桥台发展变化

1、几篇桥梁论文 2008-12-08 11:42:01 AM HYPERLINK /xd-b-92-t-450573 几篇桥梁论论文 HYPERLINK /regcadjy.php 更多相关内内容请访访问CCAD家家园论坛坛 结构设设计选型分分析1.1. 轻型桥桥台：桩桩框式桥桥台（图图、说明明）lll 工程程背景 桥梁墩墩台轻型型化是近近代国内内外桥梁梁工程界界的主要要研究课课题。各各国桥梁梁建设的的迅速发发展，不不仅反映映在上部部结构的的新颖造造型上，还还反映在在下部结结构的轻轻型化和和合理化化上。五五十年代代以来，桥桥墩和梁梁桥桥台台的轻型型化取得得进展，出出现了埋埋置式和和钢筋混混凝土薄

2、薄壁台。在在拱桥方方面，由由于存在在强大的的水平推推力，仍仍多用重重力式 U台，后后来也出出现了适适用于中中小跨径径和浅基基础的八八字形，背背撑式和和靠背框框架式桥桥台，还还有空腹腹式和齿齿槛式桥桥台。用用于深基基础的有有组合式式桥台，这这里，桩桩基以承承受竖向向力为主主，水平平推力则则主要由由后座基基底摩阻阻力及台台后土侧侧压力来来平衡。在在地基土土质较差差时，后后座基础础还得适适当处理理，因此此不是实实际意义义上的轻轻型桥台台。福建建省沿海海地区多多属基岩岩深埋的的淤泥软软土地质质，山区区也存在在不少断断层坡积积的不良良地质条条件，桩桩基的使使用是第第一选择择。但长长期以来来，桩基基仅作为

3、为基础看看待，而而不是作作为桩结结构物体体系的一一个主要要承力构构件。为为配合自自重轻，造造型美观观的刚架架拱等新新桥型设设计，经经力学构构思和分分析计算算，提出出拱桥桩桩框式轻轻型桥台台结构的的设计方方案。lll 设设计原则则 传传递荷载载路径最最短 结结构的主主要作用用在于支支承荷载载，并把把它传递递到地基基。因此此，结构构设计的的主要任任务之一一就是考考虑如何何使传力力路径尽尽可能短短，越是是简捷，效效率越高高，材料料就越省省。有时时传递荷荷载走弯弯路是难难以避免免的，如如简支梁梁横向受受载。各构件件截面应应力图面面积最大大 如果果结构所所有构件件相对于于材料截截面的应应力图总总面积最最

4、大，则则材料将将得到充充分利用用，如桁桁架杆，工工字梁等等。因而而，要节节省材料料，降低低造价，势势必采用用合理结结构和合合理构件件截面。按结构构受力特特点选择择材料 结构所所用材料料不同，其其力学性性能也就就不同，有有时差异异甚大高强钢钢耐拉、省省材却容容易失稳稳；混凝凝土耐压压却怕拉拉；钢筋筋混凝土土，预应应力混凝凝土普适适性好，但但属复合合性材料料，需要要考虑不不同材料料的性能能，计算算也更复复杂；还还有些材材料性能能虽好，价价格却无无法接受受。因此此，材料料的力学学性能与与使用场场合设计计要求以以及技术术经济指指标相一一致。发挥结结构体系系的整体体功能 高次超超静定结结构使结结构受力力

5、范围大大，有利利于内力力削峰和和平缓变变形。还还应减少少不必要要的开口口和局部部承力，使使之合理理受力挖掘掘主要受受力构件件的潜力力 主要要受力构构件成本本高，不不宜多。合合理设计计应注意意发挥其其在不同同场合、不不同结构构体系中中的力学学性能，以以达到节节省材料料的目的的。lll 桩框框结构体体系 桩桩框式轻轻型桥台台充分考考虑桩框框结构体体系整体体承载（尤尤其承受受水平荷荷载）能能力，在在新的计计算体系系中，分分析在拱拱上部结结构荷载载和土抗抗力作用用下，桩桩、框架架、承台台梁、土土的相互互作用。该该结构体体系的主主要构造造如下：空间间框架 由压杆杆（斜撑撑梁），拉拉杆（联联系梁）和和前后

