，也可以改變橋梁的剛度。在健康檢查中，如發現斜拉索失效，則

21、可以更換；而懸索橋則無法辦到。 1、斜拉橋的主要結構構造與形式 斜拉橋的主要是由：主梁、索塔和拉索組成的。 （1）拉索的布置與類型 拉索的縱向布置 拉索的縱向布置常用的有：輻射形、豎琴形、扇形和星形等四種。 拉索的橫向布置 拉索的橫向布置有：單索面和雙索面兩種。拉索的分類 根據拉索與主梁的相對剛度關系，拉索可分為：柔性拉索和剛性拉索兩大類。 柔性拉索可采用高強度鋼材，其抗彎剛度一般比主梁小。剛性拉索是在拉索外包上預應力混凝土的結構。 斜拉索的傾角 斜拉索的傾角應從塔高與梁跨的比值、拉索的合理布置等方面綜合考慮。一般來說，當拉索的縱向布置是按豎琴形布置時，其傾角為2638；當拉索的縱向布置是按輻

22、射形布置時，其傾角為2130，以25左右居多。 拉索與索塔之間的關系 一種 塔上設置索鞍，拉索不間斷地跨越索鞍。 二種 拉索錨固于索塔 （2）主梁的結構與類型 1）主梁的類型 按主梁的材料有：鋼主梁、混凝土主梁、鋼與混凝土的結合梁、鋼梁與混凝土梁的混合式主梁等。 按主梁的力學體系有：連續梁、單懸臂梁、T形剛構、連續剛構等。 連續梁 這種構造往往在墩臺支承處設置活動支座，以便使溫度變形均勻，而水平變形由拉索予以約束。 單懸臂梁 T形剛構 T形剛構在梁根部與墩、塔連成整體，形成十字固結，在此處要抵抗很大的負彎矩。 連續剛構 在多跨橋梁中，為了減少變形縫而不需設置掛梁，這樣就形成了連續剛構。2）主梁

23、的截面形式 主梁的截面形式有：工字形、矩形或倒梯形的箱形。 橋面板的形式有：正交異性鋼橋面板和鋼筋混凝土橋面板。 （3）索塔的結構與類型 斜拉橋的索塔是通過拉索將梁體彈性支承，并以承受壓彎為主的一個重要結構。 塔高 當為單塔時，塔高H=（1/31/4）L主跨 當為雙塔時，塔高H=（1/41/6）L中跨 索塔的布置形式 索塔的材料 索塔的材料有：鋼筋混凝土、預應力混凝土、鋼等。 索塔、主梁和墩臺相互之間的連接形式 索塔、主梁和墩臺相互之間的連接形式有：全固結型（剛構體系）、塔墩固結型（飄浮體系）、塔梁固結型（支承體系）。 2、懸臂梁橋、多跨剛架橋與斜拉橋的異同 （1）用懸臂施工法施工預應力連續梁

24、橋和剛架橋的制約因素 由于跨度的增大使懸臂梁的剛度增大的同時，梁的自重彎矩也大大增大； 長懸臂施工時，使懸臂箱梁下翼緣的壓應力迅速增大； 由于主跨懸臂增大，使懸臂梁中的預應力鋼束成倍增加。（2）懸臂施工橋梁中的預應力鋼束與斜拉橋中的斜拉索在受力性能上有所不同 斜拉橋中的拉索比懸臂施工橋梁中的預應力鋼束要大； 斜拉索的疲勞強度； 斜拉索的防護； 風振引起斜拉索疲勞失效 最為根本的不同在于 一方面：對于懸臂梁橋中預應力鋼束的豎向分力僅起到改善梁的抗剪作用，而對于斜拉橋斜拉索拉力的豎向分力能給梁提供豎向彈性支撐的作用； 二方面：斜拉索提供的豎向分力可以抵消梁節段產生的向下的重力，并在未加外荷載前可以不產生彎矩，而在營運荷載作用下，減少兩個斜拉索之間的局部彎矩至最小的值。 3、斜拉橋的幾個特殊問題 預應力混凝土斜拉橋長懸臂不對稱、不平衡施工問題； 斜拉橋的索力測試和長索應力松弛問題； 斜拉橋中斜拉索的耐久性與防腐問題； 斜拉索的風雨振動現象和振動控