橋梁的基本組成和分類

橋梁的基本組成和分類傳統(tǒng)的說法橋梁主要由橋跨結(jié)構(gòu)、墩臺、基礎(chǔ)、附屬工程等部分組成……。隨著大型橋梁的增多、結(jié)構(gòu)先進性和復(fù)雜性的增強、對橋梁使用品質(zhì)的要求越來越高，傳統(tǒng)提法的局限性逐漸顯露?，F(xiàn)在的提法：橋梁由”五大部件”與”五小部件”組成。橋梁的基本組成和分類（續(xù)1）所謂五大部件”是指橋梁承受汽車或其他運輸車輛荷載的橋跨上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)，它們必須通過承受荷載的計算與分析，是橋梁結(jié)構(gòu)安全性的保證。五大部件：1）橋跨結(jié)構(gòu)（或稱橋孔結(jié)構(gòu)、上部結(jié)構(gòu)）。路線遇到障礙（如江河、Lh谷或其他路線等）的結(jié)構(gòu)物。-2）支座系統(tǒng)。支承上部結(jié)構(gòu)并傳遞荷載于橋梁墩臺上，它應(yīng)保證上部結(jié)構(gòu)預(yù)計的在荷載、溫度變化或其他因素作用下的位移功能。3）橋墩。是在河中或岸上支承兩側(cè)橋跨上部結(jié)構(gòu)的建筑物。4）橋臺。設(shè)在橋的兩端；一端與路堤相接，并防止路堤滑塌；另一端則支承橋跨上部結(jié)構(gòu)的端部。為保護橋臺和路堤填土，橋臺兩側(cè)常做一些防護工程。5）墩臺基礎(chǔ)。是保證橋梁墩臺安全并將荷載傳至地基的結(jié)構(gòu)?；A(chǔ)工程在整個橋梁工程施工中是比較困難的部分，而且常常需要在水中施工，因而遇到的問題也很復(fù)雜。前兩個部件是橋跨上部結(jié)構(gòu)，后三個部件是橋跨下部結(jié)構(gòu)。橋梁的基本組成和分類（續(xù)2）所謂五小部件”是直接與橋梁服務(wù)功能有尖的部件，過去總稱為橋面構(gòu)造。五小部件:1/1ltuij—r7鋪裝的平整、耐磨性、不翹曲、不滲水是保證行車舒適的尖鍵。特別是在鋼箱梁上鋪設(shè)瀝青路面時，其技術(shù)要求甚嚴(yán)。2）排水防水系統(tǒng)。應(yīng)能迅速排除橋面積水，并使?jié)B水的可能性降至最小限度。城市橋梁排水系統(tǒng)應(yīng)保證橋下無滴水和結(jié)構(gòu)上無漏水現(xiàn)象。3）欄桿（或防撞欄桿）。它既是保證安全的構(gòu)造措施，又是有利于觀賞的最佳裝飾件。4）伸縮縫。橋跨上部結(jié)構(gòu)之間或橋跨上部結(jié)構(gòu)與橋臺端墻之間所設(shè)的縫隙，以保證結(jié)構(gòu)在各種因素作用下的變位。為使行車順適、不顛簸，橋面上要設(shè)置伸縮縫構(gòu)造。5）燈光照明?，F(xiàn)代城市中，大跨橋梁通常是一個城市的標(biāo)志性建筑，大多裝置了燈光照明系統(tǒng)，構(gòu)成了城市夜景的重要組成部分。一、按使用性分：公路橋、公鐵兩用橋、人行橋、機耕橋、過水橋等。二、按跨徑大小和多跨總長分為：特大橋、大橋、中橋、小橋、涵洞。其中：特大橋：多孔跨徑總長〉500米，單孔跨徑》100米大橋：多孔跨徑總長〉100米，單孔跨徑〉40米中橋：30米V多孔跨徑總長V100米，20W單孔跨徑V40米小橋：8米W多孔跨徑總長W300米，5V單孔跨徑V20米涵洞：多孔跨徑總長V8米，單孔跨V5米三、按行車道位置分為：上承式橋、中承式橋、下承式橋。四、按承重構(gòu)件受力情況可分為：梁橋、板橋、拱橋、鋼結(jié)構(gòu)橋、吊橋、組合體系橋（斜拉橋、懸索橋）。五、按使用年限可分為：永久性橋、半永久性橋、臨時橋。六、按材料類型分為：木橋、垢工橋、鋼筋磴橋、預(yù)應(yīng)力橋、鋼橋。1、梁式橋以受彎為主的主梁作為主要承重構(gòu)件的橋梁。主梁可以是實腹梁或者是桁架梁（空腹梁）實腹梁外形簡單，制作、安裝、維修都較方便，因此廣泛用于中、小跨徑橋梁。但實腹梁在材料利用上不夠經(jīng)濟。桁架梁中組成桁架的各桿件基本只承受軸向力，可以較好地利用桿件材料強度，但桁架梁的構(gòu)造復(fù)雜、制造費工，多用于較大跨徑橋梁。桁架梁一般用鋼材制作，也可用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土制作，但用的較少。過去也曾用木材制作桁

