第二节 主要类型及适用情况

第二节 主要类型及适用情况

[A2-1.15] 梁桥按照桥跨结构的支承方式分为:桥跨结构通过支座支承于墩台上的梁桥和固结于墩台的刚架桥。
梁桥按照结构的受力体系可分为简支梁桥、连续梁桥、刚架桥、连续刚构桥等。
按主梁的截面形式可分为板桥、T梁桥、箱梁桥、组合梁桥等。
按照桥跨结构所用建筑材料分为钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥、钢-混凝土组合梁桥等。

一、简支梁(板)桥

[A2-1.16] 简支梁(板)桥是我国公路桥梁中最常用的结构形式。按照施工方法分为整体式与装配式。按主梁的截面形式可分为简支(实心或空心)板桥、简支T梁桥、简支箱梁桥、简支组合梁桥等。根据主梁所用的建筑材料,简支板和简支T梁采用钢筋混凝土和预应力混凝土建造;简支箱梁采用钢筋混凝土、预应力混凝土、钢材建造;简支组合梁采用预应力混凝土、钢材、钢-混凝土组合材料建造(图2-1-6)。《混规》(JTG 3362—2018)规定,钢筋混凝土和预应力混凝土简支梁桥的经济合理跨径如表2-1-1所示。我国已建成的预应力混凝土简支梁桥的最大跨径达到62 m。世界上预应力混凝土简支梁桥最大跨径达76 m。一般来讲,跨径超过50m后就不太经济了。钢-混凝土组合梁简支梁桥:工字钢组合梁的适用跨径在30~60 m、闭口钢箱组合梁适用跨径在50~85 m。

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a)预应力混凝土空心板梁桥              b)工字钢组合梁桥(青海朗切涌曲大桥)
图2-1-6 简支梁桥示例

表2-1-1 混凝土简支梁桥推荐标准跨径
桥型 钢筋混凝土结构(m) 预应力混凝土结构(m)
板桥 ≯10 ≯20
梁桥 T梁 ≯16 ≯50
箱梁 ≯20 -
组合箱梁桥 / ≯40

二、刚架桥

[A2-1.17] 刚架桥分为门式刚架桥和斜腿刚架桥(图2-1-7)。由于门式刚架桥结构的温度附加应力比普通结构大得多,通常情况下门式刚架结构不宜采用较大的跨径。门式刚架桥适用于跨线桥,要求地质条件良好,可采用钢筋混凝土结构。目前,国内己建成的门式刚架桥最大跨径为65 m。斜腿刚架桥造型美观,施工比拱桥简单,在中等跨径桥梁中有较强的竞争能力。常建造在跨越深谷地带、或与其他线路(公路或铁路)的立交桥上。但从受力性能来讲,斜腿架构桥并不比拱桥优越,所以,在我国通常将斜腿刚架桥设计成中小跨径的钢筋混凝土结构,并未大规模地采用预应力混凝上结构。

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     a)门式刚架桥                   b)斜腿刚架桥(石太客专孤山大桥)

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c)V形刚构桥
图2-1-7 刚架桥示例

三、连续梁桥

[A2-1.18] 连续梁桥是大、中跨径桥梁中普遍使用的结构形式。按照结构体系分为先简支后连续梁桥[图2-1-8a)]、连续梁桥[图2-1-8b)]和连续刚构桥。按照施工方法分为整体式与装配式,装配式先简支后连续梁桥较为普遍地应用于高架桥、大桥和特大桥的引桥等。按主梁的截面形式分类,先简支后连续梁桥分为装配式空心板梁、装配式T梁和装配式小箱梁;连续梁(刚构)分为钢筋混凝土梁、预应力混凝土梁、钢-混凝土组合梁、钢梁。先简支后连续梁桥在一期恒载作用下仍是简支梁受力,所以,适用跨径仍参照表2-1-1。整体现浇钢筋混凝土连续箱梁桥跨径不大于25 m,预应力混凝土连续箱梁桥跨径不得超过150m。为改善结构受力,大跨径连续梁桥可采用钢-混凝土组合梁(图2-1-9),目前,工字钢组合梁跨径达130 m,钢箱组合梁跨径达200 m。

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a)先简支后连续梁桥(赵氏河大桥引桥)                 b)连续梁桥(奉浦大桥)
图2-1-8 混凝土连续梁桥示例

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    a)工字钢组合梁(泾洋河特大桥)       b)闭口钢箱组合梁(港珠澳大桥浅水区桥)

