淺談混凝土橋梁

王　鵬（西南交通大學(xué)，成都　610000）

淺談混凝土橋梁

王鵬
（西南交通大學(xué)，成都610000）

【摘要】混凝土橋梁具有很多其他材料橋梁無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)，抗壓強(qiáng)度高，剛度大，價(jià)格低廉，其養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較省，行車噪聲小。在一百多年的發(fā)展歷程中，混凝土橋在構(gòu)造形式上形成了簡(jiǎn)支梁橋，連續(xù)梁橋，剛構(gòu)橋，拱橋，纜索承重體系橋梁（懸索橋與斜拉橋）以及混合體系橋型。

【關(guān)鍵詞】簡(jiǎn)支梁橋；連續(xù)梁橋；剛構(gòu)橋；拱橋；懸索橋；斜拉橋

混凝土橋梁的主要建造材料是鋼筋混凝土，它是在十九世紀(jì)六七十年代才出現(xiàn)，但自出現(xiàn)之后，一直是飛速發(fā)張。一百多年來(lái)，鋼筋混凝土橋被廣泛的采用，特別是在中小跨徑橋梁中，但這并不代表不適合大跨度橋梁?；炷吝B續(xù)梁橋以及連續(xù)剛構(gòu)混合橋型也在大跨度橋梁中被采用。

混凝土橋梁具有很多其他材料橋梁無(wú)法取代的優(yōu)點(diǎn)。首先，由于其價(jià)格低廉，采用混凝土橋梁可以節(jié)省鋼材，降低橋梁的材料費(fèi)用。一般情況下，大多數(shù)混凝土橋梁都會(huì)采用預(yù)施應(yīng)力工藝，這樣就使得混凝土結(jié)構(gòu)的工地接頭安全可靠，因而以往不要支架的只適應(yīng)于鋼橋架設(shè)的各種施工方法，也可用于這種混凝土橋，比如懸臂施工，預(yù)制吊裝施工，頂推施工等從而使其造價(jià)明顯降低。同鋼橋相比，其養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較省，行車噪聲小，而且就在原材料成本上面也有很大的優(yōu)勢(shì)。由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，抗壓強(qiáng)度較高，剛度大，所以預(yù)應(yīng)力混凝土橋中，鋼筋受拉，混凝土受壓，使得混凝土的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮，而且其自重和建筑高度較小，其耐久性則因消除了活載所致裂紋及采用高質(zhì)量的材料而大為改進(jìn)。當(dāng)然，與鋼橋相比，也有其不足之處，如自重要比鋼橋大，相比而言工期也較長(zhǎng)，施工工藝有時(shí)比鋼橋復(fù)雜。但這些缺點(diǎn)屬次要問題，且仍在不斷地攻克。在20世紀(jì)50年代以來(lái)所出現(xiàn)的一些新型橋梁中，混凝土橋的適用最廣泛，其發(fā)展方興未艾。

在一百多年的發(fā)展歷程中，混凝土橋在構(gòu)造形式上形成了一下幾種主要的橋型，包括簡(jiǎn)支梁橋，連續(xù)梁橋，剛構(gòu)橋，拱橋，纜索承重體系橋梁（懸索橋與斜拉橋）以及混合體系橋型。

簡(jiǎn)支梁橋是以孔為單元，相鄰的橋孔之間為單獨(dú)受力的靜定結(jié)構(gòu)，適用于中小跨度的橋梁。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，架設(shè)方便，工期短，造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)最易設(shè)計(jì)成各種標(biāo)準(zhǔn)跨徑的裝配式構(gòu)件，方便工廠預(yù)制生產(chǎn)。但相鄰兩跨之間可能存在異向轉(zhuǎn)角，路面有折角，影響行車平順。按施工工藝混凝土簡(jiǎn)支梁可分為整體式和裝配式兩大類。整體式簡(jiǎn)支梁，其橫向剛度大，穩(wěn)定性好。由于受運(yùn)梁設(shè)備起吊能力及特殊要求的限制，整體式梁一般都采用就地澆筑；目前廣泛采用的橋梁類型則為裝配式簡(jiǎn)支梁。世界上有許多的橋梁都采用簡(jiǎn)支梁橋，1957年修建的科特迪瓦阿比讓橋?yàn)?孔跨度46.5米的公鐵兩用箱形簡(jiǎn)支梁，箱頂為公路，箱內(nèi)為窄軌鐵路。美國(guó)跨越龐恰特雷恩湖的兩座平行橋，其總長(zhǎng)均超過38公里，分別在1956年采用17.1米的簡(jiǎn)支梁，和在1969年采用25.6米的簡(jiǎn)支梁建成。

