混凝土桥梁

【摘 要】混凝土桥梁具有很多其他材料桥梁无法取代的优点,抗压强度高,刚度大,低廉,其养护费用较省,行车噪声小.在一百多年的发展历程中,混凝土桥在构造形式上形成了简支梁桥,连续梁桥,刚构桥,拱桥,缆索承重体系桥梁（悬索桥与斜拉桥）以及混合体系桥型.

【关 键 词】简支梁桥；连续梁桥；刚构桥；拱桥；悬索桥；斜拉桥

混凝土桥梁的主要建造材料是钢筋混凝土,它是在十九世纪六七十年代才出现,但自出现之后,一直是飞速发张.一百多年来,钢筋混凝土桥被广泛的采用,特别是在中小跨径桥梁中,但这并不代表不适合大跨度桥梁.混凝土连续梁桥以及连续刚构混合桥型也在大跨度桥梁中被采用.

混凝土桥梁具有很多其他材料桥梁无法取代的优点.首先,由于其低廉,采用混凝土桥梁可以节省钢材,降低桥梁的材料费用.一般情况下,大多数混凝土桥梁都会采用预施应力工艺,这样就使得混凝土结构的工地接头安全可靠,因而以往不要支架的只适应于钢桥架设的各种施工方法,也可用于这种混凝土桥,比如悬臂施工,预制吊装施工,顶推施工等从而使其造价明显降低.同钢桥相比,其养护费用较省,行车噪声小,而且就在原材料成本上面也有很大的优势.由于混凝土抗拉强度低,抗压强度较高,刚度大,所以预应力混凝土桥中,钢筋受拉,混凝土受压,使得混凝土的优势得以发挥,而且其自重和建筑高度较小,其耐久性则因消除了活载所致裂纹及采用高质量的材料而大为改进.当然,与钢桥相比,也有其不足之处,如自重要比钢桥大,相比而言工期也较长,施工工艺有时比钢桥复杂.但这些缺点属次要问题,且仍在不断地攻克.在20世纪50年代以来所出现的一些新型桥梁中,混凝土桥的适用最广泛,其发展方兴未艾.

在一百多年的发展历程中,混凝土桥在构造形式上形成了一下几种主要的桥型,包括简支梁桥,连续梁桥,刚构桥,拱桥,缆索承重体系桥梁（悬索桥与斜拉桥）以及混合体系桥型.

简支梁桥是以孔为单元,相邻的桥孔之间为单独受力的静定结构,适用于中小跨度的桥梁.它具有结构简单,架设方便,工期短,造价低的优点,同时最易设计成各种标准跨径的装配式构件,方便工厂预制生产.但相邻两跨之间可能存在异向转角,路面有折角,影响行车平顺.按施工工艺混凝土简支梁可分为整体式和装配式两大类.整体式简支梁,其横向刚度大,稳定性好.由于受运梁设备起吊能力及特殊要求的限制,整体式梁一般都采用就地浇筑；目前广泛采用的桥梁类型则为装配式简支梁.世界上有许多的桥梁都采用简支梁桥,1957年修建的科特迪瓦阿比让桥为8孔跨度46.5米的公铁两用箱形简支梁,箱顶为公路,箱内为窄轨铁路.美国跨越庞恰特雷恩湖的两座平行桥,其总长均超过38公里,分别在1956年采用17.1米的简支梁,和在1969年采用25.6米的简支梁建成.

连续梁桥为两跨或两跨以上连续的梁桥,属于超静定体系.在恒活载作用下,连续梁桥在支点产生的负弯矩对跨中正弯矩有卸载的作用,这就使得内力状态比较均匀合理,进而可以减小梁高,同时增大了桥下净空,节省材料,而且连续梁桥具有刚度大,超载能力强,整体性好,安全度大,桥面伸缩缝少的特点,这就使得行车更加平顺.并且因为跨中截面的弯矩减小,使得桥跨可以增大.它是近年很受欢迎的一种体系.当跨度小于100米时,顶推法架梁是比较好的选择.例如,1983年在中国内蒙古包头建成的12×65米,4孔一联黄河公路桥,1976年南非联邦象河铁路桥.当墩台较高或跨度较大时,可采用采用架设或平衡悬臂法现浇或者悬臂拼装.

刚构桥的主要承重结构采用刚构的桥梁.梁和腿或墩身构成刚性连接.按其结构形式主要包括门式刚构桥、斜腿刚构桥、T形刚构桥和连续刚构桥.连续刚构桥与同类桥相比：多跨刚构桥保持了上部构造连续梁的属性,跨越能力大,施工方便,行车平顺,造价低廉,养护容易.多跨连续-刚构桥则在主跨跨中设铰,两侧跨径为连续体系,可利用边跨连续梁的重量使T构做成不等长悬臂,以加大主跨的跨径.典型的连续刚构体系对称布置,并采用平衡悬臂施工方法修建.位于云南省元墨高速公路上的“红河大桥”是世界最高的连续刚构桥.红河大桥长801米,宽度则达20余米,桥的最大跨径是中国第三大跨径桥,为265米,桥面距江面高度163米,是迄今连续刚构桥中的世界第一高桥.

拱桥是我国公路上使用很广的一种桥型.拱桥和梁桥的区别不仅仅在于外观,更在于其受力特征,一般的梁桥,在竖向荷载作用下,仅产生竖向的反力,然而,拱在竖向荷载作用下支撑处不仅产生竖向反力,而且还会产生水平反力,这个水平反力的反作用称为水平推力,由于水平推力的存在,使得桥梁截面的弯矩大大的降低,更有益于实现较大的跨径.据理论推算,混凝土拱桥的极限跨径可达500米.拱桥是我国最常用的一种桥梁型式,其数量之大,式样之多,为各类桥梁之冠.我国已建成的最大跨径的箱形拱为重庆涪陵乌江大桥,跨径200米,目前跨径420米的万县长江大桥正在设计中,它将是世界最大跨径的钢筋混凝土拱桥.

悬索桥,也称作吊桥,是以通过索塔悬挂并锚固于两岸的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁.由力的平衡条件决定缆索几何形状,通常多用抛物线.许多吊杆从缆索垂下,将桥面吊起,一般情况需要在吊杆和桥面之间设置加劲肋,同缆索形成组合体系,使挠度变形减小.斜拉桥又叫斜张桥,是用许多拉索将主梁直接拉在桥塔上的一种桥梁,这种桥形,塔柱受压,索受拉,主梁受弯,受力比较复杂,但其造型较为美观.由于桥梁体内弯矩较小,使得建筑高度降低,结构重量减轻.斜拉桥主要由主梁、主塔、斜拉索组成.

如今,混桥的发展方向将朝着更长、更大发展,同时也朝着标准化前进,这使得桥梁构件在工厂预制更加容易,降低了桥梁造价.使用新型材料,合理布置孔径加速了桥梁向着轻型化的方向发展,而且现在的桥梁设计越来越重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合.

在20世纪桥梁工程大迈进的基础上,绘制21世纪的雄伟蓝图,混凝土桥的方方面面将有更远、更新的发展.