對(duì)我國(guó)常見(jiàn)橋式設(shè)計(jì)問(wèn)題的探討

孔慶學(xué)

摘要：我國(guó)幅員遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不齊，經(jīng)濟(jì)上總體水平不高，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類(lèi)橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到相應(yīng)發(fā)展，跨越大江（河）、海峽（灣）的長(zhǎng)大橋梁建設(shè)也相繼修建，一般公路和高等級(jí)公路上的中、小橋、立交橋，形式多樣，工程質(zhì)量不斷提高，為公路運(yùn)輸提供了安全、舒適的服務(wù)。本文先對(duì)我國(guó)常見(jiàn)的橋梁進(jìn)行分類(lèi)，并論述了每種橋式的設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：橋式 種類(lèi) 設(shè)計(jì)

1 我國(guó)橋梁設(shè)計(jì)的種類(lèi)

1.1 板式橋 板式橋是公路橋梁中量大、面廣的常用橋型，它構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確，可以采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；可做成實(shí)心和空心，就地現(xiàn)澆為適應(yīng)各種形狀的彎、坡、斜橋，因此，一般公路、高等級(jí)公路和城市道路橋梁中，廣泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原區(qū)高速公路上的中、小跨徑橋梁，特別受到歡迎，從而可以減低路堤填土高度，少占耕地和節(jié)省土方工程量。

1.2 梁式橋 梁式橋種類(lèi)很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，其跨越能力可從20m直到300m之間。公路橋梁常用的梁式橋形式有：按結(jié)構(gòu)體系分為：簡(jiǎn)支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等。按截面型式分為：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。梁式橋跨徑大小是技術(shù)水平的重要指標(biāo)，一定程度上反映一個(gè)國(guó)家的工業(yè)、交通、橋梁設(shè)計(jì)和施工各方面的成就。

1.3 鋼筋混凝立拱橋 拱橋在我國(guó)有悠久歷史，屬我國(guó)傳統(tǒng)項(xiàng)目，也是大跨徑橋梁形式之一。我國(guó)公路上修建拱橋數(shù)量最多。石拱橋由于自重大，在料加工費(fèi)時(shí)費(fèi)工，大跨石拱橋修建少了。山區(qū)道路上的中、小橋涵，因地制宜，采用石拱橋（涵）還是合適的。大跨徑拱橋多采用鋼筋混凝土箱拱、勁性骨架拱和鋼管混凝土拱。

1.4 斜拉橋 斜拉橋是我國(guó)大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30余座，僅次于德國(guó)、日本，而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。

1.5 懸索橋 懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一，可以說(shuō)是跨千米以上橋梁的唯一橋型（從目前已建成橋梁來(lái)看說(shuō)是唯一橋型）。但從發(fā)展趨勢(shì)上看，斜拉橋具有明顯優(yōu)勢(shì)。但根據(jù)地形、地質(zhì)條件，若能采用隧道式錨碇，懸索橋在千米以?xún)?nèi)，也可以同斜拉橋競(jìng)爭(zhēng)。

2 板式橋的設(shè)計(jì)

實(shí)心板一般用于跨徑13m以下的板橋。因?yàn)榘甯咻^矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成鋼筋混凝土實(shí)心板，立模現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝均可?？招陌逵糜诘扔诨虼笥?3m跨徑，一般采用先張或后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。先張法用鋼絞線和冷拔鋼絲；后張法可用單根鋼絞線、多根鋼絞線群錨或扁錨，立?，F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝。成孔采用膠囊、折裝式模板或一次性成孔材料如預(yù)制薄壁混凝土管或其他材料。預(yù)制裝配式板應(yīng)特別注意加強(qiáng)板的橫向連接，保證板的整體性，如接縫處采用“剪力鍵”。為了保證橫向剪力傳遞，至少在跨中處要施加橫向預(yù)應(yīng)力。

3 梁式橋的設(shè)計(jì)

3.1 簡(jiǎn)支T型梁橋 T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了，從16m到50m跨徑，都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。其最大跨徑以不超過(guò)50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，帶來(lái)橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點(diǎn)，建議預(yù)制時(shí)在臺(tái)座上設(shè)反拱，反拱值可采用預(yù)施應(yīng)力后裸梁上拱值的1/2～2/3。

