桥梁的分类与特点

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1、 1 / 21桥梁的分类与特点 桥梁是随着经济发展带来的交通需要和经济与科学技术的可能而发展的。随着我国经济发展，材料、机械、设备工业相应发展，这为我国修建大跨径桥梁提供了有力保障，我国建桥水平已跃身于世界先进行列。特别是从上个世纪八十年代至今，伴随着国家经济的跨跃式发展，我国路 桥建 设正在以前所未有的高速度和高质量向前发展。一大批 结构新颖、技 术复杂、设计 、施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成， 标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥 梁，不少在世界 桥梁科技 进步中具有显著地位。 诸如重 庆 石 板 坡 长 江 大 桥 以 330m（砼刚构-连续混

2、合梁桥）成为世界最大的混凝土梁桥；重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥，并创造了该类型桥梁十余项世界第一；万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥（钢管混凝土劲性骨架）；苏通大桥以主跨 1088m 为世界第一跨度斜拉桥，同 时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥； 西堠门大桥以 1650m 跨度为世界第二大 悬索桥；杭州湾跨海大桥，桥梁全长 36km，为世界最 长桥梁；此外润扬长江大 桥、江阴长江大桥、香港青马大桥，其跨度分别在悬索桥 中居世界第三、第五和第六位、 荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥 、李家沱 长江大桥等特大 桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。 一座座桥，实现了

3、天堑的跨越，缩短了时间与空间的距离，美化了秀美山川，为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。桥梁可按用途、跨径、使用年限、材料、结构等分类。对桥梁按结构体系按力学特征为基本着眼点，以主要的受力构件为基本依据分类为最为基本的分类方 2 / 21式，但也不尽相同，本文采用近来较为主流分类方式，桥梁按结构可分为：梁式及刚构桥、拱式桥、缆索支撑体系桥、组合体系桥四类 。1 梁式及刚构桥1.1 梁式桥梁式桥的特点是在竖向荷载作用下梁的支承处仅产生竖向反力而无水平反力（推力），梁的内力以弯矩和剪力为主。按 结构受力可分为简支梁桥， 连续梁桥和悬臂梁桥；按截面型式可分为 T 梁、箱梁、桁架梁、波形钢腹

4、板梁等。梁式体系桥梁在我国已形成了完善的设计方法和施工工艺。除特大跨径桥梁外，是一般梁桥设计时优先考虑的结构体系。1.1.1 简支梁桥简支梁桥系上部结构由两端简单支承在墩台上的主要承重梁组成的桥梁，是静定结构。结构受力比较单纯，不受支座 变位影响，适用于各种地质情况，构造也较简单，易标准化、装配化构件，制造、安装都较方便，是一种采用最广泛的梁式桥。但跨度较小，目前我国预应力混凝土简支梁最大跨度为 64m(神延铁路秃尾河特大桥), 栓焊钢桁结合梁简支梁最大跨度 80m(达成铁路跨成南高速立交桥),均为铁路桥。公路上具有代表性的简支梁桥有 1990 年建成，主桥为 16 孔 50m 鱼腹式简支梁的

5、沈大高速公路普兰店海湾桥和 1989 年建成，主桥为 77 孔跨径50m 的预应力混凝土简支 T 型梁桥的开封黄河大桥。 3 / 211.1.2 预应力混凝土连续梁桥连续梁桥上部结构支点连续，由于支点负弯矩的卸载作用，在较大跨径时较简支梁经济，接缝少，行车平顺。尤其是先 简支后连续 小箱梁结构体系结合了连续梁和预制梁的优点，具有梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等特点，因此得到了广泛的应用和 发展。公路桥梁最常用的大跨径梁式桥主要为预应力混凝土连续箱形梁桥，70 年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度 1340m 的钱塘江第二大桥和六库怒江

6、桥 等，目前，我国 预应力混凝土连续梁最大跨径为 165m（南京二桥北汊桥），其发展主要受到大吨位支座的限制，北汊桥支座吨位达 65O00kN。由于预应力混凝土 连续箱梁它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美 观，便于养护等在构造、施工和使用上的优点，近年来已成为建成较多的桥梁。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土。随着建筑材料和预应力技 术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成 250m 的连续箱梁桥。大跨径梁桥的上部 结构大多采用箱形截面，是因为箱形截面有较大的抗扭刚度。由于箱梁悬臂板长 度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大，能适应各种使用条件，特别适合于 预应力混凝土连续