6、排排桩组成成的带三三角框的的平面框框架是桥桥台的主主要部分分，横向向由前后后承台梁梁和横隔隔板联结结，前后后承台梁梁又作为为薄壁台台身和耳耳墙的基基础，形形成一个个空间框框架。前后承承台梁 由块状状承台改改变成梁梁状承台台，大大大减少了了圬工数数量。后后承台梁梁作为深深埋的地地基梁，同同时起到到施加土土侧压力力的后挡挡板作用用前承承台梁上上设拱座座，如果果受桩距距限制，横横向桩数数少于拱拱座，承承台梁成成为斜弯弯曲的连连续梁。显显然，如如果拱座座与桩一对应应，传力力路径会会更短。承承台梁的的设计还还要考虑虑薄壁台台身的横横向作用用。柔柔性桩 纵向前前后两排排桩间距距较大，群群桩效应应主要考考虑

7、横向向桩距而而定。作作为桩结结构物的的桩，布布筋多，柔柔性大，不不仅具有有将上部部结构的的荷重传传递给地地基基础础的机能能，还具具有同其其它结构构构件完完全相同同的功能能桩顶顶与拉压压杆和承承台梁刚刚结，形形成空间间框架的的一部分分，等代代固端桩桩长由桩桩的局部部分析决决定。采采用线弹弹性地基基反力法法计算。前挡土土板 由由于前承承台梁高高出地面面，需在在桩间设设置挡土土板以挡挡住台后后填上。除除作台前前装饰外外，可利利用深埋埋挡土板板的台前前后静土土压力差差，抵抗抗拱脚的的水平推推力。薄壁台台身 前前承台梁梁上的薄薄壁台身身类似梁梁桥薄壁壁桥台的的台身，用用以挡住住台后填填土，支支持两端端的

8、耳墙墙，并将将部分竖竖向荷载载传递给给桩基。台台帽与刚刚架拱弦弦杆锚栓栓连结，作作为对台台身的支支撑，视视为一次次超静定定。但可可偏安全全地取单单宽悬臂臂梁验算算。超超常耳墙墙 为使使桥台轻轻型化，原原U台的的侧墙简简化为两两侧的超超常耳墙墙，墙顶顶长度大大大超过过梁桥埋埋置式桥桥台的耳耳墙。耳耳墙与台台身和承承台梁顶顶固结，协协同台身身挡土。在在台内和和锥坡填填土未到到位前，墙墙根的应应力按三三角形悬悬臂梁（板板）验算算，用纯纯三次式式应力函函数可求求得弹性性力学解解。两侧侧锥坡，围围挡墙作作为桥台台的附属属结构。ll 分析方法与构造措施 桩框式轻型台作为空间框架形式受力，发挥高次超静定结构

9、体系的整体力学性能。但桥台作为纵向对称的结构，且以纵向受力为主，因此，可在纵向取半结构，甚至分片取平面框架体系分析，以简化计算。两侧的平面框架应考虑耳墙作用，土压力和拱推力按分配荷载施加台后在前承台梁至联系梁下1m 范围内计算静土压力；台后在薄壁台身一段偏安全地按主动上压力计算；台前地面以下须计反向静土压力。由于实际桥梁工程中，桩顶容许水平位移仅为 0.51.0 cm，故为安全起见，计算中不考虑被动土压力。为确保轻型桥台的安全，可采用一系列构造措施，留有计算外的安全储备。由于框架的整体作用，前桩分配荷载略少于后桩，但前排桩顶水平位移却略大与后排桩顶水平位移。对于某实际工程计算，最大水平位移为0

