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1、 大跨度桥梁的发展趋势调研报告前言：根据公路桥梁设计规范规定：单跨跨径大于40m即为大桥，一般认为单跨跨径大于100m的桥梁即为大跨度桥梁。随着世界经济的快速发展，大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个高潮时期。众所周知，大跨径桥梁建设反映了一个国家的综合实力和科学技术的发展水平。近百年来。特别是本世纪30年代以来，世界上大跨径桥梁建设发展十分迅速。不同桥型大跨径桥梁的发展，日益被各国桥梁界人士所关注。我国进入90年代以来，出现了建造大跨径桥梁的高潮。进入21世纪的中国必将迎来更大规模的大跨径桥梁建设时期。随着我国城市建设和高等级公路、道路建设的发展，修建大跨径城市桥梁也将成为必然的趋势。城市
2、大跨径桥梁，除考虑运输、航运、地理、地质、水文、环境等因素外，还有区别于跨越一般江河大跨径桥梁的特殊因素。因此应研究城市大跨径桥梁的特点和发展趋势，积极探索我国城市大跨径桥梁发展的有效途径，以推动桥梁建设事业的更大发展。关键词：大跨度桥梁 结构形式 跨度 历史 现状 发展1. 大跨度桥梁类型大跨度桥梁在现今世界发展十分迅速。桥梁的发展史就是桥梁跨度不断增长的历史，也是桥型不断丰富的历史。大跨度桥梁可分为：斜拉桥、悬索桥、连续钢构、连续梁桥和拱桥。1.1板式桥 板式桥（如图1.1）是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地
3、现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。 实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其
4、发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m，目前有建成3540m跨径的桥梁。在我看来跨径太大，用材料不省，板高矮、刚度小，预应力度偏大，上拱高，预应力度偏小，可能出现下挠；若采用预制安装，横向连接不强，使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大，预制空心板幅宽有加大趋势，1.5m左右板宽是合适的。 图1.1 板式桥1.2梁式桥 1.2.1简支T型梁桥 80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（如图1.2.1），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大
5、桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。 T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续“结构。预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了
6、。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。 图1.2.1 简支T型梁桥 1.2.2连续箱形梁桥 箱形截面（如图1.2.2）能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值g+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。 箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱
7、梁具有较好的外观效果。 由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土4060号；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，超过这一跨径，也不是太经济的。 图1.2.2 箱形截面1.2.3连续刚构桥 连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系（如图1.2.3）。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用
8、柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。 图1.2.3 连续刚构桥 1.3钢筋混凝土拱桥 拱桥（如图1.3）在我国有悠久历史，属我国传统项目，也是大跨径桥梁形式之一。石拱桥由于自重大，在料加工费时费工，大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵，因地制宜，采用石拱桥（涵）还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱
9、。 钢筋混凝土拱桥的跨径，一直落后于国外，主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索，寻求安全、经济、适用的方法。根据近年的实践，常用的拱桥施工方法有：（1）主支架现浇；（2）预制梁段缆索吊装；（3）预制块件悬臂安装；（4）半拱转体法；（5）刚性或半刚性骨架法。 钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。 图1.3 钢筋混凝土拱桥 1.4 斜拉桥 斜拉桥（如图1.4)是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢
10、箱为主，也有边箱中板式。现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。 斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。近年来，开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥，如西班牙的鲁纳（Luna）桥，主桥440m；我国湖北郧县桥，主跨414m。地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中，可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件，灵活多样，节省费用。斜拉桥的施工方法：混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装；钢箱和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板，工厂焊接成段，现场吊装架设。钢箱与钢箱的连接，一是螺栓，二是全焊，三是栓焊结合。斜拉桥发展趋势：跨径会超过10O0m；结构类型多样
11、化、轻型化；加强斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。 图1.4 斜拉桥1.5 悬索桥 悬索桥（如图1.5）是特大跨径桥梁的主要形式之一，可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型（从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型）。但从发展趋势上看，斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件，若能采用隧道式锚碇，悬索桥在千米以内，也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析，就目前的建材水平，悬索桥的最大跨径可达到3500m左右。已建成的日本明石海峡大桥，主跨已达1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥，设计方案之一是悬索桥，其主跨3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。 图1.5 悬索
12、桥 2. 大跨度桥梁历史现状及发展趋势2.1 梁桥历史起源 世界上的第一座桥究竟出自何处、谁人之手，已无法考证。因为自从有了道路之后，当人们遇到河流、沟壑阻碍时，就会想到要采用某种方式跨越障碍。最初的桥可能只是架在小河沟两岸或河中礁石上的一根树干、一块石板。后来在此基础上出现了最早的木桥和石桥。石拱桥我国河北省赵县城南5里有一座拱形大石桥，这就是举世闻名的赵州桥，它也是世界上现存最古老的石拱桥之一。这座桥是隋朝工匠李春、李通等建造的，距今已近1400年。它造型美观，结构别致。像这样的桥，欧洲19世纪中叶才发现，比我国晚1200余年。 铁桥1779年，英国的亚伯拉罕达比在英格兰中部科布鲁克代尔建
13、造了世界上第一座铁桥。这座横跨塞汶河的铁桥，使用5列铸铁肋构成30米长的单跨半圆拱。桥的铸件有不少精巧的构想。 悬索桥原始悬索桥柔软易弯，不利于车辆行走。现代悬索以钢缆悬挂加肋的桥板，已解决了这个问题。西文第一座水平桥面的悬索桥设计，见于1595年奥地利主教瓦兰佐奥的著作中。该设计把铁杆连在一起构成悬索。1801年芬利首先在美国宾夕法尼亚州的雅各溪上建造了悬索桥，桥长21米。 1803年，法国率先建造钢丝缆索桥。塞昆建造了几座跨度长达90多米的桥。维克发明了在桥上用一根根钢丝构成缆索。而不必把沉重的钢丝缆索吊到桥塔项上。钢筋混凝土桥世界上第一座钢筋混凝土桥是1899年建于苏格兰连芬南的混凝土高
14、架桥，每拱跨度为15米。21个桥拱顶上各有一铰链，使墩基可以移动。工程师梅拉特最早懂得三铰链作用，他于1901年在瑞士建成首座三铰拱桥，是细长的钢筋混凝土桥。预应力混凝土桥第二次世界大战后，制出高强度钢材，佛莱辛奈将其应用于桥梁设计中。他于1948年至1950年间在法国马恩河上先后建造了5座预应力混凝土桥，分别位于爱斯勃利、安奈、特里巴度士、查吉斯和尤西。各桥采用平拱，远较过去的桥拱平坦得多。公元35年东汉光武帝时，在今宜昌和宜都之间，出现了架设在长江上的第一座浮桥。建于1706年的沪定铁索桥跨长约100米，宽约28米，由13条锚固于两岸的铁链组成,1935年中国工农红军长征途中经渡此桥，由此更加闻名。灌县的安澜竹索桥建于1803年，是世界上最著名的竹索桥，全长34O余米，分8孔，最大跨径约61m，全桥由细竹蔑编粗五寸的24根竹索组成，其中桥面索和扶挡索各半。 在秦汉时期，我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保存着的最长、工程最艰巨的石粱桥，就是我国于1053一1059年在福建泉州建造的万安桥，也称洛阳桥，此桥长达800米，共47孔，位于“波涛汹涌，水深不可址”的海口江面上。此桥以磐石铺遍桥位底，是近代筏形基础的开端，并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体，此也是世界上绝无仅有的造桥方法，近千年前就能在这种艰难复杂的水文条件下建成如此的长桥，实是中华桥梁史