宋梁，因耐久T土左，現(xiàn)很少使用。實腹梁土要用鋼筋尤匕凝土、預(yù)應(yīng)力混匕凝土制作，也可以用鋼材做成鋼宜反梁或鋼箱梁實腹梁橋的最早形式是用原木做成的木梁橋和用石材做成的石板橋。由于天然材料本身的尺寸、性能、資源等原因，木橋現(xiàn)在已基本上不采用，石板橋也只用作小跨人行橋。根據(jù)實腹梁的截面形式可分為板梁、口形梁、T形梁或箱形梁等按照主梁的靜力圖式，梁橋又可分為簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋。簡支梁橋：主梁簡支在墩臺上，各孔獨立工作，不受墩臺變位影響。實腹式主梁構(gòu)造簡單，設(shè)計簡便，施工時可用自行式架橋機或聯(lián)合架橋機將一片主梁一次架設(shè)成功。但簡支梁橋各孔不相連續(xù)，車輛在通過斷縫時將產(chǎn)生跳躍，影響車速的提高。因此，目前趨向于把主梁作成為簡支，而把橋面作成為連續(xù)的形式。簡支梁橋隨著跨徑增大，主梁內(nèi)力將急劇增大，用料便相應(yīng)增多，因而大跨徑橋一般不用簡支梁。連續(xù)梁橋：主梁是連續(xù)支承在幾個橋墩上。在荷載作用時，主梁的不同截面上有的有正彎矩，有的有負(fù)彎矩，而彎矩的絕對值均較同跨徑橋的簡支梁小。這樣，可節(jié)省主梁材料用量。連續(xù)梁橋通常是將35孔做成一聯(lián)，在一聯(lián)內(nèi)沒有橋面接縫，行車較為順適。連續(xù)梁橋施工時，可以先將主梁逐孔架設(shè)成簡支梁然后互相連接成為連續(xù)梁。或者從墩臺上逐段懸伸加長最后連接成為連續(xù)梁。近一、二十年，在架設(shè)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁時，成功地采用了頂推法施工，即在橋梁一端（或兩端）路堤上逐段連續(xù)制作梁體逐段頂向橋孔，使施工較為方便。連續(xù)梁橋主梁內(nèi)有正彎矩和負(fù)彎矩，構(gòu)造比較復(fù)雜。此外，連續(xù)梁橋的主梁是超靜定結(jié)構(gòu)，墩臺的不均勻沉降會引起梁體各孔內(nèi)力發(fā)生變化。因此，連續(xù)梁一般用于地基條件較好、跨徑較大的橋梁上。1966年建成的美國亞斯托利亞橋，是目前跨徑最大的鋼桁架連續(xù)梁橋，它的跨徑為376米o懸臂梁橋：又稱伸臂梁橋。是將簡支梁向一端或兩端懸伸出短臂的橋梁。這種橋式有單懸臂梁橋或雙懸臂梁橋。懸臂梁橋往往在短臂上擱置簡支的掛梁，相互銜接構(gòu)成多跨懸臂梁。有短臂和掛梁的橋孔稱為懸臂孔或掛孔，支持短臂的橋孔稱為錨固孔。懸臂梁橋的每個掛孔兩端為橋面接縫，懸臂端的撓度也較大，行車條件并不比簡支梁橋有所改善。懸臂梁一片主梁的長度較同跨簡支梁為長，施工安裝上相應(yīng)要困難些。目前對預(yù)應(yīng)力混凝土懸臂梁橋多采用懸臂拼裝或懸臂澆筑的方法施工。為適應(yīng)懸臂施工法的發(fā)展，保證主梁的內(nèi)力狀態(tài)和施工時一樣，出現(xiàn)一種沒有錨固孔，并把懸伸的短臂和墩身直接固結(jié)在立面上，形成預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛架橋，這種橋在20世紀(jì)50年代后發(fā)展起來。2、拱式橋拱橋是以承受軸向壓力為主的拱（稱為主拱）作為主要承重構(gòu)件的橋梁。按照主拱的靜力圖式，拱轎可分為三錢拱、兩錢拱和無錢拱。拱橋是以承受軸向壓力為主的拱（稱為主拱）作為主要承重構(gòu)件的橋梁。按照主拱的靜力圖式，拱轎可分為三錢拱、兩錢拱和無錢拱。三錢拱是靜定結(jié)構(gòu)，其整體剛度較低，尤其是撓曲線在拱頂錢處產(chǎn)生折角，致使活載對橋梁的沖擊增強，對行車不利。拱頂錢的構(gòu)造和維護也較復(fù)雜。