3.2 連續(xù)箱形梁橋 箱形截面能適應(yīng)各種使用條件，特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋。因?yàn)榍豆淘谙淞荷系膽冶郯?，其長(zhǎng)度可以較大幅度變化，并且腹板間距也能放大；箱梁有較大的抗扭剛度，因此，箱梁能在獨(dú)柱支墩上建成彎斜橋；箱梁容許有最大細(xì)長(zhǎng)度；應(yīng)力值σg+p較低，重心軸不偏一邊，同T形梁相比徐變變形較小。箱梁截面有單箱單室、單箱雙室（或多室），早期為矩形箱，逐漸發(fā)展成斜腰板的梯形箱。箱梁橋可以是變高度，也可以是等高度。從美觀上看，有較大主孔和邊孔的三跨箱梁橋，用變高度箱梁是較美觀的；多跨橋（三跨以上）用等高箱梁具有較好的外觀效果。連續(xù)箱梁橋的施工方法多種多樣，只能因時(shí)因地，根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)、保證質(zhì)量、降低造價(jià)、縮短工期等方面因素綜合考慮選擇。一般常用的方法有：立支架就地現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝（可以整孔、分段串聯(lián)）、懸臂澆筑、頂推、用滑模逐跨現(xiàn)澆施工等。預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線，可以分段或連續(xù)配束，一般采用大噸位群錨。為了減輕箱梁自重，可以采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束。

3.3 連續(xù)剛構(gòu)橋 連續(xù)剛構(gòu)可以多跨相連，也可以將邊跨松開(kāi)，采用支座，形成剛構(gòu)一連續(xù)梁體系。一聯(lián)內(nèi)無(wú)縫，改善了行車(chē)條件；梁、墩固結(jié)，不設(shè)支座；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。所以，連續(xù)剛構(gòu)保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋適合于大跨徑、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同擺柱，對(duì)主梁嵌固作用減小，梁的受力接近于連續(xù)梁。柔性墩需要考慮主梁縱向變形和轉(zhuǎn)動(dòng)的影響以及墩身偏壓柱的穩(wěn)定性；墩壁較厚，則作為剛性墩連續(xù)梁，如同框架，橋墩要承受較大彎矩。我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，幾乎都采用懸臂澆筑法施工。一般采用50～60號(hào)高標(biāo)號(hào)混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束。

4 鋼筋混凝立拱橋

鋼筋混凝土拱橋的跨徑，一直落后于國(guó)外，主要原因是受施工方法的限制。我國(guó)橋梁工作者都一直在探索，尋求安全、經(jīng)濟(jì)、適用的方法。根據(jù)近年的實(shí)踐，常用的拱橋施工方法有：①主支架現(xiàn)澆；②預(yù)制梁段纜索吊裝；③預(yù)制塊件懸臂安裝；④半拱轉(zhuǎn)體法；⑤剛性或半剛性骨架法。鋼筋混凝土拱橋自重較大，跨越能力比不上鋼拱橋，但是，因?yàn)殇摻罨炷凉皹蛟靸r(jià)低，養(yǎng)護(hù)工作量小，抗風(fēng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛采用，特別是崇山峻嶺的我國(guó)西南地區(qū)。

5 斜拉橋式的設(shè)計(jì)

我國(guó)斜拉橋的主梁形式：混凝土以箱式、板式、邊箱中板式；鋼梁以正交異性極鋼箱為主，也有邊箱中板式。斜拉索仍以傳統(tǒng)的平行鍍鋅鋼絲、冷鑄錨頭為主。鋼絞線斜拉索目前在汕頭石大橋采用。鋼絞線用于斜拉索，無(wú)疑使施工操作簡(jiǎn)單化，但外包PE的工藝還有待研究。斜拉橋的施工方法：混凝土斜拉橋主要采用懸臂澆筑和預(yù)制拼裝；鋼箱和混合梁斜位橋的鋼箱采用正交異性板，工廠焊接成段，現(xiàn)場(chǎng)吊裝架設(shè)。鋼箱與鋼箱的連接，一是螺栓，二是全焊，三是栓焊結(jié)合。