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桥梁
桥梁工程认识实习报告
姓名:
沈翔
学号:
10231018
班级:
土木1001
单位:
北京交通大学土建学院
时间:
2011年10月23日
第一部分前言
一.实习的简况:
我们这次土木工程实习的第二个方向是桥梁工程方向。
在带队老师的带领下,我们去了有着悠久历史的卢沟桥及其周边的一些桥梁结构进行了实习。
桥梁就是供车辆(汽车、列车)和行人等跨越障碍(河流、山谷、海湾或其他线路等)的工程建筑物。
桥梁工程也是土木工程的一个重要分支。
此次实习中,我们初步了解了桥梁工程的基础知识,通过联系实际,我们对桥梁有了一定的感性认识。
这对我们今后的学习一定有很好的帮助。
本带着旅游游玩的心情这次但结果证明我是错的,在老师的细心讲解下,发现这个旅游胜地隐藏着许多土木工程知识,一些甚至从未听说过,也顿时发现,自己要学的东西还有很多,离一名合格的土木工程师还有很大的差距。
下面是我对这次工程实习的一些总结和看法,有些专业知识,术语错误,请老师见谅,并会在以后更好的学习这方面的知识。
二.实习的目的:
这次土木工程认识实践,坚定了我们学好土木工程知识的决心,和争做一名合格的土木工程师的理想。
实习的目的主要在于通过老师的亲身授课,实地教学,以及现场老师们的现场现身说法全面而详细的讲解了我们所去卢沟桥以及铁路,公路高架桥的结构以及建筑材料。
实习的过程中,我们很好地从技术人员和工人们那里直接或间接地获得生产实践经验,积累相关的生产知识。
通过实地实习,加深了对本专业方面的生产实践知识认识,为专业课学习打下坚实的基础,同时也能够为毕业后走向工作岗位积累有用的经验。
这是一次能很好提高自己综合素养,和专业知识的熟悉程度。
桥梁工程学是指桥梁勘测、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,它是土木工程学的一个分支。
桥梁工程学是一门综合性、多学科交叉的课程,也是一门实践性非常强的课程,更是一门需要空间想象的课程,需要依托感性认识、经验和构造图示才能较好把握、理解其实际结构。
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。
三.实习的内容:
2011年10月23日,学院组织我们进行了土木工程桥梁认知实习。
当天上午我们参观学习了位于北京市丰台区永定河上的卢沟桥以及它附近的一个铁路桥和一个公路桥,下午我们又依次前往西直门十三号城铁轻轨桥以及金五星百货商城附近的轻轨桥。
第二部分专论
桥梁工程基本知识:
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,它是土木工程的一个分支。
桥梁工程学的发展主要取决于交通运输对它的需要。
古代桥梁以通行人、畜为主,载重不大,桥面纵坡可以较陡,甚至可以铺设台阶。
自从有了铁路以后,桥梁所承受的载重逐倍增加,线路的坡度和曲线标准要求又高,且需要建成铁路网以增大经济效益,因此,为要跨越更大更深的江河、峡谷,迫使桥梁向大跨度发展。
石材、木材、铸铁、锻铁等桥梁材料,显然不合要求,而钢材的大量生产正好满足这一要求。
1.永定河新桥
永定河新桥为一座跨度32米的简支钢桁架梁桥。
桥面为明桥面,桥面只有纵梁和横梁以及钢轨。
为防止浮冰的直接撞击,桥墩设计为菱形状。
另外,还可以在靠近岸边的桥墩上看到锥体护坡。
永定河新桥分类:
按用途分类,是铁路桥(供铁路通行的桥梁);
按跨越障碍物分类,是跨河(谷)(桥跨越河流(或山谷)的桥梁);
按所用材料分类:
钢桥;
按受力情况分类:
钢架桥;
*注:
钢架桥:
显著特点是桥梁和墩台刚性连接成整体,在竖向荷载作用下和拱一样,有竖向反力和水平反力,无铰刚架还有支撑弯矩,其中有门形刚架、斜腿刚架桥。
按桥长分类:
