1、桥梁工程课程设计心得中山桥模版 1 . 桥梁简介2 2 . 中山桥的背景简介3 3. 钢架桥的概述4 4 . 百年沧桑5 5. 中山桥桥墩猜想6 6. 历史价值10 7. 心得体会10 8. 小组成员分工11 桥梁工程课程设计一桥梁简介 兰州中山桥俗称“中山铁桥”、“黄河铁桥”，位于兰州滨河路中段北侧，白塔山下、金城关前，建于公元1907年(清光绪33年)，是兰州历史最悠久的古桥，也是5464公里黄河上第一座真正意义上的桥梁，因而有“天下黄河第一桥”之称。中山铁桥长234米，宽7.5米，有6墩5孔的铁桥，桥上飞架5座弧形钢架拱梁。清光绪33年(1907年)，清政府在兰州道彭英甲建议和总督甘肃升
2、允的赞助下，动用国库白银三十万六千余两，由德商泰来洋行喀佑斯承建，美国人满宝本、德国人德罗作技术指导，建起了黄河第一座铁桥，初名“兰州黄河铁桥”。 图 1 中山铁桥二中山桥修建背景 中山桥是兰州境内历史最为悠久的古桥。前身系黄河浮桥。黄河浮桥是明洪武五年(公元1372年)。宋国公冯胜在兰州城西7里处始建的。明洪武九年(1376年)。卫国公邓愈将此桥移至城西10里处。称为“镇远桥”。明洪武十八年(公元1385年)。兰州卫指挥杨廉将浮桥移至现在的位置白塔山下。至今兰州还存有建桥时所遗的重10吨。长5.8米的铸铁浮桥柱3根。人称“将军柱”。柱上铸有“洪武九年,岁次丙辰,八月吉日,总兵官司卫国公建斯柱
3、于浮桥之南,系铁缆一百二十丈”的字样。 图2.1中山桥正面当年的黄河浮桥,用24只大船,横排于黄河之上。船与船之间相距5米,以长木连接,铺以板,围以栏,南北两岸竖铁柱4根,大木柱45根。有两根各长50米的粗铁绳,将船固定在河面上,冬季黄河结冰则拆除,春季则又重搭浮桥。“伫看三月桃花冰，冰泮河桥柳色青”的诗句,就是当时浮桥的写照。兰州 图2.2 原中山桥图 古八景之一的“降龙锁蛟”也是指这种景色。 三. 钢架桥的概述 钢桁架桥以其跨越能力强，施工速度快，承载能力强,耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，
4、国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同事随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的咋公路工 图3.1中山桥上部节点连接结构 程领域的到应用。 相比较我国当前100米左右中等跨径常用的桥型如连续梁，系杆拱，矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥 具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主珩主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度，尤其适用于对桥梁建 筑高度有严格限制的桥梁；2. 施期短，速度快钢桁架施工可在工厂制作杆件，运 到现 场拼装 图4 .1中山桥端部节点连接结构 成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，
5、这使它在很多工期较紧的工程（ 比如重要道路的桥梁修复和桥梁的改建工程）和跨度越重要道路的跨线桥上成为桥 型首选之一；3.随着钢结构防腐技术的提高，钢桁架的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几个方面的优点，桁架桥成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。上、下平面纵向联 结系均采用交叉式，与弦杆变形产生的内力。在桁架两端斜杆所在的斜平面设置乔门架，上弦节点每个节点均设一道横向联结系。桥面铺装、防撞护栏等二期恒载采用平面荷载施加在桥面板上，移动荷载采用车道面加于桥面板上。 四 .百年沧桑历经沧桑之后，他依然如一名坚强的战士，用自己钢铁的脊梁，担负起通达
6、黄河两岸的重任。 一百多年的风雨剥蚀，使中山桥已略显苍老，自1931年，经过大大小小的17次维修，这座经历磨难的百年老桥雄风仍不减当年。新中国成立以来，中山桥共经中山桥自建成至今,已度过了107个春秋。百年以来，中山桥，经历了无数次冰凌冲击、洪水冲刷、地震摇撼、风雨剥蚀、车船碰撞，及两次大规模战争的洗礼。历了5次加固维修。1950年，由交通部第七工区公路工程管理局，对铁桥进行桥墩加固。1954年，国家拨款60万元，由西北军政委员会交通部公路局对铁桥进行了维修加固，在原平行弦杆上端置拱式钢桥，使得中山桥外形变为了今天的形状。 图4 抬升后的中山桥1989年，那艘自重260吨供水船失控撞到铁桥后，