10、.76cm，均在安全范围内。这是由于在桩框式桥台中，三角框架不仅稳定性好，传力合理，还嵌固了桩顶，产生了反向的桩顶弯矩，减少了桩顶水平位移量。参考文献：陈燊，陈焕景. 桩框式桥台设计的力学原理. 福州大学学报，No.2,19982.2. 美、英式吊桥与混凝土悬索桥（照片、说明）现代悬索桥，国际上称吊桥（Suspension Bridge），通常由上部结构（包括钢缆、塔、加劲梁及吊杆）和下部结构（包括支承塔的桥墩、锚固钢缆的锚碇、锚台）组成。加劲梁（包括行车和行人的桥面系）就悬吊在钢缆（也称大缆或主索）上，钢缆两端用锚碇固定。锚碇用大体积混凝土做成，或置于地面或深埋于地下，有时利用桥两端的山崖锚

11、固钢缆，也有将钢缆锚固于桥台的沉井基础之内（称为锚台），还有将钢缆锚固于加劲桥面系（称为自锚）。通常还建造两个高塔给钢缆提供中间支承，塔、墩多为固结，甚至融为一体。于是悬索桥的承重主要通过钢缆及其支承锚固系统传递给大地，因此，悬索桥的跨越能力特别大，跨径超1000米的桥型非悬索桥莫属，跨径在600米上下也颇具竞争力。悬索桥的发展可追溯到远古时代。根据史书记载，古代悬索桥起源于我国西部山区深壑的溜索，利用自然高差溜索过人。虽是单索，却是以索承载的实际意义上的桥。以后发展为多索，侧索攀扶，平行索面上铺板形成悬链线形的桥面，即可通过人畜。山区盛产藤条、竹篾，便是初期造悬索桥的好材料，只是不耐久。随着

12、铁器时代的到来才逐渐被铁链索所取代而流传下来。但悬链线形桥面不便行车，于是多索系统被古人分成两组，分置两侧再垂挂若干吊索，悬吊起一个较为水平的桥面系（包括边梁和桥面板），发展为古代的悬索桥。此时中国走在前面。有文献记载，早在公元前50年（汉宣帝甘露年），我国*就出现了跨长百米的铁索桥。著名的科学技术史作者李约瑟认为，南美的古索桥是在公元前世纪的前哥伦布时代，由中国人传播到那里的。在欧洲波兰，1734年出现了西方第一座临时性的铁索桥，1741年英国才建成欧洲第一座永久性铁索桥（Tees河桥，跨度21.34米，使用了61年），而且这一切是受西方传教士从中国传回的两本书的启发所进行的尝试，比中国落后

13、1800年。历史的成就值得中国人骄傲。进入19世纪后，经历文艺复兴和资产阶级革命的欧洲，特别是英国，修建了不少跨度稍大于中国古桥的悬索桥。独立后的美国也紧随其后修建了一批铁索桥，并出现了铜丝、铁丝缆索桥。随着大城市的兴起，美国人在纽约市东河上花了40年时间完成几座跨度在450490米的钢缆悬索桥。这些桥梁的成功使美国的建桥技术突飞猛进，在本世纪30年代，又相继建成跨度超千米的华盛顿桥（主跨1067米）和金门桥（主跨1280米，保持跨度纪录27年）（照片）。但不幸的是1940年11月日上午，位于华盛顿州刚建成不到四个月的主跨853米，居当时世界第三位的旧塔科马海峡（Takoma Narrows）

14、悬索桥在19米秒（相当于八级大风）的风速下，全桥进入剧烈的扭转振荡后被摧毁。在强大冲击力作用下，吊索崩断，半跨桥面坠落水中。这座以宽11.9米、高2.45米的中承式板梁加劲，并作了充分静力抗风设计的悬索桥在较低风速下损毁的事故，不能不使全世界桥梁工程师震惊，也使现代悬索桥的发展暂时搁浅。经过桥梁工程师和空气动力学专家联手调查，进行了至今长达半个世纪之久的桥梁抗风研究，使认识不断深化，在20世纪后50年间未再发生类似塔科马桥的风毁事故，使桥梁界恢复了信心。实际上，在初步找到问题症结所在之后，美国的现代大跨悬索桥建设在50年代就又蓬勃发展起来了。1950年重建了塔科马桥，跨度不变，只改用气动稳定性