属于大桥(跨度100m~500m)。
永定桥新桥组成及主要技术指标:
梁部结构:
也叫跨桥结构
梁
永定河新桥主要是梁这种上部结构
上部结构类型
拱
钢架
斜拉
悬索
图1-1
右图为该桥的主要梁结构的特写图。
梁面主要通过简支钢桁构成。
在节点处,是同过铆接,来进行固定,一端有水平方向和竖直方向的约束力,另一端只有竖直方向的约束力,在水平方向可自由移动,这种结构能够很好的起到保护桥梁梁面的作用,以及桥梁抗风,抗压的能力,即能够较好的延长桥梁的使用寿命,减少维修成本。
图1-3
图1-2
梁的截面形式及主要尺寸:
板式
T形
箱形
工字形
图1-4
该桥主要有:
T型和工字型的截面形式。
工字型钢不论是普通型还是轻型的,由于截面尺寸均相对较高、较窄,故对截面两个主袖的惯性矩相差较大,因此,一般仅能直接用于在其腹板平面内受弯的构件或将其组成格构式受力构件。
对轴心受压构件或在垂直于腹板平面还有弯曲的构件均不宜采用,这就使其在应用范围上有着很大的局限。
工字钢的边长小,高度大,只能承受单方向的力。
工字钢只能用于横梁,工字钢翼缘是变戴面靠腹板部厚,外部薄。
主要受力钢筋的类型及布置形式:
该桥钢筋主要有,圆钢筋、变形钢筋、钢丝
矩形墩
圆形墩
圆端形墩
空心截面墩
布置形式:
直线型。
按墩身截面形式
按墩身结构形式
单柱式
双柱式
排架式
桥墩类型
U形桥台
T形桥台
耳墙式桥台
埋式桥台
桥台类型
桥梁下部结构
石砌
混凝土
钢筋混凝土
钢管混凝土
墩台材料
墩台顶帽
墩台托盘
墩台顶帽:
墩台顶部支撑桥跨结构的部分。
因承受和传递桥跨结构传来的强大作用,须用不低于200号的混凝土浇筑,厚度不小于40cm,一般配有钢筋,并设置配筋的支撑垫石承托支座。
顶帽上设有排水坡以免积水,周围还设有突出墩(台)身10~20cm的飞檐,使雨水不直接流泻于墩(台)身表面,也较美观。
墩台托盘:
墩台顶帽与墩台身之间的盘状过渡段。
因顶帽横向尺寸一般决定于架梁和养护的要求而大于受力需要,为缩小墩(台)身横向尺寸,以节省工程数量,且能合理传递荷载,故在顶帽和墩(台)身间插入托盘过渡。
如图右图所示,
该桥桥墩采用的是圆
形墩。
图1-3
桥台材料采用的是:
钢筋混凝土。
永定桥新桥是一座简支钢桁梁桥。
下面是关于简支钢桁梁桥的相关知识:
简支钢桁梁桥一般由以下五个部分组成:
桥面、桥面系、主桁、联结系和支座。
钢桁梁桥多采用明桥面。
桥面系由纵梁、横梁及纵梁间的联结系组成。
主桁是钢横梁的主要承重结构,它由上弦杆、下弦杆、腹杆及节点组成。
倾斜的腹杆成为斜杆,竖直的腹杆成为竖杆。
杆件交汇的地方成为节点,纵向两节点之间成为节间,用节点板及高强螺栓连接各主桁杆件。
竖向荷载的传力途径是:
荷载通过桥面传给纵梁,由纵梁传给横梁,再由横梁传给主桁节点,然后通过主桁的受力传给支座,最后由支座传给墩台及基础。
钢横梁除承受竖向荷载外,还承受横向水平荷载。
在两片主桁对应的弦杆之间,加设若干水平布置的撑杆,并与主桁弦杆共同组陈给一个水平桁架,以承受横向水平;力。
这个水平桁架就叫做水平纵向联结系,建成平纵联,横向水平荷载就由平纵联承受。
在上弦平面的平纵联,成为上平纵联;在下弦平面的平纵联,成为小平纵联。
下平纵联与下弦杆组成的水平桁架的两端与支座相连,横向水平力可直接通过支座传给墩台;而上平纵联与上弦杆组成的水平桁架的两端则支承在桥门架顶端,横向水平力先传给桥门架,再经由桥门架传到支座和墩台。
为增加桥跨结构横向刚度,并使两主桁架受力均匀,常在梁主桁竖杆的上部加设若干垂直于桥纵向的撑杆,组成中间横联,其集合图式与桥门架相似。
2.卢沟桥
卢沟桥(LugouBridge)亦作芦沟桥,在北京市西南约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。
1937年7月7日,日本帝国主义在此发动全面侵华战争。
