内 容 简 介

本教材是为适应桥梁工程专业的教学需要而编写的。全书共分12章，阐述了桥梁的组成与分类、拱桥施工、装配式公路钢桥的特点与应用，同时介绍了混凝土悬臂体系与连续体系梁桥的计算、斜拉桥的计算、桥梁结构的数值分析、桥梁结构的几何非线性计算、T形梁桥结构分析、桥梁下部维护加固、桥梁抗震及抗震加固、桥梁安全检测等内容。

本教材在编写过程中注重培养学生掌握基本理论和实际操作能力。通过学习，力求使学生深入掌握桥梁工程的专业技能，了解桥梁工程规划、设计、计算的基本知识，掌握常用中、小型桥梁的构造原理及设计计算方法，熟悉有关的桥梁施工技术，具备解决较复杂桥梁问题的能力。

本教材内容翔实、语言简练、思路清晰，适合作为高等院校土木工程专业教学用书，也可供从事桥梁设计、科研、施工及管理的人员学习参考。

 

前   言
桥梁工程指桥梁勘测、设计、施工、养护和检定等工作过程，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。随着科技的发展、新材料的开发和应用，桥梁工程施工开始向以大跨、新型、轻质和美观为特点的方向发展。桥梁工程在生产发展与各类科学技术进步的综合影响下，会不断地向前发展。
本教材在内容的安排上以基础知识为纲，以实践内容为目，使使用者能够掌握桥梁工程的基础知识同时还能应对复杂的桥梁工程。
全书内容共分为12章，具体如下。
第 1章介绍了桥梁的基本情况，对桥梁的发展历史及桥梁工程做了概要说明。
第2章介绍了桥梁的组成部分与类型。
第3章和第4章分别对拱桥施工、装配式公路钢桥进行了介绍。
第5～9章对混凝土悬臂体系和连续体系梁桥、斜拉桥、桥梁结构的数值分析方法、桥梁结构几何非线性计算理论、T形梁桥整体刚度静力和模态分析等进行了分析介绍。
第10～12章对桥梁下部结构的维修加固、桥梁抗震及抗震加固、桥梁检查与检测等与桥梁安全相关的问题进行了阐述。
本教材紧密结合工程实际，图文并茂，在每章后都附有思考与练习，并希望在教材使用中有相当的实习课时与之相配合。
本书可作为土木工程专业用教材，也可作为从事桥梁工程设计、管理和施工的工程技术人员的自学参考书。
本书由河北联合大学王宇亮、马立杰老师编著，其中第2、4、5、7～10章由王宇亮老师编写，第1、3、6、11、12章由马立杰老师编写。参与本书整理及校对工作的还有吴涛、阚连合、张航、李伟、封超、刘博、王秀华、薛贵军等，在此一并表示感谢。
由于编者水平所限，加上时间仓促，书中难免存在不妥及疏漏之处，敬请广大读者批评指正。
编  者

 

