三桥梁的类型与结构

三桥梁的类型与结构

桥梁鉴赏 The Appreciation Of Bridges 桥梁的类型与结构 桥梁的基本体系 目前，人们所见到的桥梁种类繁多。它们都在长期的生产活动中，通过反复实践和不断的总结而逐步创造发展起来的。 我们知道，结构工程上的受力构件，总离不开拉、压、剪、弯、扭等基本受力方式。 由基本构件所组成的各种结构物，在力学上也可归结为：梁式、拱式、悬吊式三种基本体系以及它们之间的各种组合。 现代的桥梁结构也一样，不过其内容更丰富，形式更多样，材料更坚固，技术更进步。 桥梁各种体系的特点，决定其受力特点、建桥材料、适用跨度、施工条件等。 桥梁的基本体系 梁式、拱式、悬吊式 试述梁式、拱式、悬吊式的特点及主要区别？ 见下面详述 思考题 3 桥梁的类型 1. 拱桥与梁桥 拱桥 梁桥 拱桥 拱式桥 拱式桥 拱式桥的主要乘重结构是拱圈或拱肋 . 这种结构在竖向荷载作用下 , 桥墩或桥台都将承受水平推力和竖向反力 . 同时这种水平推力将显著抵消荷载所引起的在拱圈 ( 或拱肋 ) 内的弯矩作用 . 因此 , 与同跨径的梁相比 , 拱的弯矩和变形要小得多 . 鉴于拱桥的承重结构以受压为主 , 通常就可以用抗压能力强的坞工材料 ( 如砖、石、混凝土）和钢筋混凝土等来建造。 拱桥的跨越能力很大，外形也比较美观，在条件许可的情况下，修建坞工拱桥往往经济合理的。 拱式桥对下部构造和基础要求较高 , 要求下构（桥墩、桥台）和基础能够提供足够大的水平推力，而且具有足够的稳定性和耐久性。 拱式桥的施工难度一般情况下会比梁式桥困难些。 梁桥 梁式桥 梁式桥 梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平推力的结构。 由于外力（恒载与活载）的作用方向与承重结构的轴线接近垂直，故与同样跨经的其他结构体系相比，梁内产生的弯矩最大。通常需用抗弯能力强的材料（钢、木、钢筋混凝土）来建造。 目前公路桥梁中广泛应用“预制装配式的钢筋混凝土简支梁”。 简支梁桥结构简单，施工方便，对地基承载力要求不高，跨径 25m 内多用。 多跨梁式桥也使用“连续梁”。 为了节省材料，充分利用钢材抗拉强度的优势，通常做成“钢筋混凝土预应力梁”。 对于很大跨径的特大桥梁，可建造钢桥或预应力箱梁桥。 2. 刚架桥与吊桥 刚架桥 吊桥 刚架桥 刚构桥 刚架桥 刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚性构架的结构体系，也称为刚构体系。梁和柱的连接处具有很大的刚性，连接可靠。在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间。 对于同样的跨径，在相同的荷载作用下，刚架桥的跨中正弯矩比一般梁桥的小。根据这一特点，刚够桥跨中的建筑高度就可以做得较小。在城市道路网中，遇到线路立体交叉或需要跨越通航河段时，采用这种桥型能尽量降低线路标高以改善纵坡并能减少路堤土方量。 从通航要求看，刚架桥也有有利的一面。当桥面标高已确定时，能增加桥下净空。 缺点：施工困难！ 普通钢筋混凝土 时裂缝多。 使用：采用预应 力钢筋混凝土。 预应力钢筋混凝土刚构桥 T 形刚构是目前修建较大跨径钢筋混凝土桥曾采用的桥型。它是结合了刚架桥和多孔静定悬臂梁桥的特点发展起来的新颖结构。 对于普通钢筋混凝土 T 形刚构桥采用预制装配方法施工时，往往将跨径较大的梁分成三段安装，从而显著减少了安装重量。 刚架桥的主要缺点是： 悬臂根部的负弯矩很大，用普通钢筋混凝土修建时不仅钢材用量大，而且控制混凝土裂缝的开展成为关键，因此，跨径就不能做得太大，通常只有 40~50m 。 预应力混凝土的发展，使得 T 形刚构桥得到了很大的推广。特别是由于采用了悬臂安装或浇筑的分段施工方法，不但加速了修建大跨度桥梁的施工速度，而且也克服了要在江河或深谷中搭设支架的困难。 桂林木龙湖 吊桥 江阴市长江 吊桥 传统的吊桥均用悬挂在两边塔架上的强大缆索作为主要承重结构。如图： 吊桥 吊桥在竖向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受很大的拉力，通常就需要在两岸桥台的后方修筑非常巨大的锚碇结构。吊桥也是具有水平反力（拉力）的结构。 现代吊桥广泛采用高强度钢丝编制的钢缆，以充分发挥其优异的抗拉性能，因此结构自重较小，就能以较小的建筑高度跨越其他任何桥型无以伦比的特大跨度。 吊桥的另一个特点是：成卷的钢缆容易运输，结构的组成构件较轻，便于无支架悬吊拼装。 我国在西南山岭地区和在遭受山洪泥石流冲击等威胁的山区河流上，当修建其他桥梁有困难时，往往采用吊桥。在战时，也常常用轻便的制式器材架设临时性吊桥，以抢通较宽的交通障碍。 相对于其他体系的桥梁而言，吊桥的自重小，结构刚度差，在车辆动载和风载作用下有较大的变形和振动。可以说：整个吊桥的发展历史是和变形与振动斗争的历史，亦即是争取刚度的历史。目前吊桥一般只在公路上修建。 组合体系桥 拱梁组合桥 拱梁组合桥 拱梁吊组合桥 组合体系桥 根据结构的受力特点，由几个不同体系的结构组合而成的桥梁称为组合体系桥。如图是一种梁拱组合体系。 上图中梁和拱都是主要承重结构，两者相互配合共同受力。由于吊杆将梁向上（与荷载作用的挠度方向相反）吊住，这样就显著减少了梁中的弯矩；同时由于拱与梁连接在一起，拱的水平推力就传给梁来承受，这样梁除了受弯受剪以外尚受拉。 拱梁组合体系能跨越较一般简支梁更大的跨度。而对桥墩没有推力作用，因此对地基要求就像一般简支梁桥一样。下图是拱梁组合的另一种形式，把拱置于梁的下方，通过立柱对梁起辅助支承作用。 斜拉桥也是一种主梁与斜梁相结合的组合体系，如下图。 悬挂在塔柱上的被张紧的的斜缆将主梁吊住，使主梁像多点弹性支承的连续梁一样工作。 这样既发挥了高强度材料的作用，又显著减少了主梁的截面积，使结构自重减少而能跨越很大的跨径。 组合体系的种类很多，但究其实质不外乎利用梁、拱、吊三者的不同组合，上吊下撑以形成新的结构。 组合体系桥梁一般都可以用钢筋混凝土来建造，对于大跨径的桥梁以采用预应力混凝土或钢材修建为宜。 桥梁的其他分类 一、按用途分： 公路桥 铁路桥 公路铁路两用桥 农桥 人行桥 运水桥（渡槽）及其他专用桥 二、按桥长和跨径分： 特大桥 大桥 中侨 小桥 桥梁分类 多孔跨径总长 L(m) 单孔跨径 L k (m) 特大桥 L>1000 L k >150 大桥 100≤L≤1000 40≤L k ≤150 中桥 301000 L k >150 大桥 100≤L≤1000 40≤L k ≤150 中桥 30

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