15、较好的钢桁架加劲梁（高跨比为1: 85，宽跨比为1: 47）。1964年在纽约市南边，建成了跨度1298米、设12条车道的韦拉扎诺悬索桥，再一次刷新了世界跨度纪录，并形成了以钢桁架加劲大跨悬索桥的美国风格。60年代以后，美国较少修建悬索桥。尽管如此，当今拥有最多悬索桥的国家仍属美国。美国悬索桥一般有如下特点：绝大部分为三跨地锚式。铆接或栓接的钢结构主塔。竖直吊索（杆）。绝大部分采用非连续的钢桁架加劲梁。钢筋混凝土公路桥面。主缆采用空中编缆法制造架设。英国在60年代以后引进美国技术，于1964年建成跨径1006米的福斯公路悬索桥，并做出两点改进：钢主塔采用具有加劲肋条的大型钢板焊接而成，以减少用

16、钢量；桥面板采用钢正交异性板（而不是钢筋混凝土板）以减轻恒载。1966年建成的塞文桥结合抗风研究成果，推出流线型扁平全焊连续钢箱代替美国式悬索桥中的高大钢桁架加劲梁，减少用钢量又获取良好的抗风性能；另外还采用斜吊索，以提高全桥刚度和结构阻尼，但给吊索、钢箱带来的疲劳损坏却是始料不及的。尽管如此，塞文桥首创了英国式悬索桥。70年代，土耳其也修建了类似的大跨悬索桥。1981年英国建成当时世界第一大跨度（主跨1410米）的恒比尔悬索桥，把英国式悬索桥发展推向颠峰。它除了沿用流线型扁平钢箱和斜吊索外，两边跨不对称，桥塔改用混凝土浇筑。几十年来，美、英两种悬索桥流派相互竞争，相互促进，极大影响和推动了世

17、界悬索桥技术的发展。堪称现代悬索桥之乡的 ，起步虽晚，但对美英风格兼收并蓄，发展很快。 悬索桥的发展主要是通过本州四国联络桥的修建开始的。本四联络线中有22座大桥，其中11座是悬索桥。1962年先建成主跨367米的若户桥，70年代又建成主跨712米的关门桥和主跨465米的平户桥，积累了丰富的建桥经验。而后，在80年代的本四联络桥中继续建成座主跨为7701100米的悬索桥。仅1986年就建成主跨940米的下津井大桥、主跨990米的北备赞大桥和主跨1100米的南备赞大桥等座悬索桥。令世人瞩目的明石海峡大桥（主跨达1990米）于1998年通车，写下了20世纪的悬索桥跨度世界纪录。在本四联络线上， 修

18、建大跨的公、铁两用悬索桥，接受了美国模式。因为桁架加劲梁易于布置成双层桥面，使公、铁分层通过。改进之处在于采用连续桁架梁，即在桥墩处不设伸缩缝，并采用正交异性板代替预应力混凝土板。在公铁两用桥的实践中，还采用缓冲梁来解决铁路对桥面伸缩量和转角的要求。对用钢箱梁加劲的英国模式也作过尝试性的实践，如1987年建成的白鸟桥（主跨720米）和1988年建成的大岛桥（主跨560米）。 悬索桥还有一个共同特点，即主缆的制造和架设基本上用预制绳股法代替空中编缆法。20世纪70年代，丹麦充分吸收美国式和英国式悬索桥的优点，形成了独特的丹麦悬索桥风格，其主要特点是：采用竖直吊杆、流线型扁平钢箱梁加劲，既保存了钢

19、箱梁的抗风优点，又避免使用有争议的斜吊杆。由于结构合理，用钢量省，造价低，丹麦式悬索桥显示了强劲的发展势头，接连建造了几座主跨上千米的超级桥，1997年大贝尔特桥以主跨1624米打破恒比尔桥保持了16年的跨度世界纪录，独领风骚一年之久。但它对中国现代悬索桥的影响不可低估。我国主跨888米的虎门大桥，主跨1385米的江阴长江公路桥和主跨1377米的香港青马大桥均借鉴了丹麦式悬索桥风格。截至解放的1949年，中国已建成近代悬索桥近10座，其进步在于开始应用静力学理论来分析计算；并以钢索代替铁链，设高塔和加劲梁；已改索顶面上承为悬索下承，可供轻型车辆通行。建于1938年跨径为80米、宽4.5 米的湖