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c)钢桁组合梁连续梁桥(合铜高速公路水苏沟大桥)
图2-1-9 钢-混凝土组合梁连续梁桥示例

四、连续刚构桥与刚构-连续组合体系桥

[A2-1.19] 将多跨刚架桥的主梁设计成连续结构,中间桥墩采用墩梁固结,则形成连续刚构桥,如图2-1-10所示,是连续梁桥与T形刚构桥的组合体系,又称为墩、梁固结的连续梁桥。连续刚构桥综合了T形刚构桥在悬臂法施工中保持体系平衡的特点,又吸取了连续梁桥在整体受力上能承受正、负弯矩的优点,所以在工程实践中能得到广泛应用。连续刚构桥一般应用于大跨径桥梁,经济适用跨径在150~300 m。由于整个结构连接成一个整体,属于多次超静定结构,因而由预应力、混凝土收缩、徐变和温度变化所引起的结构纵向位移将在结构中产生较大的附加内力。因此,大跨径连续刚构桥一般采用柔性薄壁墩,把柔性墩作为一种摆动支承体系,从而降低墩的刚度,减小附加内力效应。

[A2-1.20] 连续刚构桥综合了T形刚构桥在悬臂法施工中保持体系平衡的特点,又吸取了连续梁桥在整体受力上能承受正、负弯矩的优点,所以在程实践中能得到广泛应用。预应力混凝土连续刚构桥一般应用于大跨径桥梁,经济适用跨径在150~300 m;钢桁组合梁连续刚构桥可达240 m。

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a)预应力混凝土梁(沅陵沅水大桥)          b)钢桁组合梁(莆炎高速沙溪大桥)
图2-1-10 连续刚构桥示例

[A2-1.21] 对于跨径较大的多跨连续刚构,靠近桥台的边墩处往往无法采用高墩,这样此处的桥墩抗推刚度较大,全桥累积的变形都将由该矮墩抵抗,从而在此处产生非常大的附加内力,该附加内力有时甚至可能超过可变作用的效应,对矮墩极端不利。为了改善矮墩受力,减少附加内力效应,可将矮墩上方的固结约束释放而代之以活动支座支承,在高墩处固结,达到受力和变形的较优状态,此类连续刚构与连续梁组合的桥型称之为刚构-连续组合体系桥,如图2-1-11所示。其基本受力和施工特点与连续刚构并无大的差异。

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图2-1-11 刚构-连续组合体系桥

五、无缝式连续刚构桥

[A2-1.22] 无缝式连续刚构桥是指连续刚构桥除了将所有桥墩与主梁固结外,还将两端桥台与主梁刚性固结,形成一座在全桥范围内没有伸缩缝的刚架桥梁(图2-1-12)。普通刚架桥温度和混凝土收缩徐变导致的纵向变形通过桥墩的柔性和桥台处的伸缩缝变形来释放,但是在桥面高度不高的平坦地形上,在满足桥墩竖向承载的要求下,墩柱尺寸往往难以实现需要的柔度,并且伸缩缝构造破坏后更换繁琐。无缝式连续刚构桥依靠台后的特殊构造设置及一定范围的路面变形可以吸收上述的主梁纵向变位,从而节省了支座和伸缩缝的设置与维护费用,缓解了桥头跳车,因此,在中小跨径桥梁具有较高的经济性和竞争力。此类桥国外已大量采用,目前国内已经修建多座。

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图2-1-12 无缝式连续刚构桥

[A2-1.23][学习提示]
梁桥在竖向荷载作用下主要承受弯矩和剪力,可采用钢筋混凝土、预应力混凝土、钢-混凝土组合材料建造。梁桥类型也较多,按结构体系分类,有简支梁桥、先简支后连续梁桥、连续梁桥、刚架桥、连续刚构桥等。每一类梁桥中按截面形式又有可分为不同类型,例如,简支梁桥按截面形式分为T梁、箱形梁、组合梁等;按建筑材料不同,T梁又分为钢筋混凝土T梁、预应力混凝土T梁等。每一类梁桥都有其适用范围,在学习中要灵活掌握。

[A2-1.24][思考与练习]

  1. 简述梁桥分类,每一类梁桥的适用范围。
  2. 分析比较先简支后连续梁桥与简支梁桥的受力特点?
  3. 分析比较连续梁桥与简支梁桥的受力特点?
  4. 分析比较连续梁桥与连续刚构桥的受力特点?