第一章 绪论
　　1.1 桥梁工程的地位和作用
　　桥梁是人类在生活和生产劳动中，为克服天然障碍而建造的建筑物，也是人类最古老、最壮观、最美丽的建筑工程，它体现了一个时代的文明与进步。桥梁是各类路线中的控制性工程，在公路和城市道路中，桥梁与普通结构物不同，具有涉及面广、跨径(规模)大、空间性极强、设计与施工密切相关、施工难度与风险极大等特点。在山区高等级公路上，桥梁和隧道是保证全线早日通车的关键，其造价可能会占总造价的80%以上。
　　桥梁是供汽车、火车、行人及其他交通流跨越河流、山谷或其他线路障碍，具有承载能力的构筑物。按照其使用的功能区分为：公路桥梁、铁路桥梁、城市桥梁、水渠桥梁(渡槽)、厂(场)内运输桥梁、管线桥梁等。桥梁是各种道路工程或线路工程的关键节点。
　　桥梁既是一种交通功能性的结构物，也是一座立体的造型艺术工程。随着科学技术的进步，桥梁设计理论和建造技术不断发展，人们建造了许多高大的立交桥、城市高架桥及跨越江河和海湾(或海峡)的大桥。如港珠澳大桥的建成，成为世界瞩目的超级工程，同时也成为伶仃洋海域一道美丽的风景线。这些巨大的实体工程常常使人们不自觉地产生对美的感知，激发人们的自豪感，成为人们生活环境中使人印象深刻的标志性建筑物。有时桥梁会成为一个城市或一个国家(地区)的象征。
　　随着现代科学技术的进步、城市的发展、国民经济的提升，以及人们对交通出行需求量的提升，城市交通中各种型式的立交桥如雨后春笋般矗立在城市中。但是对于桥梁工程的探索仍在继续，结构的创新性、对美学的要求、桥梁的维修加固技术等，都不断地在提高。
　　1.2 桥梁建设的成就与展望
　　1.2.1 国内桥梁建设成就
　　我国历史、文化悠久，是世界文明古国之一。就桥梁建造来讲，我们的祖先在世界桥梁建筑史上曾写下光辉灿烂的一页。随着国家经济建设和交通事业的发展，当代的桥梁工作者正在创造桥梁建筑的新篇章。
　　据史料记载，远在约3000年前的周朝，宽阔的渭河上就出现过浮桥。鉴于浮桥的架设具有快捷简便的特点，常被用于军事。汉唐以后，浮桥的运用更加普遍。
　　在公元前550年左右，汾水上建有木桩木梁桥；秦代在长安(今西安)所修建的渭河桥、灞河桥等，在史书中均有确凿记载。这些桥屡毁屡建，多采用木桩木梁和木梁石柱桥式。
　　公元前256～251年，(秦蜀守)李冰建成都七星桥；公元35年，东汉光武帝在长江上架浮桥；北宋时，喻皓的《木经》、李诫的《营造法式》问世，其中已有桥梁建造内容。
　　在拱式木桥中，宋代虹桥构造奇特。宋代画家张择端在其名画《清明上河图》中所描绘的就是汴京(今河南开封)的虹桥。该桥采用两套木拱(一套由3根长木按梯形布置，另一套由5根短木组成)，并配以横木，形成稳定的拱架。后来这一桥式传至浙江和福建等地，其结构与虹桥相似但有所改进(在拱架两端增加了形成水平桥面的梁柱构件以便通行，在桥上修建廊屋以保护木结构)。
　　古代木桥的另一种型式是悬臂木梁桥，其是由两岸向河心依次伸出悬臂木梁多层(上层比下层长)，在中间处再以平置木梁连接两悬臂端。例如，甘肃渭源灞陵桥，始建于明洪武年间(1368～1398年)，全长约40m，从两岸向跨中以四层悬臂梁伸出，跨越12m；兰州卧桥(又称握桥)，始建于明永乐年间(1403～1424年，清代两次重建，现已不存在)，此桥由两岸向内斜向上伸出重叠的悬臂梁各五层，中接平梁，全长27m。
　　在秦汉时期，我国就已广泛修建石拱桥。在1957年出土的东汉画像砖上，刻有石拱桥图形，桥上有马车，桥下有两叶扁舟，证明当时已经能修建跨河石拱桥。在隋大业元年(公元605年左右)，李春在河北赵县修建了赵州桥(图1.1)，又称安济桥，净跨37.02m，宽9m。该桥构思巧妙，造型美观、工艺精致，历经1400余年而保存完好，举世闻名，被誉为“国际土木工程里程碑建筑”，为桥梁文物宝库中的精品。江苏苏州的宝带桥，始建于唐元和十一年(816年)，桥长约317m，宽4.1m，拱53孔。该桥以其长度闻名，远望犹如长龙卧居，又似玉带浮于水面，显得秀丽精致。1192年建成的位于北京西南的卢沟桥(图1.2)，共有11个拱跨，每孔跨度为11.4～13.5m不等，栏杆上配有栩栩如生的大小石狮485个，世所罕见。北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间(1736～1795年)，玉带桥建于乾隆十五年(1750年)，前者的拱洞随桥面的缓和下坡从桥中向两端逐渐收小，后者则以两端有反曲线的玉石穹背高出绿丛。