7、弯梁桥、变宽度桥。 普兰店海湾桥 开封黄河大桥 4 / 21六库怒江桥六库怒江桥位于云南省怒江傈僳族自治州州府六库，建于 1991 年，采用85+154+85(m)三跨变截面箱形梁，是当时国内跨度最大的 预应力混凝土连续梁桥。采用三向预应力配筋，纵向采用大吨位钢铰线群 锚体系， 仅于顶底板内配筋而无下弯索和弯起索，既简 化了施工，又不 为布索而增厚腹板。南京二桥北汊 桥北汊大桥为五跨连续的预应力连续梁桥，主跨为 90+3165+90 米连续梁桥，桥长 2172 米，在同类桥型中居亚洲第一。 1.1.3 悬臂梁桥悬臂梁桥上部结构由简单支承在墩台上并带有悬臂的主要承重梁组成的桥梁，较同跨径的简支梁

8、的最大弯矩小，可用较小的截面，跨越能力较大。这种桥是静定结构，适于各种地质 情况，但 悬臂端挠度较大，行车不利。我国有小跨径部颁标准图，但现在已很少采用。1964 年建成的南宁邕江大桥为中国最早采用闭口薄壁杆件理论设计的一座悬臂式钢筋混凝土箱型薄壁城市桥。端跨径为 45m的单悬臂梁，中间 5 孔跨度各 长 55m，采用 23m 中 间挂梁的双悬臂梁。六库怒江大桥 南京二桥北汊桥 5 / 211.1.4 钢桁梁桥桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力，可以较好地利用杆件材料强度，但桁架梁的构造复杂 、制造 费工，多用于 较大跨径 桥梁。钢桁梁桥在欧美大工业发展期曾盛极一时， 许多大跨桥梁均采用

9、钢桁梁桥，1919 年建成的主跨长 549 米加拿大魁北克桥（Quebec Bridge）是迄今 为止世界上跨度最大的悬臂式钢桁架桥。我国起步较晚，在国内主要用于铁路桥或公 铁两用桥。其中由中国近代桥梁事业的先驱茅以升主持设计、建造的杭州钱塘江公路铁路两用桥，是中国桥梁史上的一块里程碑。1957 年建成的武汉长江大桥，被称为“万里长江第一桥。毛泽东的诗词“ 一桥飞架南北，天堑变通途”，正是描写武汉长江大桥雄伟的气势和重要作用。自建成以来，武汉长江大桥一直是武汉 市的标志性建筑。之后又于1968 年建成了主跨 160m 南京长江大桥, 该桥是 长江上第一座由我国自行设计建造的双层式铁路、公路两用

10、 桥梁。 1997 年建成的九江长江大桥主孔为180+216+180(m)连续刚性 钢桁梁与柔性钢加劲拱组合体系，是我国目前最长、工程量最大的铁路、公路两用 桥，是 继 武汉长江大桥和 南京长江大桥之后我国建桥史上又一个新的里程碑。魁北克大桥 6 / 21加拿大魁北克大桥为世界著名大跨度悬臂桁架梁桥，跨越圣劳伦斯河，建于19041918 年。原为铁路 桥， 现已改为公路、铁路两用 桥。桥的主跨为 548.6 米。连同锚固孔，桥的全长为 853.6 米，分跨 为 152.4+548.6+152.4 米，其中悬挂孔长度为 195.1 米。魁北克大桥经历两次重大施工事故之后建成。第一次是设计师忘乎所

11、以地把大桥的长度由原来的 500 米加到 600 米，以成为世界上最长的桥，但因自重过大造成桥身无法承担在即将建成之时垮塌，造成 75 人死亡和 19000 吨钢材落入水中。第二次是中间跨度最 长的一段桥身在被举起过程中突然掉落塌陷。结果至少 11 名工人被夺去了生命。事故的原因是举起过程中一个支撑点的材料指标不到位造成的。 1922 年，在魁北克大桥竣工不久，加拿大的七大工程学院（即后来的 “The Corporation of the Seven Wardens”） 一起出 钱将建桥过程中倒塌的残骸全部买下，并决定把这些亲临过事故的这些钢材打造成一枚枚戒指，发给每年从工程系毕业的学生。然而

