淺談橋梁工程

王仁清

摘要：從兩個反面論述我對橋梁的認識，第一個方面：總結了學習過關于橋梁的知識，對橋的結構作了比較詳細的總結;第二個方面：對橋梁的發展作了一些討論，查閱了各種資料，學習了一些衍生到課本以外的知識，說明了橋梁事業發展的巨大潛力。

關鍵詞：橋梁結構;分類;橋梁特點;超大跨海大橋;施工

隨著科學技術的發展，經濟，社會，文化水平的提高，橋梁建筑的需求越來越高。經過幾十年的努力，我國的橋梁工程無論在建設規模上，還是在科技水平上，都取得令世界矚目的成就。目前，隨著國家公路，國道主干線規劃的編制完成，幾十公里的跨海灣，海峽特大橋正等著我們去完成，我國廣大橋梁工程技術人員正在不斷地面臨著建設新穎和復雜橋梁結構的挑戰，肩負著光榮而艱巨的任務接下來，我從兩個方面論述對橋梁的認識

（一）對橋梁知識的了解

一、橋梁的基本組成部分

1、橋跨結構

橋跨結構又稱橋孔結構、上部結構，是在線路中跨越障礙物的結構物，也是主要的承重結構。

2、橋墩、橋臺

橋墩、橋臺又稱下部結構，是支承上部結構并將荷載傳遞給地基的建筑物。橋臺是設置在兩側，而橋墩設置在橋臺的中間。

3、墩、臺基礎

墩、臺基礎是保證橋墩、橋臺的安全，埋置在土層之中，使橋上全部荷載傳遞給地基的結構物。

二、橋梁的分類

按用途分

橋梁按用途可分為：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、農橋、運水橋（或渡槽）、其他專用橋等。

按跨徑分

橋梁按跨徑可分為：特大、大、中、小橋。

當 8m≤L<30m?? 或5m≤l<20m 時，稱為小橋;

當 30m≤L<100m 或20m≤l<40m 時，稱為中橋;

當 L≥100m???? 或l≥40m???? 時，稱為大橋;

當 L≥500m???? 或l≥100m??? 時，稱為特大橋。

按主要承重結構所用材料分

橋梁按主要承重結構所用材料可分為：木橋、鋼橋、圬工橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋等。

按結構體系分

橋梁按結構體系可分為：梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋、斜拉橋以及各種組合式橋等。

三，橋梁的結構

1梁式體系

梁式橋：以受彎為主的主梁作為主要承重構件的橋梁。梁式體系是一種在豎向荷載作用下無水平推力的結構。由于梁橋恒載和活載的作用方向與承重結構的軸線接近垂直，因而梁內產生的彎矩最大，通常需要用抗彎性能強的材料（如鋼、木、鋼筋混凝土、預應力混凝土等）來建造。主梁可以是實腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。實腹梁外形簡單，制作、安裝、維修都較方便，因此廣泛用于中、小跨徑橋梁。但實腹梁在材料利用上不夠經濟。

梁式橋的特點：

（1）橋梁的跨越能力高，（2）節省鋼材，（3）建筑高度減少，外形美觀，適應性好。

2拱式體系

拱橋：

拱橋的主要承重結構是拱圈或拱肋。其特點是結構在豎向荷載作用下兩拱腳處不僅產生豎向反力，還產生水平反力，由于水平推力的作用使得共界面的彎矩和剪力大大減小。拱式橋是推力結構，其墩臺、基礎必須承受強大的拱腳推力。因此拱式橋對地基要求很高，適建于地基和地質條件良好得到橋址。拱式橋不僅承載能力大而且造型美觀。

拱橋的特點：

（1）跨越能力較大，（2）材料適應性強，（3）橋型美觀，（4）節約鋼材，（5）耐久性好，養護維修費用省，（6）自重較大，結構比梁橋復雜，（7）建筑高度大，（8）下部結構負擔重，對地基要求較高，（9）修復困難。

3鋼筋混凝土剛架橋

橋跨結構（主梁）和墩臺（立柱）整體相連的橋梁。由于主梁與立柱之間是剛性連接，在豎向荷載的作用下，在主梁端部產生負彎矩，這樣就可以減少跨中的正彎矩，跨中截面尺寸也就隨之減少。而立柱除要承受壓力外，還要承受彎矩，在柱腳處還要承受水平推力。