　　图1.1 赵州桥
　　图1.2 卢沟桥
　　古代石梁桥也同样杰出。我国建于宋朝的福建泉州万安桥(又称洛阳桥，1053～1059年)现长834m，共47孔，位于洛阳江口上，见图1.3。目前世界上最长的石梁桥，是福建泉州安平桥。该桥始建于南宋绍兴八年(1138年)，前后耗时13年建成，长约五华里 (俗称五里桥)，共352孔，现存2070m，享有“天下无桥长此桥”之誉，见图1.4。
　　图1.3 万安桥
　　图1.4 安平桥
　　我国是公认的最早有索桥的国家。据记载，至迟在唐朝中期，我国就从藤索、竹索发展到用铁链建造索桥，而西方国家在16世纪才开始修建铁索桥。著名的古代索桥有修建于宋朝位于四川灌县(现都江堰)的竹索桥(世界上最古老的索桥)，还有修建于明成化年间位于云南保山的霁虹桥和修建于清康熙年间位于四川泸定县的大渡河铁索桥，目前大渡河铁索桥作为革命文物保存。
　　近代中国由于内忧外患，致使我国桥梁工程发展缓慢。到新中国成立之后，在国民经济恢复时期和第一个五年计划期间，我国迅速修复并加固了不少旧桥，也修建了不少重要大桥。在20世纪50～60年代，修订了桥梁设计规范，编制了桥梁标准设计图，逐步培养并形成了一支桥梁工程设计与施工队伍，为桥梁工程稳定发展创造了有利条件。1978年，我国实行改革开放新政策，随着国家经济的迅猛发展和国力的提升，桥梁工程出现了前所未有的好局面。下面介绍几种主要桥梁体系在我国的建设成就。
　　1. 混凝土梁桥(concrete beam bridge)
　　桥梁建设中，中小跨径的桥梁占了大多数。在我国，跨径30m以下多采用标准跨径。随着跨度的增加，采用现浇连续梁或者连续刚构桥。重庆石板坡长江大桥复线桥(图1.5)是目前我国跨度最大的预应力混凝土连续刚构桥，建成于2006年，主跨为330m，跨中设置108m钢梁。
　　图1.5 重庆石板坡长江大桥复线桥
　　大跨度混凝土梁桥主要桥型有预应力混凝土连续梁桥和预应力混凝土连续刚构桥。近年，我国修建了许多大跨度混凝土梁桥(表1.1)。
　　表1.1 大跨度混凝土梁桥
　　2. 拱桥(arch bridge)
　　由于拱桥造型优美、跨越能力强，长期以来一直是大跨桥梁的主要型式之一。
　　2017年建成的贵州省关岭自治县与晴隆县交界处的沪昆高铁北盘江特大桥(图1.6)，为主跨445m的上承式劲性骨架钢筋混凝土拱桥。目前全世界跨度最大的钢桁架拱桥为重庆朝天门长江大桥(图1.7)，2009年4月25日建成通车，主跨达552m。
　　图1.6 沪昆高铁北盘江特大桥
　　图1.7 重庆朝天门长江大桥
　　钢管混凝土拱桥是一种采用内注高强混凝土的钢管作为主拱圈的拱桥，它具有经济、省料、安装方便等特点，近年来在我国发展很快。2000年建成主跨360m的广州丫髻沙大桥(图1.8)，2005年建成主跨492m的巫山长江大桥(图1.9)，都是当时世界上第一大跨径的钢管混凝土拱桥。2020年建成主跨575m的广西平南三桥，为目前世界上最大跨径的钢管混凝土拱桥。正在修建的广西天峨龙滩特大桥为主跨600m的钢管混凝土拱桥，建成后将成为世界上跨度最大的拱桥。
　　图1.8 丫髻沙大桥
　　图1.9 巫山长江大桥
　　大跨度拱桥由于其跨越能力强、技术成熟，在大跨度桥型的方案比选中竞争力突出。世界十大拱桥中有6座桥位于中国，见表1.2。
　　表1.2 我国大跨度拱桥前六
　　3. 斜拉桥(cable-stayed bridge)
　　斜拉桥具有优美的外形、良好的力学性能和经济指标，比梁桥有更大的跨越能力，是大跨度桥梁最主要桥型。我国第一座斜拉桥为云安斜拉桥，1975年竣工，地处长江支流汤溪河上的云安镇，主跨75.84m。
