淺談混凝土橋梁

王　鵬（西南交通大學，成都　610000）

淺談混凝土橋梁

王鵬
（西南交通大學，成都610000）

【摘要】混凝土橋梁具有很多其他材料橋梁無法取代的優點，抗壓強度高，剛度大，價格低廉，其養護費用較省，行車噪聲小。在一百多年的發展歷程中，混凝土橋在構造形式上形成了簡支梁橋，連續梁橋，剛構橋，拱橋，纜索承重體系橋梁（懸索橋與斜拉橋）以及混合體系橋型。

【關鍵詞】簡支梁橋；連續梁橋；剛構橋；拱橋；懸索橋；斜拉橋

混凝土橋梁的主要建造材料是鋼筋混凝土，它是在十九世紀六七十年代才出現，但自出現之后，一直是飛速發張。一百多年來，鋼筋混凝土橋被廣泛的采用，特別是在中小跨徑橋梁中，但這并不代表不適合大跨度橋梁。混凝土連續梁橋以及連續剛構混合橋型也在大跨度橋梁中被采用。

混凝土橋梁具有很多其他材料橋梁無法取代的優點。首先，由于其價格低廉，采用混凝土橋梁可以節省鋼材，降低橋梁的材料費用。一般情況下，大多數混凝土橋梁都會采用預施應力工藝，這樣就使得混凝土結構的工地接頭安全可靠，因而以往不要支架的只適應于鋼橋架設的各種施工方法，也可用于這種混凝土橋，比如懸臂施工，預制吊裝施工，頂推施工等從而使其造價明顯降低。同鋼橋相比，其養護費用較省，行車噪聲小，而且就在原材料成本上面也有很大的優勢。由于混凝土抗拉強度低，抗壓強度較高，剛度大，所以預應力混凝土橋中，鋼筋受拉，混凝土受壓，使得混凝土的優勢得以發揮，而且其自重和建筑高度較小，其耐久性則因消除了活載所致裂紋及采用高質量的材料而大為改進。當然，與鋼橋相比，也有其不足之處，如自重要比鋼橋大，相比而言工期也較長，施工工藝有時比鋼橋復雜。但這些缺點屬次要問題，且仍在不斷地攻克。在20世紀50年代以來所出現的一些新型橋梁中，混凝土橋的適用最廣泛，其發展方興未艾。

在一百多年的發展歷程中，混凝土橋在構造形式上形成了一下幾種主要的橋型，包括簡支梁橋，連續梁橋，剛構橋，拱橋，纜索承重體系橋梁（懸索橋與斜拉橋）以及混合體系橋型。

簡支梁橋是以孔為單元，相鄰的橋孔之間為單獨受力的靜定結構，適用于中小跨度的橋梁。它具有結構簡單，架設方便，工期短，造價低的優點，同時最易設計成各種標準跨徑的裝配式構件，方便工廠預制生產。但相鄰兩跨之間可能存在異向轉角，路面有折角，影響行車平順。按施工工藝混凝土簡支梁可分為整體式和裝配式兩大類。整體式簡支梁，其橫向剛度大，穩定性好。由于受運梁設備起吊能力及特殊要求的限制，整體式梁一般都采用就地澆筑；目前廣泛采用的橋梁類型則為裝配式簡支梁。世界上有許多的橋梁都采用簡支梁橋，1957年修建的科特迪瓦阿比讓橋為8孔跨度46.5米的公鐵兩用箱形簡支梁，箱頂為公路，箱內為窄軌鐵路。美國跨越龐恰特雷恩湖的兩座平行橋，其總長均超過38公里，分別在1956年采用17.1米的簡支梁，和在1969年采用25.6米的簡支梁建成。

連續梁橋為兩跨或兩跨以上連續的梁橋，屬于超靜定體系。在恒活載作用下，連續梁橋在支點產生的負彎矩對跨中正彎矩有卸載的作用，這就使得內力狀態比較均勻合理，進而可以減小梁高，同時增大了橋下凈空，節省材料，而且連續梁橋具有剛度大，超載能力強，整體性好，安全度大，橋面伸縮縫少的特點，這就使得行車更加平順。并且因為跨中截面的彎矩減小，使得橋跨可以增大。它是近年很受歡迎的一種體系。當跨度小于100米時，頂推法架梁是比較好的選擇。例如，1983年在中國內蒙古包頭建成的12×65米，4孔一聯黃河公路橋，1976年南非聯邦象河鐵路橋。當墩臺較高或跨度較大時，可采用采用架設或平衡懸臂法現澆或者懸臂拼裝。

剛構橋的主要承重結構采用剛構的橋梁。梁和腿或墩身構成剛性連接。按其結構形式主要包括門式剛構橋、斜腿剛構橋、T形剛構橋和連續剛構橋。連續剛構橋與同類橋相比：多跨剛構橋保持了上部構造連續梁的屬性，跨越能力大，施工方便，行車平順，造價低廉，養護容易。多跨連續-剛構橋則在主跨跨中設鉸，兩側跨徑為連續體系，可利用邊跨連續梁的重量使T構做成不等長懸臂，以加大主跨的跨徑。典型的連續剛構體系對稱布置，并采用平衡懸臂施工方法修建。位于云南省元墨高速公路上的“紅河大橋”是世界最高的連續剛構橋。紅河大橋長801米，寬度則達20余米，橋的最大跨徑是中國第三大跨徑橋，為265米，橋面距江面高度163米，是迄今連續剛構橋中的世界第一高橋。

拱橋是我國公路上使用很廣的一種橋型。拱橋和梁橋的區別不僅僅在于外觀，更在于其受力特征，一般的梁橋，在豎向荷載作用下，僅產生豎向的反力，然而，拱在豎向荷載作用下支撐處不僅產生豎向反力，而且還會產生水平反力，這個水平反力的反作用稱為水平推力，由于水平推力的存在，使得橋梁截面的彎矩大大的降低，更有益于實現較大的跨徑。據理論推算，混凝土拱橋的極限跨徑可達500米。拱橋是我國最常用的一種橋梁型式，其數量之大，式樣之多，為各類橋梁之冠。我國已建成的最大跨徑的箱形拱為重慶涪陵烏江大橋，跨徑200米，目前跨徑420米的萬縣長江大橋正在設計中，它將是世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋。

懸索橋，也稱作吊橋，是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸的纜索作為上部結構主要承重構件的橋梁。由力的平衡條件決定纜索幾何形狀，通常多用拋物線。許多吊桿從纜索垂下，將橋面吊起，一般情況需要在吊桿和橋面之間設置加勁肋，同纜索形成組合體系，使撓度變形減小。斜拉橋又叫斜張橋，是用許多拉索將主梁直接拉在橋塔上的一種橋梁，這種橋形，塔柱受壓，索受拉，主梁受彎，受力比較復雜，但其造型較為美觀。由于橋梁體內彎矩較小，使得建筑高度降低，結構重量減輕。斜拉橋主要由主梁、主塔、斜拉索組成。

如今，混橋的發展方向將朝著更長、更大發展，同時也朝著標準化前進，這使得橋梁構件在工廠預制更加容易，降低了橋梁造價。使用新型材料，合理布置孔徑加速了橋梁向著輕型化的方向發展，而且現在的橋梁設計越來越重視橋梁美學和景觀設計，重視環境保護，達到人文景觀同環境景觀的完美結合。

在20世紀橋梁工程大邁進的基礎上，繪制21世紀的雄偉藍圖，混凝土橋的方方面面將有更遠、更新的發展。