第五节 渠系建筑物-桥梁

一、桥梁的类型

●按用途分类：生产桥、拖拉机桥、低标准公路桥。

●按结构形式和受力特点分类：梁式桥、拱桥、桁架拱桥

二、桥面构造

●行车道板：渠道上桥梁净宽一般根据车辆类型、荷载及运行要求加以确定。

●桥面铺装：桥梁需在行车道板上面铺设桥面铺装，其作用在于防止车辆轮胎或履带对行车道板的直接磨损，此外对车的集中荷载还有扩散作用。

●人行道：人行道的设置根据需要而定，人行道宽0.75m或1.0m，为便于排水，人行道也设置向行车道倾斜1%的横坡。

●栏杆：人行道外侧设栏杆，栏杆高0.8～1.2 m，栏杆柱间距1.6～2.7m，柱截面常为0.15×0.15㎡。不设人行道时，桥面两侧应设安全带。

●变形缝：为减小温度变化、混凝土收缩、地基不均匀沉降等影响，桥面需设置伸缩缝,缝内填塞有弹性、不透水的橡皮或沥青胶泥等，以防雨水和泥土渗入，保证车辆平稳行驶。

●排水设施：为便利桥面排水，桥面需设1.5％～3.0%的横坡。

三、桥梁的荷载

（一）荷载的分类与组合

1．荷载的分类

●恒载：包括桥梁上部结构物自重及附属设备重、填土重及土压力等。

●车辆荷载及其影响力：包括车辆荷载及其产生的冲击力、制动力以及所引起的土侧压力等。

●其它荷载及外力：包括人群荷载、温度变化及混凝土收缩影响力、支座阻力、水的浮力、冰压力、漂浮物的撞击力以及施工荷载等。

2．荷载组合

●主要荷载组合：由桓载、车辆荷载、汽车荷载的冲击力、车辆荷载引起的土侧压力及人群荷载组成。

●附加荷载组合：①由桓载和平板挂车或履带车荷载组成（又称验算荷载组合）；②由主要荷载组合中的一种或几种荷载与可能同时作用的一种或几种荷载和外力组成。

（二）荷载标准

1、车辆荷载

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●生产桥：人群荷载按2.5～3.5KN／m²计算，并用35KN马车验算。

●拖拉机桥。一般按汽车—6级或汽车—8级汽车荷载计算，因红旗—80型、东方红—型拖拉机的重量与上述汽车荷载接近，故可按此种拖拉机荷载计算。

●标准公路桥。计算荷载用汽车—10级或汽车—15级，也可用汽车—10级的一辆车。汽车—10级、汽车—15级的平面尺寸、横向布置和车队的纵向排列如图8—50。

2．汽车冲击力

因动力作用使桥梁发生振动而造成内力加大的现象称为冲击作用。设计时应考虑冲击作用的影响。汽车荷载的冲击力按汽车荷载乘以冲击系数U计算。

3．车辆荷载引起的土侧压力

车辆荷载在桥台或挡土墙后填土的破坏棱体上引起的土侧压力，可按《公路桥涵设计通用规范》规定计算。

4．汽车制动力

桥上汽车制动力是车辆在刹车时为克服车辆的惯性力而在路面与车辆之间发生的滑动摩擦力。制动力按布置在荷载长度内的一行汽车车队总重的10%计算，但不得小于一辆重车的30%。

5．摩阻力

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桥梁结构在温度变化影响下，将产生伸长或缩短，在支座上产生摩阻力，支座摩阻力可按下式计算：T=Gf

四、钢筋混凝土梁式桥

（一）钢筋混凝土梁式桥的构造

1．板桥的构造

●简支：钢筋混凝土板桥一般都是简支的，渠道上的小跨径桥梁常采用。板桥的板厚t一般为计算跨度l的1/12～1/18，计算跨度l 一般采用净跨l0加板厚。它的钢筋、模板及混凝土浇筑工作比T形截面梁简单。