　　20世纪90年代以后，我国斜拉桥建设发展很快，至今我国已建成各种类型斜拉桥100多座。1991年建成了上海南浦大桥，为结合梁斜拉桥，主跨423m，开创了我国修建400m以上大跨度斜拉桥的先河。此后我国相继修建了许多斜拉桥，已成为拥有斜拉桥最多的国家，其中苏通长江公路大桥(图1.10)主跨1088m，为世界上首座跨度突破1000m斜拉桥。据统计，截至2023年，跨度1000m以上的斜拉桥全世界已超过5座，其中俄罗斯岛大桥主跨1104m，为目前世界上跨度最大的斜拉桥。江苏省常泰过江通道目前在建中，该桥为公铁两用桥，主跨为1176m，建成后将成为世界上跨径最大的斜拉桥。
　　图1.10 苏通长江公路大桥
　　目前我国部分主跨800m以上的斜拉桥见表1.3。
　　表1.3 我国主跨800m以上的斜拉桥
　　4. 悬索桥(suspension bridge)
　　悬索桥造型优美，规模宏大，是特大跨径桥梁的主要型式之一。当跨径大于800m时，悬索桥具有很大的竞争力，而当跨径超过1000m时，悬索桥普遍被认为是最经济的桥型。
　　我国修建现代大跨度悬索桥起步较晚，然而在20世纪90年代却已取得了巨大的建设成就，相继建成了多座悬索桥，著名的有汕头海湾大桥(主跨452m)、西陵长江大桥(主跨900m)、虎门大桥(主跨888m，图1.11)、青马大桥(主跨1377m)和江阴长江公路大桥(主跨1385m，图1.12)、润扬长江公路大桥南汊桥(主跨1490m)、西堠门大桥(主跨1650m)、杨泗港长江大桥(主跨1700m)等。
　　图1.11 虎门大桥
　　图1.12 江阴长江公路大桥
　　世界十大跨径悬索桥，我国有6座，见表1.4。正在修建的江苏省张皋过江通道桥，为主跨2300m的悬索桥，建成后将成为世界上跨度最大的桥梁。

目录
第一章 绪论 1
1.1 桥梁工程的地位和作用 1
1.2 桥梁建设的成就与展望 1
1.2.1 国内桥梁建设成就 1
1.2.2 国外桥梁建设成就 7
1.2.3 桥梁工程展望 10
1.3 桥梁的基本组成和分类 13
1.3.1 桥梁的组成 13
1.3.2 桥梁的分类 15
第二章 桥梁总体规划与设计程序 23
2.1 桥梁设计程序简介 23
2.2 桥梁总体规划 25
2.2.1 桥梁设计的基本原则 25
2.2.2 野外勘测与调查研究 26
2.2.3 桥梁总体布置设计 27
2.3 桥梁设计方案比选 29
2.4 桥梁建筑造型与美学 31
2.4.1 概述 31
2.4.2 桥梁建筑造型美的法则 32
第三章 桥面布置与构造 35
3.1 桥面铺装 35
3.1.1 桥面铺装作用 35
3.1.2 桥面铺装的类型 36
3.2 桥面防水与排水系统 36
3.2.1 防水层的设置 37
3.2.2 桥面横坡的设置 37
3.2.3 泄水管和排水管的设置 38
3.3 桥梁伸缩缝 40
3.3.1 对伸缩缝的要求 40
3.3.2 伸缩缝的类型 41
3.3.3 桥面连续和无缝式桥梁 43
3.4 人行道、灯柱及安全防护设施 45
3.4.1 人行道和安全带 45
3.4.2 栏杆和灯柱 47
3.4.3 护栏 47
第四章 桥梁上的作用 50
4.1 公路和城市桥梁上的作用 50
4.1.1 永久作用 51
4.1.2 可变作用 52
4.1.3 偶然作用和地震作用 60
4.2 铁路桥梁荷载 61
4.2.1 恒载 62
4.2.2 活载 62
4.2.3 附加力 64
4.2.4 特殊荷载 65
4.3 其他类型桥梁设计荷载 66
4.4 作用效应组合 66
4.5 承载能力极限状态验算 68
4.5.1 基本组合 68
4.5.2 偶然组合 69
4.5.3 地震组合 70
4.6 正常使用极限状态验算 70
4.6.1 频遇组合 70
4.6.2 准永久组合 70
4.7 其他验算 71
第五章 桥梁结构材料和耐久性 72
5.1 钢材 72
5.1.1 结构钢材 72