宛平城的中国驻军奋起抵抗,史称“卢沟桥事变”(亦称“七七事变”)。
中国抗日军队在卢沟桥打响了全面抗战的第一枪。
卢沟桥的结构特点:
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。
一般的,形式优美,结构坚固,历史悠久。
卢沟桥是一座拱桥,而拱桥有以下有优缺点:
拱桥最大的优点就是将桥面系传来的压力转化为轴向压力,所以不需要象其他桥梁一样要考虑受拉和受弯等情况,所以拱桥一般的是圬工桥,用砖石就可以砌起来,当然现在拱桥也出现了钢结构和钢筋混凝土的,中承、上承拱,丰富了桥形。
还有跨越能力大,能充分做到就地取材,耐久性好,养护维修费用少,外形美观,构造简单,易于掌握等优点。
缺点是这种拱桥在发大水的时候不能用,原来规范规定只要水位超过拱矢2/3时桥就处理危险状态,因为水的浮力导致桥不是受压,有可能是受拉,这样很容易被冲垮。
还有自重较大,相应的水平推力大,支架施工多、施工工序多、不便于机械化施工、施工周期长,多孔拱桥需设单向推力墩,上承式拱桥建筑高度高。
3.地铁13号线高梁桥
我们参观第三座桥是在我们学校边上的13号线地铁桥,13号线是北京众多的地铁线中唯一一条在地面上运行的地铁线,所以所承载它的地铁桥也是值得我进行实习和考察的桥梁之一。
13号线的地铁桥是连续梁桥,桥梁采用的是直线设计,板支梁结构。
并且在桥柱与桥梁连接的地方同慈献寺桥一样采用了橡胶支座来连接。
橡胶支座的作用有两个,一方面是将上部结构的作用力传递给桥墩;另一方面
则是适应梁体因温度、混凝土的收缩徐变及荷载作用下而引起的水平位移和挠曲引起的梁体转动。
从图中我们可以看到,和永定河新桥一样,轻轨桥也采用了板式橡胶支座。
板式橡胶支座(GJZ、GYZ系列)由多层橡胶与薄钢板镶嵌、粘合、硫化而成。
该产品有中够的竖向刚度友承受垂直荷载,且能将上部构造的压力可靠地传递给墩迨台;有良好的弹性以适应梁端的转动;有较大的剪切变形以满足止部构造的水平位移;具有构造简单、安全方便、节省钢材、价格低廉、养护简便、易于更换等特点。
本品有良好的防震作用,可减少动载对桥跨结构与墩台的冲击作用。
适用于中小跨径的公路、城市桥梁和铁路桥梁。
标准跨径20m以内的桥梁,一般可采用板式橡胶支座。
板式橡胶支座又可分为矩形和圆形两种,圆板式板式橡胶支座主要用于圆形桥墩的桥梁。
板式橡胶支座的型号、高度等应根据实际的位移量及支座反力大小来确定。
板式橡胶支座应尽量水平安装,当必需倾斜安装时,最大纵坡应≤2%。
第三部分杭州湾跨海大桥介绍
杭州湾跨海大桥
杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥,它北起浙江嘉兴海盐郑家埭,南至宁波慈溪水路湾,全长36公里,是目前世界上最长的跨海大桥,比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里,已经成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥候选世界纪录,成为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛胶州湾大桥是目前世界上最长的跨海大桥后世界第三长的桥梁。
杭州湾跨海大桥按双向六车道高速公路设计,设计时速100km/h,设计使用年限100年,总投资约118亿元。
大桥设南、北两个航道,其中北航道桥为主跨448m的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准35000吨;南航道桥为主跨318m的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准3000吨。
除南、北航道桥外其余引桥采用30~80m不等的预应力混凝土连续箱梁结构。
杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的第三长的跨海大桥,目前世界是最长的跨海大桥是青岛胶州湾大桥,全长41.58千米,于2011年6月30日全线通车。
大桥主体工程于2003年内顺利开工建设,2008年建成通车。
1.工程规模大、海上工程量大。
大桥工程全长36公里,海上段长度达32公里。
全桥总计混凝土245万立方,各类钢材82万吨,钢管桩5513根,钻孔桩3550根,承台1272个,墩身1428个,工程规模浩大。
2.自然环境恶劣。
潮差大、流速急、流向乱、波浪高、冲刷深、软弱地层厚,部分区段浅层气富集。
其中,南岸10公里滩涂区干湿交替,海上工程大部分为远岸作业,施工条件很差。
受水文和气象影响,有效工作日少,据现场施工统计,海上施工作业年有效天数不足180天,滩涂区约250天。
3.制定总体设计方案难度很大。
设计要求新,其中水中区引桥(18.27公里)和南岸滩涂区引桥(10.1公里),是整个工程的关键;结构防腐问题十分突出,且无规范可遵循;大桥运行期间,桥面行车环境受大风、浓雾、暴雨及驾驶员视觉疲劳等不利因素的影响,采取合理有效的设计对策是保障桥面行车安全的关键;设计方案涉及新材料、新工艺、新技术的应用以及多项大型专用设备的研制。
施工技术方面,面临着海上激流区高墩区大吨位箱梁的整体预制、运输及架设,宽滩涂区大吨位箱梁的长距离梁上运梁及架设,超长螺旋钢管桩的设计、防腐与沉桩施工等诸多施工关键技术的挑战;在测量控制方面,因桥梁长度超长,地球曲面效应引起的结构测量变形问题十分突出,受海洋环境制约,传统测量手段已无法满足施工精度和施工进度的要求,如何借助GPS技术实现快速、高效测量施工是一个制约全桥工期的核心技术问题。
4.建设目标要求高施工组织与运行管理难度大
大桥工程规模宏大,备受世人瞩目。
建设之初,宁波市委市政府明确提出大桥工程要按照“三个一流目标”的标准来实施。
面对复杂的建设环境,充满挑战的工程,组织和管理好大桥工程是摆在指挥部面前的巨大挑战。
因工程施工作业点多、战线长,存在同步作业、交叉作业工序,施工组织难度大,工程质量、进度、安全及资金控制难度大。
台风、大风、大潮、巨浪、急流、暴雨、大雾及雷电等气象水文条件,如何采取切实有效的工程控制与运行管理措施是工程管理上需要面对的新课题。
第四部分实习总结
通过一天桥梁方向的土木工程的认识实习,加深了我们对这建筑方向土木工程知识了解。
这一天的实习,时间虽然短暂,天气也不算好,但我们通过实地实习,总的来说,还是达到了实习的目的,我们也学到了一些我们在课堂中不能学到的知识。
从这次实习我们亲身验证了一句话实践是对科学知识的最好检验,只凭在课堂上的听课,并不能掌握具体的系统的科学知识,尤其具体的施工经验。
在课堂上,我们学习的理论知识,如果在实际生活和工作当中不能够灵活运用,那一切将等于是零。
所以实践在有些情况下,比学习理论知识更加重要。
经过这次实习,我们学到了我们要做到能把课本上的知识灵活恰当的运用,成为对别人对社会有用的人,我们要做到适应当今飞速发展的社会,要能够确定自己的人生坐标,要能够实现自己的人生价值。
总的来说,这次实习,我学到了关于桥梁设计及构造做法的相关知识,了解了施工配合及工序要求,了解了有关的施工技术,了解新型建筑材料的做法。
这次实习,还是收获颇多的,自己也学到了很多给我们后面要学的专业课打下了基础。
最后,我要感谢,这次工程认识实习的带队老师,您们用自己的休息时间,来和我们一起进行工程实习。
你们用生动而又形象的讲解,为我们展示了浩瀚的土木工程实习知识的天地,使我们看到了距离,更多的是增加了我们对土木这条路继续走下去的决心。
我们也从老师这里学到了,对待任何事都要有责任心,这才能做好一件事。
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