因此，三錢拱除有時用于拱上建筑的腹拱外，一般不用作主拱錢拱除有時用于拱上建筑的腹拱外，一般不用作主拱兩錢拱取消了拱頂錢，構(gòu)造較三錢拱簡單，結(jié)構(gòu)整體剛度較二錢拱為好，維護也較三錢拱容易，而支座沉降等產(chǎn)生的附加內(nèi)力較無較拱為小，因此在地基條件較差和不宜修建無較拱的地方，可采用兩較拱橋。無錢拱屬三次超靜定結(jié)構(gòu)，雖然支座沉降等引起的附加內(nèi)力較大，但在荷載作用下拱的內(nèi)力分布比較均勻，且結(jié)構(gòu)的剛度大，構(gòu)造簡單，施工方便，因此無錢拱是拱橋中，尤其是垢工拱橋和鋼筋混凝土拱橋中普遍采用的形式。JP/XJ/I/土V，J/九入J/\、川/UJ/\、/八UJJJ/\、TD八八/\、IIJ拱等。板拱：二橫截面呈矩形實體截面，它橫向整體性較好、拱圈截面高度小、構(gòu)造簡單，但抵抗彎矩能力較差，一般用于垢工拱橋。1972年建成的四川九溪溝橋為石砌的板拱橋，跨徑達到116米，為目前世界上最大跨徑的石拱橋。肋拱：拱圈是由兩條或多條拱肋組成，肋與肋之間用橫系梁相聯(lián)系，拱肋形狀可以是矩形、工字形、箱形或圓管形，它的抗彎能力較板拱為優(yōu)，用料較省，但制作較板拱復(fù)雜，多用于鋼筋混凝土拱橋或鋼拱橋。I960年建成的瑞典恩斯科洛夫約橋，跨徑為278米，為目前最大的鋼管拱橋。雙曲拱：60年代以后，在中國采用的一種拱式橋梁.它在橫向除有拱肋外，還有由拱波、拱板等構(gòu)成的小拱將整個拱圈聯(lián)結(jié)成整體，它在施工時可以將拱肋、拱波預(yù)制，安裝后再澆筑拱板，減輕吊裝重量，并可以不用拱架，或只需用簡單支架，為混凝土拱橋提供了一種新的結(jié)構(gòu)形式和簡便易行的施工方法。但需采取措施保證拱圈的整體性。1969年建成的河南省前河橋跨徑為150米，為目前跨徑最大的雙曲拱橋。箱形拱：橫截面可為整體多室箱形或分離箱形?；炷粱蜾摻罨炷料湫喂耙部刹捎脽o支架施工。它的整體性、橫向穩(wěn)定性和抗扭性能都較雙曲拱的結(jié)構(gòu)為好，但在中、小跨徑時不如雙曲拱簡便和節(jié)省鋼材。1979年建成的南斯拉夫克拉克橋，跨徑為390米，是當(dāng)前世界上最大的鋼筋混凝土箱形拱橋。桁架拱：拱圈由桁架構(gòu)成，可做成桁肋拱或肩拱形式。桁架拱的材料用量較經(jīng)濟，但桁架的某些桿件將承受拉力，故主要用在鋼拱橋或預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋中。1976年建成的美國新河橋，跨徑為518米，為目前跨徑最大的鋼桁架拱橋。拱橋主拱圈沿橋跨方向的形狀，可以做成橫截面尺寸沿拱軸線不變的等截面拱，或者做成橫截面尺寸由拱腳向拱頂逐漸變化的變截面拱。變截面拱能較好地適應(yīng)拱圈內(nèi)力的變化，用料較經(jīng)濟；等截面拱構(gòu)造簡單、施工方便，因而采用較普遍。主拱圈的拱軸線形狀，對拱圈截面的應(yīng)力大小將產(chǎn)生直接影響。一般盡量使拱軸線與荷載作用下的拱圈壓力線相吻合，以減小截面的彎矩值。當(dāng)不計拱匚彈性壓縮及其他因素的影響時，拱在均布荷載作用下的壓力線為拋物線；在由拱頂向拱腳按拱軸線形狀逐漸增大的分布荷載作用下，拱的壓力線將為懸鏈線；而圓弧線線形最簡單，利于施工。故這幾種線形成為拱橋中常用的拱軸線形狀。拱還可按拱上建筑的形式不同而分為實腹式拱和空腹式拱。實腹式拱是將主拱圈以上至橋面間的空間全部用填料填實，一般用于小跨徑的橋梁；空腹式拱則在主拱圈以上設(shè)有橫橋向貫通的腹孔，一般用于中等以上跨徑的橋梁。趙州橋是現(xiàn)存修建最早的空腹式拱橋。在翌直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力。拱橋的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因此拱橋?qū)A(chǔ)與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱助I、方）與I、承式拱橋頃I、面在拱肋I、方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現(xiàn)代交通工具的拱橋，橋面必須保持一定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承在拱肋上。