7、兰州市经过抢修不仅使铁桥转危为安，还加宽了人行道，装饰了桥身，铁桥焕然一新。2004年，兰州市政府投资500万元，对中山桥又进行了维修加固。2994年10月，在承担额95年车辆交通任务后，兰州市政府决定将中山桥改为步行桥。2011年，中山桥迎来了建成后的第18次大修，这次大修除了提高中山桥抗震能力和抗洪能力，加固桥墩外，还将让这座百年老桥长高1.2米。 第一天16厘米，第二天35厘米，第三天60厘米 中山桥自4月11日上午进入抬升阶段后，一周内整个过程进展顺利平稳。中山桥此次维修加固，不仅要保持外观原貌，同时不能改变桥的整体结构，必须以保护为前提。按照设计，工程将凿除原桥墩表面混凝土外包层，加
8、固桥墩，并在桥墩顶面整体现浇筑混凝土，最后实现将中山桥整体抬升1.2米，保证可靠使用50年左右。该工程还将改建和维护中山桥南北两岸的广场，确保桥面和广场维持平顺连接。五 .中山桥墩种种猜想告诉你5个叹为观止的秘密120年间3次参与铁桥维修的人 2011年4月的一天，春阳洒在奔流东去的黄河上，百年中山桥正在经历一次前所未有的“增高术”。兰州市市政工程管理处桥梁管理所所长董擎，盯着标尺看着桥面一厘米一厘米上升。这个40多岁的中年男人，在近20年以不同身份参与了铁桥的三次维修加固，这一次他的身份是“业主”。看着长高的铁桥，他感慨良多，思绪一下子飞回1990年的那个夏天。 图5.1中山桥栏杆 那一年，
9、他从湖南大学毕业，分配到了兰州市政工程勘察设计院工作。一个月后他接到了一个任务：为中山桥设计新的栏杆。 董卿所接手的栏杆设计有两个原则，一是安全，二是和整体桥 体相协调。这对科班出身的董卿本来是手到擒来的事。但是他同样遇到了麻烦。“当时人们对中山桥的关注度没有像现在这么高，查资料成了难题，不知道在哪查，也不知道找谁请教”。回想起当时的情景，董卿苦笑着摇摇头。虽然从小在兰州长大，但突然间由于职业的原因，他不得不从专业的角度重新审视这座桥，辗转于各个档案馆，图书馆，资料室，走访知情者。最重一招桥的特点和风格，模仿波浪设计出正选切线的新栏杆。目前，我们看到的这个栏杆就是他的杰作。2 . 百年前的桥梁
10、用钢和现代无异 这次栏杆设计仅是董卿从专业和技术角度认识中山桥的开始。 2004年，兰州市政府投资500万元，对黄河铁桥进行了建国以来最彻底，最大规模的维修加固。中山桥这座兰州上游的第一座公路桥将结束近百年的通车历史，变成一座永久性步行桥。当时已经在甘肃现代环境工程公司任总工程师的董卿，又以施工方项目经理的身份再一次参与了维修。本次维修加固的主要内容包括桁架系支座的除锈及防腐处理，木道板的更换，沥青混凝土路面铺筑，彩色橡胶防 铺设，部分斜拉杆的维修和更换，伸缩缝安装，以及在维 修过程中检查出的需维修。 这次维修，董卿发现了一些隐藏在中山桥体内的秘密。 图5.2 中山桥桥底结构 为了保证质量，作
11、为施工方的总工程师和项目经理的董卿，他需要黄河铁桥详尽科学数据。他们截取了部分杆件送到兰州交通大学做了力学测试。测试结果令所有人大吃一惊： 桥梁所用的钢材和现在的A3钢材一样。A3是碳素结构钢，在力学性能上保证常规的抗拉强度，屈服强度，和伸长率，机械性能好，是甲类钢。目前大量应用于建筑及工程结构。用以制作钢筋或建造厂房房架，高压输电铁塔，桥梁，车辆，锅炉，容器，船舶。100年前这些从德国进口的钢材竟然和现代使用的没什么两样。可见当时对桥梁材质的要求是非常高的。接下来还有让董卿更为吃惊的事情发生了。3.百年前的铆钉 内壁光亮如新他们打开杆件上的铆钉发现，铆钉和杆件的结合面光亮如新，没有一定锈蚀。
12、这大大出乎人们的意料。在建桥时没有足够的电力和现在的焊接技术，构件的连接和固定全部采用热铆技术完成的。热铆的由烧红的钉坯插入构件的钉空中，铆合而成，铆钉打好后，钉杆由高温逐渐冷却而发生收缩，但被顶头之间的钢板所阻止住，所以钉杆中产生了收缩应力，对钢板产生压缩系紧力，就将两个构件结合在一起了。铆钉连接由于结构复杂，费钢费工，现已很少采用。但铆钉连接的塑性，韧性，传力性可靠，质量易于检查，在一些重型和直接承受动力荷载的结构中，有时仍采用。 “起初我们以为一百年了，铆合处 图5.3 中山桥拉杆多少会有些锈蚀，可当我们将铆件启开后发现，里面完全是簇新的，也就是说一百年也没有任何空气和水分进入而造成锈蚀