5.1.2 钢筋 74
5.2 混凝土 76
5.2.1 混凝土的强度 76
5.2.2 混凝土的弹性模量及变形性能 77
5.3 桥梁新材料简介 78
5.3.1 新型复合材料 78
5.3.2 高性能混凝土 79
5.3.3 智能材料 80
5.3.4 自愈材料 80
5.4 结构耐久性设计 80
5.4.1 耐久性设计原则和方法 80
5.4.2 混凝土结构耐久性 81
5.4.3 缆索承重桥梁的耐久性 84
5.4.4 钢桥的耐久性 84
第六章 混凝土简支体系梁式桥的构造与设计 85
6.1 简支板桥的构造与设计 85
6.1.1 整体式简支板桥构造 86
6.1.2 装配式简支板桥构造 87
6.1.3 斜交板桥的受力特点及构造 87
6.1.4 弯桥的受力特点和构造 90
6.2 装配式简支梁桥的构造与设计 93
6.2.1 横截面设计 94
6.2.2 配筋构造 96
6.3 组合式梁桥构造 102
6.4 预制装配式梁桥的横向连接构造 103
6.5 装配式预应力混凝土简支梁桥实例 105
第七章 混凝土简支梁桥的计算 110
7.1 行车道板内力计算 110
7.1.1 行车道板的分类 110
7.1.2 车轮荷载在板上的分布 112
7.1.3 行车道板的荷载分布宽度(板的有效工作宽度) 112
7.1.4 行车道板的内力计算 116
7.2 荷载横向分布计算 121
7.2.1 荷载横向分布的定义 121
7.2.2 荷载横向分布的计算方法及算例 122
7.2.3 荷载横向分布系数m沿桥跨变化 149
7.3 主梁内力计算 149
7.3.1 恒载内力计算 150
7.3.2 活载内力计算 150
7.3.3 内力组合及包络图 151
7.3.4 算例 151
7.4 横隔梁内力计算 153
7.4.1 按刚性横梁计算内力影响线 154
7.4.2 作用在横隔梁上的计算荷载 155
7.4.3 横隔梁内力计算 156
7.4.4 有限元计算 156
7.5 挠度、预拱度计算 157
7.5.1 挠度计算 158
7.5.2 预拱度计算 159
7.5.3 算例 159
第八章 悬臂体系和超静定体系梁桥构造 161
8.1 悬臂体系梁桥 161
8.1.1 悬臂梁桥 161
8.1.2 T形刚构桥 164
8.2 连续梁桥 166
8.2.1 力学特点及适用范围 166
8.2.2 立面布置 166
8.2.3 截面型式及尺寸 168
8.2.4 预应力钢筋构造 171
8.3 刚构式桥 174
8.3.1 门式刚构桥 174
8.3.2 斜腿刚构桥 177
8.3.3 框架桥 178
8.4 连续刚构桥 181
8.4.1 力学特点及适用范围 181
8.4.2 立面布置及构造特点 182
第九章 超静定梁桥的力学特点 185
9.1 恒载及活载内力计算 185
9.1.1 恒载内力计算 185
9.1.2 活载内力计算 185
9.2 超静定结构的次内力 186
9.2.1 预应力作用下的次内力 186
9.2.2 混凝土收缩、徐变产生的次内力 187
9.2.3 温度变化引起的次内力 187
9.2.4 基础变位产生的次内力 187
9.2.5 次内力的解决方案 188
9.3 箱梁受力特点 188
9.4 剪力滞效应 191
第十章 梁式桥支座 193
10.1 支座的作用、类型及布置 193
10.1.1 支座的作用 193
10.1.2 支座的类型 193
10.1.3 支座布置 194
10.2 常用支座的构造及工作原理 194
10.2.1 板式橡胶支座 194
10.2.2 聚四氟乙烯滑板式橡胶支座 195
10.2.3 水平力分散型橡胶支座 195
10.2.4 盆式橡胶支座 195
10.2.5 其他支座 196
10.3 板式橡胶支座的设计计算 197
10.3.1 确定支座的平面尺寸 197
10.3.2 确定支座的厚度 198
10.3.3 验算支座的偏转 199
10.3.4 验算支座的抗滑稳定性 201