連續(xù)梁橋?yàn)閮煽缁騼煽缫陨线B續(xù)的梁橋，屬于超靜定體系。在恒活載作用下，連續(xù)梁橋在支點(diǎn)產(chǎn)生的負(fù)彎矩對(duì)跨中正彎矩有卸載的作用，這就使得內(nèi)力狀態(tài)比較均勻合理，進(jìn)而可以減小梁高，同時(shí)增大了橋下凈空，節(jié)省材料，而且連續(xù)梁橋具有剛度大，超載能力強(qiáng)，整體性好，安全度大，橋面伸縮縫少的特點(diǎn)，這就使得行車更加平順。并且因?yàn)榭缰薪孛娴膹澗販p小，使得橋跨可以增大。它是近年很受歡迎的一種體系。當(dāng)跨度小于100米時(shí)，頂推法架梁是比較好的選擇。例如，1983年在中國(guó)內(nèi)蒙古包頭建成的12×65米，4孔一聯(lián)黃河公路橋，1976年南非聯(lián)邦象河鐵路橋。當(dāng)墩臺(tái)較高或跨度較大時(shí)，可采用采用架設(shè)或平衡懸臂法現(xiàn)澆或者懸臂拼裝。

剛構(gòu)橋的主要承重結(jié)構(gòu)采用剛構(gòu)的橋梁。梁和腿或墩身構(gòu)成剛性連接。按其結(jié)構(gòu)形式主要包括門式剛構(gòu)橋、斜腿剛構(gòu)橋、T形剛構(gòu)橋和連續(xù)剛構(gòu)橋。連續(xù)剛構(gòu)橋與同類橋相比：多跨剛構(gòu)橋保持了上部構(gòu)造連續(xù)梁的屬性，跨越能力大，施工方便，行車平順，造價(jià)低廉，養(yǎng)護(hù)容易。多跨連續(xù)-剛構(gòu)橋則在主跨跨中設(shè)鉸，兩側(cè)跨徑為連續(xù)體系，可利用邊跨連續(xù)梁的重量使T構(gòu)做成不等長(zhǎng)懸臂，以加大主跨的跨徑。典型的連續(xù)剛構(gòu)體系對(duì)稱布置，并采用平衡懸臂施工方法修建。位于云南省元墨高速公路上的“紅河大橋”是世界最高的連續(xù)剛構(gòu)橋。紅河大橋長(zhǎng)801米，寬度則達(dá)20余米，橋的最大跨徑是中國(guó)第三大跨徑橋，為265米，橋面距江面高度163米，是迄今連續(xù)剛構(gòu)橋中的世界第一高橋。

拱橋是我國(guó)公路上使用很廣的一種橋型。拱橋和梁橋的區(qū)別不僅僅在于外觀，更在于其受力特征，一般的梁橋，在豎向荷載作用下，僅產(chǎn)生豎向的反力，然而，拱在豎向荷載作用下支撐處不僅產(chǎn)生豎向反力，而且還會(huì)產(chǎn)生水平反力，這個(gè)水平反力的反作用稱為水平推力，由于水平推力的存在，使得橋梁截面的彎矩大大的降低，更有益于實(shí)現(xiàn)較大的跨徑。據(jù)理論推算，混凝土拱橋的極限跨徑可達(dá)500米。拱橋是我國(guó)最常用的一種橋梁型式，其數(shù)量之大，式樣之多，為各類橋梁之冠。我國(guó)已建成的最大跨徑的箱形拱為重慶涪陵烏江大橋，跨徑200米，目前跨徑420米的萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋正在設(shè)計(jì)中，它將是世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋。

懸索橋，也稱作吊橋，是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸的纜索作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。由力的平衡條件決定纜索幾何形狀，通常多用拋物線。許多吊桿從纜索垂下，將橋面吊起，一般情況需要在吊桿和橋面之間設(shè)置加勁肋，同纜索形成組合體系，使撓度變形減小。斜拉橋又叫斜張橋，是用許多拉索將主梁直接拉在橋塔上的一種橋梁，這種橋形，塔柱受壓，索受拉，主梁受彎，受力比較復(fù)雜，但其造型較為美觀。由于橋梁體內(nèi)彎矩較小，使得建筑高度降低，結(jié)構(gòu)重量減輕。斜拉橋主要由主梁、主塔、斜拉索組成。

如今，混橋的發(fā)展方向?qū)⒊L(zhǎng)、更大發(fā)展，同時(shí)也朝著標(biāo)準(zhǔn)化前進(jìn)，這使得橋梁構(gòu)件在工廠預(yù)制更加容易，降低了橋梁造價(jià)。使用新型材料，合理布置孔徑加速了橋梁向著輕型化的方向發(fā)展，而且現(xiàn)在的橋梁設(shè)計(jì)越來(lái)越重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。

在20世紀(jì)橋梁工程大邁進(jìn)的基礎(chǔ)上，繪制21世紀(jì)的雄偉藍(lán)圖，混凝土橋的方方面面將有更遠(yuǎn)、更新的發(fā)展。