第一节 桥隧建筑物的组成与分类
一、桥梁建筑物的组成与分类
（一）桥梁建筑物的组成
桥梁由上部结构、下部结构、防护设备及调节河流建筑物等组成。
1.上部结构
上部结构也称桥跨结构，包括承重结构（如梁、拱等）、桥面、支座等，是跨越桥孔的结构。桥跨结构主要承受列车活载和列车运行所产生的力以及风力等，并将这些荷载连同桥跨结构自重传到下部结构。
2.下部结构
下部结构包括桥墩、桥台及基础。它支撑桥跨结构，把上部结构传来的荷载连同它本身的重量和所受的外力传到地基。
3.防护设备及调节河流建筑物
防护设备及调节河流建筑物包括桥涵限高防护架、护锥、护岸、护基、护底、导流堤、丁坝、梨形堤等，这些结构物的作用是引导水流均匀而顺畅地通过桥孔，减轻桥下河床变形，保护桥头路堤或河岸。
（二）桥梁建筑物的分类
按照桥跨结构承受荷载时的受力特征、桥梁长度、采用的建筑材料的不同，铁路常用桥梁可分为多种。
1.按桥跨结构承受荷载时的受力特征分
（1）梁桥
梁桥的承重结构是实体梁或梁式桁架，它的受力特征是在竖直荷载作用下支座只有竖直反力。承重结构是梁时，梁只承受弯矩和剪力，不受轴向力。梁桥又分简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥，如图1—1所示。
图1—1 梁桥
（2）拱桥
拱桥的承重结构是拱（拱圈或拱肋），它的受力特征是在竖直荷载作用下支座会产生竖直反力和水平反力（拱脚推力），如图1—2所示。
图1—2 拱桥
拱桥又可按结构分为无铰拱、双脚拱和三铰拱；按有无外推力分为推力拱和无推力拱。铁路拱桥的承重结构通常为无铰拱，因此，还有支承弯矩。拱桥的承重结构以受压为主，同时也受挠曲和剪力作用。
（3）刚架桥
刚架桥的显著特点是桥跨结构和墩台刚性连接成一整体，在竖直荷载作用下与拱一样有竖直反力及水平反力；无铰刚架还存在支承弯矩。刚架以受挠曲为主，也有轴向力和剪力。刚架桥如图1—3所示。
（4）组合体系桥
组合体系桥是由不同体系组合共同承载的桥。图1—4为组合体系桥图式，其中图1—4（a）和图1—4（b）为梁拱组合体系，图1—4（c）为斜拉桥，是梁、索组合体系。
图1—3 刚架桥
图 1—4
图1—4 组合体系桥
2.按桥梁长度（桥长）分
桥梁长度，对于梁桥系指两桥台挡砟前墙之间的长度；对于拱桥系指拱上侧墙与桥台侧墙间两伸缩缝外端之间的长度；对于刚架桥系指刚架顺跨度方向外侧之间的长度。
特大桥——桥长500m以上。
大桥——桥长100m以上至500m。
中桥——桥长20m以上至100m。
小桥——桥长20m及以下。
3.按桥跨结构采用的主要建筑材料分
（1）钢桥
以钢材作为桥跨结构主要材料的钢桥，除旧桥尚有部分工字梁外，其主要形式为板梁和桁梁两种。
（2）混凝土桥
混凝土桥分为普通钢筋混凝土桥和预应力混凝土桥两种。
混凝土可以浇筑成多种形式，可以广泛采用机械化和工业化方法施工，混凝土桥梁的跨度可比石桥大，与钢桥相比用钢量较少，寿命较长。因为混凝土这种材料具有很多优点，所以我国铁路桥很多都是混凝土桥。混凝土桥的主要形式为梁桥、拱桥和刚架桥。
（3）石桥
铁路石桥均为石拱桥，分为实腹式（图1—5）和空腹式（图1—6）两种，它仅在盛产石料的地区应用。
图1—5 实腹式石拱桥
图1—6 空腹式石拱桥
（4）木桥
木桥是以木材作为桥跨结构主要建筑材料的桥。
（5）结合梁桥
结合梁由钢筋混凝土道砟桥面板和钢梁两部分组成。两部分之间有连接物使其牢固结合，共同受力，故称“结合梁”。结合梁具有道砟桥面的优点，并能较充分地利用混凝土受压和钢材受拉的性能，主要用于跨度大于32m的曲线或坡道上的桥。
4.按桥面所在位置分
按桥面所在位置分为上承式桥、中承式桥和下承式桥。
（1）上承式桥：桥面位于桥跨结构上部的桥。
（2）中承式桥：桥面位于桥跨结构中部的桥。
（3）下承式桥：桥面位于桥跨结构下部的桥。
下承式桥又分为穿式桥和半穿式桥。桥面上方有横向联结系的桥称为穿式桥；桥面上方无横向联结系的称为半穿式桥。
5.按桥梁轴线与河流（道路、铁路）交角分
（1）正交桥：桥跨结构轴线与它所跨越的河流流向（或道路、铁路的中线）交角为90°。
（2）斜交桥：上述交角不是90°。通常将桥跨结构轴线的法线与河流流向（或道路、铁路的中线）相交的锐角称为斜交角。