10.4 算例 201
第十一章 拱桥 205
11.1 拱桥的组成与分类 205
11.1.1 拱桥的基本组成及主要特点 205
11.1.2 拱桥的分类 206
11.1.3 拱桥的总体布置 209
11.2 拱桥构造 211
11.2.1 上承式拱桥构造 211
11.2.2 中、下承式拱桥构造简介 225
11.3 拱桥的计算 229
11.3.1 拱轴线的确定 229
11.3.2 拱桥内力计算 235
11.3.3 主拱验算 238
11.3.4 中、下承式钢筋混凝土拱桥吊杆及桥面系计算简述 241
11.4 算例 242
11.4.1 计算资料 242
11.4.2 主拱圈计算 244
第十二章 缆索承重桥梁 247
12.1 斜拉桥 247
12.1.1 斜拉桥概述 247
12.1.2 斜拉桥总体布置与构造 248
12.1.3 斜拉桥的计算分析要点 257
12.2 悬索桥 258
12.2.1 悬索桥概述 258
12.2.2 悬索桥的分类 259
12.2.3 悬索桥的总体布置与构造 260
12.2.4 悬索桥的计算分析要点 265
12.3 索道桥 267
12.3.1 索道桥概述 267
12.3.2 索道桥的总体布置 268
12.3.3 主要结构 268
12.3.4 索道桥的计算要点 271
12.4 悬带桥简介 272
第十三章 组合体系桥 273
13.1 梁拱组合体系桥 273
13.1.1 简支梁拱组合体系桥 273
13.1.2 悬臂梁拱组合体系桥 274
13.1.3 连续梁拱组合体系桥 275
13.2 部分斜拉桥 277
13.2.1 部分斜拉桥结构型式及构造特点 277
13.2.2 部分斜拉桥的力学特点 278
13.2.3 部分斜拉桥其他特点及适用性 278
13.3 刚构-连续组合梁桥 278
13.3.1 刚构-连续组合梁桥构造特点 279
13.3.2 刚构-连续组合梁桥的力学特性 279
13.3.3 刚构-连续组合梁桥其他特点及适用性 280
13.4 拱片桥 280
13.4.1 桁架拱桥 280
13.4.2 刚架拱桥 281
13.5 其他组合体系桥 281
第十四章 桥梁墩台 283
14.1 基本概念 283
14.2 桥梁墩台主要类型及适用情况 284
14.2.1 桥墩主要类型及适用条件 284
14.2.2 桥台主要类型及适用条件 288
14.3 墩台构造与设计 294
14.3.1 桥墩构造与设计 295
14.3.2 桥台构造与设计 303
14.4 墩台计算 307
14.4.1 设计荷载分析和计算 307
14.4.2 重力式墩(台)的计算与验算 311
14.4.3 桩柱式墩(台)计算 316
14.4.4 柔性排架墩计算 318
14.4.5 空心薄壁墩计算 321
14.4.6 薄壁式墩(台)计算 322
第十五章 桥梁施工监控简介 324
15.1 桥梁施工监控概述 324
15.2 桥梁施工监控的准备工作 326
15.2.1 施工监控大纲 326
15.2.2 施工监控方案 326
15.2.3 施工监控复核计算报告 326
15.2.4 施工监控实施细则 327
15.2.5 基准点、联系点、工作基点的布设及测量 328
15.3 桥梁施工监测 329
15.3.1 施工监测主要内容 329
15.3.2 监测截面及测点布置 329
15.3.3 监测频率与时间 331
15.3.4 监测方法与监测精度要求 331
15.4 桥梁施工控制计算方法 332
15.4.1 正装与倒装计算方法 332
15.4.2 无应力状态计算方法 333
15.4.3 基于状态-过程相关性原理计算方法 333
15.5 桥梁施工监控的误差分析与参数识别理论简介 334
15.5.1 桥梁施工监控误差分析与对策 334
15.5.2 桥梁施工监控参数识别与修正理论 336
习题 340
参考文献 346
附录 铰接板荷载横向分布影响线竖坐标表 348