●现浇整体和装配：板桥有现浇整体和装配式两种。现浇整体板桥需在现场搭设脚手架和模板，一次浇筑完成，跨径一般不超过6m；装配式板桥常先预制成宽1m的板（实际

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宽为99厘米，预留1厘米作现场安装时的调整裕度）。

●主钢筋：行车道板内的主钢筋直径一般不小于10毫米，人行道板内的主钢筋直径不小于6毫米。主钢筋到板边的净保护层不得小于2厘米。

2．装配式T形梁桥的构造

●主梁：T形截面主梁的间距应根据荷载大小，桥面宽度及施工吊装能力等综合考虑决定。主梁高度h视跨径大小、主梁间距及荷载大小等而定。

●横隔板：为了保证上部构造的整体性和横向刚度，常在T形梁两端及跨径中间设置横隔板。

（二）钢筋混凝土梁式桥的内力计算

渠道上的桥梁常采用装配式T形梁桥和铰接板桥，T形梁桥主梁间的连接型式常为铰接。因此，在车辆荷载作用下，除直接受车轮作用的构件产生变形外，桥面其它结构也将产生变形并共同承受车辆荷载。

为求出各构件在横向所承受的最大荷载，需求出各构件的横向分布影响线。

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●荷载横向分布影响线及横向分布系数

假设各构件处于弹性工作阶段，上部结构由若干个等截面构件组成，铰仅承受竖向剪力。当单位荷载p=1作用在构件之时，其它构件也受力，各构件实际受到的作用力称为单位荷载横向分布值。

查表可查出荷载作用在任一构件j时，i 构件荷载横向分布影响线的纵坐标ηij，将此值按比例绘于构件基线的中心线上，并连接各纵坐标端点，即得出荷载横向分布影响线。

将车辆荷载在横向分布影响线上按最不利位置加载，设车辆轴压力为P，轮压力1/2P，则构件i所受最大荷载Ri为：

Ri=1/2pη1 +1/2pη2 …=1/2p∑η1=mcp

●内力及配筋计算

各构件横向分布系数求出后，即可确定其横桥向所受的总荷载P。然后在顺桥向按最不利活载排列，计算出控制截面的最大弯矩和最大剪力，与恒载作用下的弯矩和剪力叠加，进行配筋计算。

（三）梁式桥的墩台和支座

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1．墩台

●墩台的型式：常用的有重力式、桩柱式等，其构造与渡槽的槽墩相类似。

●结构计算：除计算桓载竖向力和水平力外，还有车辆荷载引起的制动力以及引起的土侧压力、摩阻力、以及风压力、漂浮物撞击力等。

2．梁式桥的支座

●支座的作用：把上部结构的各种荷载传递到墩台上，并能适应活载、温度变化、混凝土收缩与徐变等因素引起的位移。

●支座形式：简支梁桥通常每跨一端设置固定支座，另一端设活动支座。多跨简支梁桥，一般把固定支座设在桥台上，每一个桥墩上布置一个活动支座和一个固定支座，以使各墩台能均匀承受纵向水平力。

五、拱式桥

渠道上的拱桥，在石料丰富的山丘地区，跨径小于15m时多采用实腹式石拱桥，跨径较大时常采用空腹式石拱桥。

双曲拱桥被广泛应用，此外还常用桁架拱桥、三铰拱桥、二铰拱桥、微弯板拱及扁壳拱桥等。它们大多具有结构轻、自重小、省材料、造价低、可预制装配等特点。本节仅简要介绍石拱桥和双曲拱桥。

（一）石拱桥

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●主拱圈：跨度在20m以下的石拱桥，主拱圈一般采用等截面圆弧拱，矢跨比1/2～1/6。大跨度常采用等截面或变载面悬链线拱，矢跨比1/4～1/8。

●路面：石拱桥路面由车行道和安全带组成。设1.5 %～3%的排水横坡。桥面铺装一般为碎石路面或沥青混凝土路面。拱圈的宽度不小于跨径的1/20。拱圈宽度不一定和桥面总宽相同。

●拱上结构：石拱桥的拱上结构与渡槽相似。

（二）双曲拱桥

●组成：路面、主拱圈、拱上结构和墩台。

●桥面构造：为了分布车轮荷载的集中压力和减小冲击力的影响，主拱圈及腹拱顶部的填料厚度（包括路面），一般为30～50cm。填料常为透水性较好的砂石或混凝土，路面设排水坡，并做好排水设施。

●主拱圈的高度：初拟主拱圈的高度可用下列经验公式计算：d=(L/100+35)k。

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●主拱圈轴线：双曲拱桥主拱圈轴线常采用圆弧形和悬链线两种。

●横向联系：由于有车辆荷载的作用，为使主拱圈有较好的整体性，应加强横向联系。对跨径较大的双曲拱桥，多采用横隔板，在拱顶、1/4拱跨、腹拱立墙（柱）下面，分段预制拱肋接头处必须设置。对于小跨径的双曲拱桥，当桥面较宽时， 拱顶处的横隔板应特别加强。 8