13、。当时使用炭火和锤具等简单工具，能达到如此工艺令人匪夷所思，很难想象。”2004年铆合的工作量和当年建设大桥时的施工环境和工作量是不可同日而语，时至今日我们仍然无法想象如此宏大的工程在当时是如何完成的。4.桥墩材质就是片石混凝土 2004年的维修加固中，董卿和他的同事们还发现，整个桥梁的铰接技术和销钉连接技术对大桥的耐用性起到了至关重要的作用，这两种技术的使用大大增加了桥体的弹性和韧性，当桥体在受到压力和震动时，各连接点会消解一部分外来压力。这两种技术在别的桥梁中是很少使用的。中山铁桥经历战火洗礼，地震摇晃，洪水 冲刷，风吹日晒，铁船撞击，车辆碾压，百年之后之所以能完好的 矗立于黄河之上，它的
14、建筑特点无疑给了一个科学合理的解释。这也是分辨原桥构件和维修后构件的重要参照物。董卿说，凡是隐藏在桥体中的焊缝和高强螺栓， 都是后人维修过的地方。 随着时间的推移和人们对铁桥关注度的增加，铁桥的资料在这时已经有很多了，获取资料的手段和渠道也宽了，很多人能解释清楚了，有人能提供资料了。这一次董卿没有为找资料费多少周折。 图5.4 中山桥桥墩 2011年，为适应防洪，抗震的需要，铁桥再一次进行维修和加固，并且要抬升1.2米。董卿在20年中三次参与进来了，不过这一次董卿的身份是管理方，是业主。这一次对于百年铁桥是伤筋动骨的手术。但这对现代专业的施工单位和工程师们来说，已经不存在问题了。这次维修加固的
15、难点在于水下施工，老何=河水文，地质条件较为复杂。工期和1994年相比而言，工作量，施工难度高，但工期同样是3个月。施工方通过现在探测技术手段，获取了桥下的地质结构，水文信息，以及桥墩的材质构成，诶科学施工提供了更为详实准确的第一手资料。根据建桥的年代，人们一直认为桥墩应该是用条石砌起来的的。而这次通过钻探取样否定了这一猜想，桥墩材质是片石混凝土。计算机和高新设备的运用，使得施工更加准确，目前中山铁桥已完好无损地抬升1.2米。桥面高于地平面的部分初定为坡面连接，可能会根据桥面铺装，广场改造的具体情况调整方案。5.中山桥是按百年一遇标准建造 在各种自然灾害和战火等人为因素的侵害下，铁桥能屹立百年
16、而不倒，本身就是设计水平高超的证明，存在即是合理的。1981年八月九月间的那场洪灾，对于很多兰州人来说是最惊恐的记忆。据记载这次洪水来势汹涌，流量大，持续时间长。4500立方/秒的大流量，持续了16个昼夜，5000立米/秒以上的流量持续了6天6夜。最高流量一度达到5640立米/秒，水位1516.85米，是自有实测资料以来的最高纪录。黄河铁桥也在那年经历了史无前例的考验。黄河兰州段流量是以中山桥流量为准的，水面离铁桥高仅有50厘米，浪花溅上桥面，情况一度十分危急。在政府和军民的共同努力下，铁桥保住了。但客观的讲，能够抵御这次洪水，取决于铁桥本身的质量。铁桥的设计建设应该是一百年一遇洪水的标准。六
17、.历史价值随着时间的流逝.兰州市区已架起了10多座造型美观.结构新颖.工艺先进.气势不凡的铁路公路桥.这座古老的黄河铁桥已不是沟通黄河南北的唯一通道了.尽管如此.人们还是敬仰它.观赏它.因为它象一部史诗.飧刻着兰州古往今来历史的变迁.展示了兰州人民灿烂艺术的画卷.“黄启炎传，铁汉秦章光陇板；河清海晏，桥虹耀彩卫金城。”如今，这座古老的桥梁依然横跨黄河之上，与白塔山相呼应。“举头迎白塔，缓步过黄河。对岸两山峙，中流意兴多。”赵朴初的诗句颇能勾出人的游兴。和诸多桥梁相比，中山桥的观赏和纪念价值似乎比交通作用更有意义。7.心得体会 通过这次做桥梁的课程设计，让我更深更准确的认识到了桥梁真正的定义。在
18、这次课件的设计过程中，我们小组分工明确，积极探讨一些问题，网上查阅资料，让我感受到了团队力量的伟大。同时我们在查阅资料的同时也巩固了课本上的基础知识，把我们所学到的东西与现实中的桥梁相结合，实现了理论和现实的突破，让我感受到桥梁是一项技术性高难度性强的工程。虽然做这次课件从摄影到搜集资料到最后的排版，花费了将近两周的时间，原则上是一次课程设计，实际上是一次大作业，让我们提早的认识和进一步巩固桥梁中的一些基本知识，当然为我们以后找工作也奠定了一点基础，同时也培养了我们提升操作办公软件的能力，我觉着它是各个方面对我们的提升。当然我觉着除过队知识的掌握外，更重要的是提升了我们分析事情和解决事情的能力。总之，这次课程设计中我收获了很多，学会了很多知识，提高了团队意识，变的耐心也抢了很多，同时也感谢指导老师给我们耐心的辅导，让我们学到了一些课本上没有的知识。8.小组成员分工 小组组长：张 鹏 摄影: 李喜元 田志胜 封面设计: 张鹏 李凯 排版: 田志胜 李喜元 资料查阅: 李凯 张鹏