目    录
第1章  桥梁工程总论 1
1.1  桥梁的地位及发展状况 2
1.1.1  桥梁的作用 3
1.1.2  古代桥梁 6
1.1.3  近现代桥梁 8
1.2  桥梁规划 9
1.2.1  桥梁设计原则 9
1.2.2  桥梁断面 10
1.2.3  桥梁的设计方案 10
1.3  桥梁设计荷载 11
本章小结 11
思考与练习 11
第2章  桥梁的组成与分类 13
2.1  桥梁的组成部分及作用 14
2.1.1  桥梁的组成 14
2.1.2  桥梁结构的专业术语 23
2.2  桥梁的类型 24
2.2.1  基本体系 24
2.2.2  其他桥梁分类 27
本章小结 28
思考与练习 29
第3章  拱桥施工 31
3.1  有支架施工 32
3.1.1  拱架的结构 32
3.1.2  拱架、拱圈的施工放样 33
3.1.3  拱架的卸落和拆除 34
3.2  缆索吊装施工 36
3.2.1  缆索吊装设备 36
3.2.2  拱肋预制 37
3.2.3  吊装方法和加载程序 38
本章小结 39
思考与练习 39
第4章  装配式公路钢桥 41
4.1  概述 42
4.2  装配式公路钢桥的构成 44
4.2.1  装配式公路钢桥的主梁 45
4.2.2  装配式公路钢桥的连接系 46
4.2.3  装配式公路钢桥的桥础 47
4.2.4  装配式公路钢桥的桥面系 48
4.2.5  装配式公路钢桥的架设工具 49
4.3  装配式公路钢桥的常用资料 51
4.4  架设准备作业 53
4.4.1  架设作业编组与分工 53
4.4.2  架桥点的技术要求 54
4.4.3  桥头作业场的标定与平整 54
4.5  桥梁架设作业 55
4.5.1  装配式公路钢桥桁架的
设置方法 55
4.5.2  桁架的拼装 56
4.5.3  桥面系与桥跨的设置 58
4.5.4  桥跨落座与进、出口的构筑 59
本章小结 59
思考与练习 60
第5章  悬臂体系及梁桥计算 61
5.1  恒载内力 62
5.1.1  恒载内力计算概述 63
5.1.2  顶推法 63
5.2  梁桥活载内力 68
5.2.1  等代简支梁法简介 68
5.2.2  非简支体系梁桥 77
5.3  预应力混凝土简支梁 78
5.3.1  预应力混凝土梁等效荷载 79
5.3.2  等效荷载法的应用 81
5.3.3  吻合束 83
本章小结 84
思考与练习 84
第6章  斜拉桥的计算 85
6.1  斜拉桥的拉索计算 87
6.1.1  等效弹性模量 87
6.1.2  斜拉索两端倾角修正 88
6.2  索力的修正 88
6.2.1  斜拉桥合理成桥状态的确定 89
6.2.2  拉索初张力及各梁段标高的确定 91
6.3  温度效应和徐变次内力计算 93
6.4  几何非线性效应 93
6.5  风对桥梁的作用 95
6.5.1  静风荷载 95
6.5.2  结构动力特性分析 99
6.5.3  颤振稳定性验算 101
6.6  钢箱梁的稳定性计算 105
6.6.1  加劲板 105
6.6.2  加劲肋的规定 107
本章小结 109
思考与练习 109
第7章  桥梁结构的数值分析 111
7.1  桥梁结构分析概述 112
7.2  结构简化及数值模拟 113
7.2.1  结构建模与离散 113
7.2.2  确定结构构件的材料和截面属性 114
7.2.3  正确描述结构系统的边界条件 115
7.2.4  施工荷载与静风荷载 115
7.3  梁式桥的结构分析方法 116
7.3.1  恒载内力计算 117
7.3.2  连续刚构桥的附加荷载 117
7.3.3  活载内力 118
7.3.4  不同的荷载组合 119
7.3.5  预应力钢束的布置 120
7.3.6  对结构进行验算 121
7.3.7  算例 122
7.4  拱桥的结构分析 126
7.4.1  设计计算流程 127
7.4.2  合理拱轴线与恒载内力的确定 127
7.4.3  算例 129
7.5  斜拉桥的设计计算 131
7.5.1  计算流程 131
7.5.2  确定合理成桥状态 132
7.5.3  恒载内力与活载内力 133
7.5.4  附加内力与内力组合 134
7.5.5  斜拉桥的恒载变形 134
7.5.6  算例 134
7.6  悬索桥的结构 138
7.6.1  主要构件的尺寸 139
7.6.2  悬索桥恒载构型 139
7.6.3  悬索桥内力与变形计算 142
本章小结 143
思考与练习 143
第8章  桥梁结构的几何非线性计算 145
8.1  几何非线性分析理论概述 146
8.2  大跨度桥梁几何非线性有限元方法 148
8.2.1  总体拉格朗日列式法 148
8.2.2  拉格朗日列式法 149
8.2.3  T.L列式与U.L列式的比较 150
8.3  常用单元的切线刚度矩阵 150
8.3.1  平面桁架单元 150
8.3.2  平面柔索单元的切线刚度矩阵 153
8.3.3  平面梁单元的切线刚度矩阵 157
8.3.4  算例 157
8.4  桥梁结构几何非线性分析特殊问题的讨论 159
8.4.1  稳定函数与几何刚度矩阵 159
8.4.2  弯矩对轴向刚度的影响 161
8.4.3  活载的几何非线性分析 162
8.4.4  计算非线性活载最不利响应 162
8.4.5  几何非线性调值计算 162
8.5  非线性方程组的求解 164
8.5.1  常用的求解方法 165
8.5.2  Newton-Raphson法 166
8.5.3  收敛准则 167
本章小结 168
思考与练习 168
第9章  T形梁桥结构分析 171
9.1  T形梁桥概述 172
9.2  不同横向连接整体刚度的静力分析 173
9.2.1  建立模型 174
9.2.2  不同横向连接的计算结果 178
9.2.3  各种连接方式的比较与评价 186
9.3  不同横向连接整体刚度的模态分析 192
9.3.1  不同横向连接的自振特性 192
9.3.2  不同横向连接的评价 194
本章小结 195
思考与练习 195
第10章  桥梁下部维修加固 197
10.1  桥梁墩台、基础的维护 198
10.1.1  桥梁墩台养护 198
10.1.2  墩台、基础的维修 199
10.2  桥梁墩台水下部分的维护 202
10.2.1  加宽墩台基础 202
10.2.2  墩台基础的加高 203
本章小结 205
思考与练习 205
第11章  桥梁抗震及抗震加固 207
11.1  地震概述 208
11.2  抗震设防标准 210
11.2.1  设计烈度 210
11.2.2  桥梁墩台基础中的可液化土 212
11.3  地震对桥梁的危害 212
11.4  桥梁震害基本规律 213
11.5  梁式桥的震害 214
11.5.1  刚性地基上梁式桥的震害 214
11.5.2  非刚性地基上梁式桥的震害 216
11.6  拱桥的震害 217
11.6.1  刚性地基上拱桥的震害 217
11.6.2  非刚性地基上拱桥的震害 218
11.7  桥梁抗震加固 219
本章小结 222
思考与练习 222
第12章  桥梁安全检测 223
12.1  桥梁安全检查 224
12.1.1  常规检查 224
12.1.2  定期检查 225
12.1.3  特殊检查 230
12.2  桥梁常见裂缝检查 231
12.2.1  梁式桥裂缝的类型 231
12.2.2  其他梁式桥裂缝 233
12.2.3  拱桥主拱圈的常见裂缝 234
12.2.4  混凝土裂缝检查方法 235
12.3  旧桥混凝土现场检测 237
12.3.1  钻芯取样法检验混凝土强度 237
12.3.2  回弹法 239
12.3.3  超声法和超声-回弹综合法 244
12.3.4  用超声法检测混凝土缺陷 247
本章小结 253
思考与练习 254
参考文献 255