下承式拱橋可做成系桿拱，即在拱腳處用一報稱為系桿的縱向水平受拉桿件將兩拱腳連接起來。此時作用于支座上的水平推力就由系桿來承受，支座不再承受水平方向的力。這樣做可以減輕地基承受的荷載，特別是在地質(zhì)狀況不良時。3、斜拉橋斜拉橋由主梁、斜向拉緊主梁的鋼纜索以及支承纜索的索塔等部分組成。斜拉橋的纜索張拉成直線形，整個結(jié)構(gòu)為幾何不變體，其剛度比懸索橋大。主梁同彈性支承上的連續(xù)梁的性能相似。斜拉橋的跨徑一般在梁橋和懸索橋之間。1977年法國建成的布魯東納橋，跨徑達320米，是目前世界上跨徑最大的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋；1975年法國建成的盧瓦爾河鋼斜拉橋，主跨徑為404米。斜拉橋在構(gòu)造上有單塔或雙塔、單面布索或兩面布索、密索或少索等形式，索的布置也有不同的放射形式，塔、梁、墩之間較接或固接等也有多種類型。斜拉橋日文稱”斜張橋”，德文稱”斜索橋”，英文稱“拉索橋（CableStayedBridge）”。將梁用若干根斜拉索拉在塔在上，便形成斜拉橋。與多孔梁橋?qū)φ掌饋砜矗?根斜拉索就是代替一個橋墩的（彈性）支點，從而增大了橋梁的跨度。斜拉橋這種結(jié)構(gòu)型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很難計算和很難控制，所以一直沒有得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用。直到本世紀(jì)中，由于電子計算機的出現(xiàn)，解決了索力計算難的問題，以及調(diào)整裝置的完善，解決了索力的控制問題，使得斜拉橋成為近50年內(nèi)發(fā)展最快，應(yīng)用日廣的一種橋型。4、懸索橋懸索橋又名吊橋，是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構(gòu)件的橋梁。懸索橋由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成（圖6懸索橋示意圖）。懸索橋的主要承重構(gòu)件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強度高的鋼材（鋼絲、鋼絞線、鋼纜等）制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強度，并具有用料省、自重輕的特點，因此懸索橋在各種體系橋梁中的跨越能力最大跨徑可以達到1000米以上。1981年建成的英國恒比爾懸索橋的跨徑為1410米，是目前世界上跨，徑最大的橋梁。懸索橋的主要缺點是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動，需注意采取相應(yīng)的措施。按照橋面系的剛度大小，懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設(shè)加勁梁，因而剛度較小，在車輛荷載作用下，橋面將隨懸索形狀的改變而產(chǎn)生S形的變形，對行車不利，但它的構(gòu)造簡單，一般用作臨時性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強，剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結(jié)構(gòu)承受豎向荷載。除以上形式夕卜，為增強懸索橋剛度，還可木用雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蚝托钡鯒U式懸索橋等形式S但構(gòu)造權(quán)復(fù)雜。1/IIJlzJ'XXJ.7U/IJ-JI八心\TJX1八。-J—■?—..??Bridge,是〃懸掛的橋梁“之意’故也有譯作”吊橋。的?！暗鯓?。的懸掛系統(tǒng)大部分情況下用嗦”做成，故譯作”懸索橋”，但個別情況下，嗦”也有用剛性桿或鍵桿做成的，故譯作”懸索