6.按桥梁所跨越障碍物的不同分
（1）跨河桥：跨越河流的桥梁。
（2）立交桥：用以跨越道路或另一条铁路。
（3）谷架桥：用以跨越深谷洼地。
（4）栈桥（旱桥）：线路通过城市、工业区或农作物区，为保留线路通过地段的空间或为少占耕地，减少土方工程，不修路堤而以桥梁通过。大桥的引桥也是一种栈桥。
7.按梁的截面形式分
（1）板形梁：适用于低高度梁，当桥梁高度受到限制时，采用此种形式。
（2）T形梁：既有线混凝土桥梁最常见的截面形式。
（3）箱型梁：横截面呈一个或几个封闭箱形的混凝土梁。
上述桥梁的分类并不是绝对的。实际上，同一座桥梁的各组成部分可能有不同的分类。例如跨越大江大河的桥梁，其正桥部分可能是既有连续钢桁梁又有简支钢桁梁的跨河桥，其引桥部分可能是既有预应力混凝土梁又有普通钢筋混凝土梁的栈桥或立交桥。
二、隧道建筑物的组成与分类
（一）隧道建筑物的组成
隧道建筑物总体上可分为主体建筑物和附属建筑物两大部分。
主体建筑物有洞身衬砌（简称衬砌）和洞门。衬砌是用来加固隧道洞身，防止洞身周围地层发生分化剥落或坍塌的结构物；洞门则用来加固隧道的出入口，阻挡落石。两者共同保证车辆在隧道中的行车安全。
隧道衬砌，常采用由拱圈和边墙组成的拱形结构，在地质条件较差的情况下经常设置仰拱而形成封闭式衬砌，如图1—7所示。
图1—7 铁路隧道衬砌
1—拱圈；2—边墙；3—铺底；4—仰拱；5—内轨顶面
隧道的附属建筑物主要包括大、小避车洞及防排水设施。在隧道存在较长通风不良时，还要修建通风建筑物。此外，在隧道内还可能由于铁路电气化或通信信号等方面的需要而修建相应的附属建筑物，如电缆槽、无人增音站洞及绝缘梯车洞等各种洞室。图1—8为铁路隧道概貌。
图1—8 隧道概貌（剖面）
1—衬砌；2—洞门；3—小避车洞；4—大避车洞；5—洞内排水沟；6—水沟盖板；7—洞内线路；8—洞口路堑边坡；9—洞口仰坡；10—洞门墙顶排水沟；11—避车洞标志
（二）隧道建筑物的分类
铁路隧道按其不同特点，有不同的分类。
1.按穿越障碍或作用的不同分
按穿越障碍或作用的不同可分为山岭隧道、水底隧道和地下隧道。
2.按隧道长度分
特长隧道——全长10000m以上。
长隧道——全长3000m以上至10000m。
中隧道——全长500m以上至3000m。
短隧道——全长500m及其以下。
隧道长度是指进出口洞门端墙之间的距离，即以端墙面与内轨顶面的交线同线路中线的交点计算。计算时，双线隧道以下行线为准，位于车站上的隧道以正线为准。
3.按隧道埋藏深度分
按隧道的埋藏深度可分为深埋隧道和浅埋隧道。
4.按隧道内的线路数目分
按隧道内的线路数目可分为单线隧道、双线隧道和多线隧道。
5.按受力条件或地质条件分
按受力条件或地质条件可分为偏压隧道或不良地质隧道。
6.按隧道所在的平面位置分
按隧道所在的平面位置可分为直线隧道和曲线隧道。
三、涵渠组成与分类
涵洞、明渠、渡槽、倒虹吸管统称为涵渠。
（一）涵洞的组成
涵洞的组成包括洞口、洞身、基础、附属工程。
1.洞口
洞口位于洞身两端，起连接洞身和路堤边坡并诱导水流顺利地进出涵洞的作用。端墙式洞口和翼墙式洞口如图1—9、图1—10所示。
2.洞身
洞身承担排水或交通任务，并承受上部荷载。
3.基础
基础分为整体式和分离式，如图1—11所示。
图1—9 端墙式洞口
1—端墙；2—锥体；3—保护层；4—防水层
图1—10 翼墙式洞口
图1—11 基础
4.附属工程
附属工程包括锥体、边坡铺砌、检查台阶等。
（二）涵洞的分类
1.按用途分为排洪涵、灌溉涵、交通涵。
2.按水力性质分为无压涵洞、有压涵洞和半有压涵洞，如图1—12所示。
图1—12 涵洞
3.按洞身截面形状分为圆形涵洞、拱形涵洞和矩形涵洞（板涵）。
4.按轴线与线路中心线交角分为正交涵和斜交涵。
5.按孔数分为单孔、双孔和多孔。
排洪涵洞的最小孔径不应小于1.25m，且全长不超过25m。当全长超过25m时，为便于养护，孔径应相应加大。无淤积的灌溉涵孔径不应小于0.75m。当孔径为0.75m，且净高h小于1.0m时，长度不宜超过10m；净高h大于等于1.0m时，长度不宜超过15m。城市或车站范围内涵洞的孔径，需酌情加大。