12、由于当时技术的限制， 桥梁残骸的钢材无法被打造戒指。于是这些学院只好用其它钢材代替。不过为了体现是代表桥坍塌的残骸，戒指被设计成被扭曲的钢条形状，用来纪念这起事故和在事故中被夺去的生命。于是，这一枚枚戒指就成为了后来在工程界闻名的工程师之戒(Iron Ring)。这枚戒指要戴在小拇指上，作为对每个工程师的一种警示。 钱塘江大桥钱塘江大桥建于 1937 年，钱塘江桥位于浙江杭州浙赣铁路上，全长 1453 米，上层设双车道公路，宽 6.1 米，下 层为单线铁路。正 桥 18 孔，由 2x14.63m 简支上承式钢板梁与 16x65.84m 简支钢桁梁组成。主桁采用华伦平行弦三角形桁架，合金钢制造，

13、 铆钉连接，在岸边拼装，借助 涨落潮整孔浮运架 设。正桥主要采用空心钢筋混凝土桥墩、气压沉箱基础。魁北克大桥 钱塘江大桥 7 / 21武汉长江大 桥武汉长江大桥建于 1955 年 9 月，于 1957 年 10 月建成通车，全长 1670.4 米，是铁路公路两用的双层钢桁连续梁桥桥，上层为公路桥，下层为双线铁路桥， 桥身共有八墩九孔，每孔跨度为 128 米， 桥下可通万吨巨 轮，八个 桥墩除第七墩外，其它都采用“大型管柱钻孔法”，这是由我国桥梁工作者所首创的新型施工方法，凝聚着我国桥梁工作者的机智和精湛的工艺。 1.1.5 波形钢腹板梁桥波形钢腹板预应力混凝土组合梁结构是一种新型的钢与混凝土组

14、合结构，它充分利用了钢与混凝土的优点，提高了结构的稳定性、强度及材料的使用效率，且这种结构外形美观，抗震性能好。这种组合梁结构的特点是：用 12mm 左右厚的弯折钢板取代厚 30cm80cm 的混凝土腹板，使箱梁自重减轻了 20%左右，从而降低了材料用量和造价。由于不需要混凝土腹板，相应减少了钢筋和模板的拼装、拆除作用，缩短了工期。于 2005 年建成的泼河大桥是我国首座波形钢腹板 PC 连续箱梁。泼河大桥位于河南省道 213 线光山县境内，为 4 孔 30 米先简支后连缝装配式体外预应力波形钢腹板组合箱梁结构。 2009 年建成的鄄城黄河大桥是世界最长，中国最大波形钢腹板。鄄城黄河公路大 桥

15、地处山东省南部鄄城县以北，位于山东与河南两省交界处，主 桥采用（70m 11120m70m）波形钢 腹板预应力砼连续箱梁。武汉长江大桥 南京长江大桥 8 / 211.2 刚构桥八十年代以后，特别是九十年代以来，随着高速公路交通事业的迅速发展，要求行车平顺舒服，连续梁 桥得到了迅速的发展，但由于此桥型在施工过程中需要梁墩临时固结和进行体系转换，同时需设置大吨位的支座，增加了工程费用及养护成本，于是预应力混凝土连续刚构桥应运而生，近年来得到较快的发展。 刚架结构体系桥梁的上部结构梁（板）与下部结构墩柱（竖墙）整体结合在一起，梁与墩柱的结合处具有很大刚性。连续刚构在竖向荷载作用下，梁（多为箱型）主要

16、受弯，而在柱脚处有水平反力，其受力状态介于梁桥 与拱桥之间，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用。刚构 桥按受力特点可分为 T 型刚构、连续刚构、斜腿刚构、V 型刚构桥等。（1）T 型 刚构早期刚构桥大多为 T 型刚构，它分 为有跨中设挂梁和跨中带剪力铰两种基本形式。前者属静定体系，各 T 构单元单独作用而使受力和变形均较大，存在一定的结构缺陷；后者是一种超静定结构，该结构的特点是剪力铰起到传力（只传递竖向剪力而不传递纵向水平力和弯矩）和牵制悬臂端变形的作用。但存在跨中挠度较大、行车不顺，剪力铰不易制造安装、年久容易变形损坏等缺点，并且各种外因都能产生结构的附加应力。 我国在 60、70 年代建有大量的的 T 型刚构桥， 较有代表性的有五陵卫河桥和嵩县吴村桥。五陵卫河桥 建于 1965 年， 为中国采用平衡悬臂拼装法建成的第一座预应力混凝土 T 型刚构桥。桥全长 105m，分跨为 25+50+25(m)，两个 T 构之间用唧筒式剪力铰连接。吴村桥建于 1976 年，是中国首建的采用悬臂拼装