剛架橋的特點：

（1）設計比較簡單，（2）穩定性好，（3）施工比較困難。

4懸索橋（吊橋）

A、概述

由受拉的懸索作為承重結構的橋梁，稱為懸索橋（吊橋）。懸索橋可分為懸索橋和牽索橋兩種。

牽索橋是由纜索組成的幾何不變的牽索桁架作為承重結構。

懸索橋是由懸索、橋塔、吊桿、加勁梁或橋面系、錨碇五部分所組成。

B、主要體系

（1）柔性懸索橋

柔形吊橋是沒有加勁梁的。

（2）剛性懸索橋

1）單鏈懸索橋

單鏈懸索橋是指在一個吊桿平面內只設一根懸索。這種形式在半跨有活載作用下會產生S形變形。

2）雙鏈懸索橋

雙鏈懸索橋是指在一個吊桿平面內設有兩根懸索。下鏈的形式是根據橋面半跨有活載時，用來適應該荷載的力多邊形來定出的。

C、結構布置

（1）懸索的橫向布置

（2）吊桿的布置

吊桿的布置形式一般有豎向布置和斜向布置兩種。

（3）錨固的形式

錨固的形式主要有：外錨式和自錨式兩種。

外錨式是把錨固梁或錨固支架放在吊橋結構外的山體或者龐大的橋臺中。

自錨式是把錨索在加勁梁的端部聯結，錨索的水平分力傳遞給加勁梁，而垂直分力則通過連桿支座傳遞給橋臺。

D`懸索橋的特點：

（1）相對于其它橋梁結構懸索橋可以使用比較少的物質來跨越比較長的距離，（2）懸索橋可以造得比較高，容許船在下面通過，在造橋時沒有必要在橋中心建立暫時的橋墩，因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造，（3）懸索橋比較靈活，因此它適合大風和地震區的需要，（4）懸索橋的堅固性不強

5斜拉橋

斜拉橋又稱斜張橋，是一種橋面體系受壓，支承體系受拉的組合橋梁。其橋面體系是由加勁梁構成，而支承體系是由鋼索組成。

1）斜拉橋主梁上的荷載是通過錨固點直接傳遞給斜拉索的，而懸索橋則是通過吊桿傳遞給柔性承重索的，因此兩者的結構剛度有較大的區別。

2）懸索橋的承重索是錨固在橋臺或后臺專設的錨碇上，其主梁是不承受軸力的;在斜拉橋中，主梁是要承受巨大的軸向力，形成偏心受壓構件。

3）斜拉橋是可以進行內力調整，也可以改變橋梁的剛度。在健康檢查中，如發現斜拉索失效，則可以更換;而懸索橋則無法辦到。

一方面：對于懸臂梁橋中預應力鋼束的豎向分力僅起到改善梁的抗剪作用，而對于斜拉橋斜拉索拉力的豎向分力能給梁提供豎向彈性支撐的作用;

斜拉橋的幾個特殊問題

①預應力混凝土斜拉橋長懸臂不對稱、不平衡施工問題;

②斜拉橋的索力測試和長索應力松弛問題;

（二）對外來橋梁發展的展望

據有關橋梁專家介紹，21世紀的橋梁主材將采用高強度、高韌性鋼材和仰振合金材料。日本明石海峽大橋的加勁梁采用780兆帕焊接時低預熱型新型高強度鋼板，使其橋梁主跨設計刷新了20世紀的最大跨記錄，達到1990米。

20世紀90年代以來，橋梁界設計與建造橋梁時將實用功能與藝術構思融為一體，充分考慮周邊環境保護，使一座座橋梁成為城市中新的旅游風景線。

21世紀建成的新型大橋將更人性化，智能化，通過計算機系統和傳感器系統將可以感知風力、氣溫狀況，同時可隨時得到并反映出大橋的承載情況、交通狀況。同時橋體內的傳感器可測出大橋各部位的危險及潛在故障，并及時發出警報。超載汽車、列車通過大橋之前，會被裝在橋頭的傳感器感測出來，及時傳感到智能裝置，橋頭放行柵欄將自動關閉，以防橋梁超載發生危險。未來的橋梁，將成為造福人類，代表社會進步與高度文明的標志性建筑

參考文獻：

[1] 《道路與橋梁工程概論》教材 人民交通出版社

[2] 梁富權《道路工程》北京人民交通出版社1995

[3] 葉列平.土木工程科學前沿.北京.清華大學出版社.2006.10

（作者身份證號：320925198708217473）