20、南能滩桥并无加劲梁，仅在两侧设风缆，能通行10吨汽车。到1948年建成的怒江惠人桥，跨径已达140米、宽米，可通行20吨车。应该承认，这些成就已大大落后于世界先进水平。在从解放至今的“现代”里，也只是在最近10年内，中国的悬索桥建设才奋起直追，跻身于现代大跨度悬索桥行列。1999年建成通车的江阴长江公路桥主跨达1385米，继明石海峡桥（日）、大贝尔特桥（丹麦）、恒比尔桥（英）之后，位居世界第四位，连同收回的香港青马大桥在内（主跨1377米，公铁两用），我国已有两座跨度上千米的悬索桥。从1931年起，近70年过去了，全世界跨度超过1000米的悬索桥仅有20座。这标志我国建桥技术已达到世界先进水平

21、。惊人的成就归功于“改革开放”，使中国得以大胆汲取国外修建现代大跨度悬索桥的经验，此外也取决于我国的经济实力，能够投入数十亿巨资，几乎同期建造汕头、虎门、西陵、江阴等数座大跨悬索桥，其战略上的意义远远超过桥梁本身的作用。当然，也不应否认在上个世纪50年代至80年代里，我国桥梁工程界在建设悬索桥方面所作的探索与实践。50年代，我国在云贵、*建造了三座跨径 100 米左右、单车道加劲式悬索桥。60年代，悬索桥修建得更多，不少主跨已超过 150 米。如1966年建成的*雅砻江桥（单孔跨径171.83米，宽8.5米，钢筋砼塔，钢加劲桁），1968年建成的*金沙江桥（跨径185米，宽6.2米，A字形栓焊

22、钢塔，钢加劲桁，钢筋砼预制桥面板），1969年建成的重庆朝阳桥是跨越嘉陵江的一座跨径186 米的宽8.5米的双链钢缆悬索桥，桥面采用开口栓焊钢箱与钢筋砼板相结合的组合箱梁，钢筋砼门式塔，隧道式锚碇。该桥保持我国悬索桥跨径纪录竟达13年之久。60年代里，我国还为缅甸、尼泊尔设计、援建了两座跨径超百米的悬索桥。70年代超百米跨径的悬索桥建造已遍及山西、河南、甘肃、青海。1982年建成的*汉源桥（柔式无加劲，跨径208.8米）率先超过200 米大关，1985年建成的广西邕江桥（宽3.7米，贝雷片加劲组合军用桥）跨径 274米，1984年建成的西藏达孜桥（宽4.2米，加斜索的农用桥）跨径已达 415米

23、，稍后才为人们所知。1986年和1989年河南、湖北也相继建成跨度超过400米，宽米的柔性悬索桥。80年代以来福建悬索桥的建造与发展却鲜为人知。福建首座悬索桥的建造始于1983年的跨闽江连接九峰山公园的南平九峰山桥，该桥全长325.3米，主跨径为 200米，桥面净宽米，为柔性人行桥。由于桥址位于三江交汇处，江面风、颮线风的瞬时阵风可达12级以上，曾用ADINA程序作动力分析计算。该桥主索每侧 由10根 A333钢索组成，加劲斜拉索每侧4根，材料也为 A333钢索。抗风主索由2根A333钢索穿过桥面中央挑台下的外伸横梁的滑槽，固定于两岸墩塔的伸臂框架上。北塔高 46.94米，南塔高 46.27米

24、，塔架用钢筋砼浇筑，塔墩及引道挡土墙则用片石砼浇筑。吊杆用A332钢索，每侧65根。桥面系由工字钢横梁、纵梁和预制钢筋砼空心板组成，桥面设2纵坡。本桥的结构特点是：根据动力分析和工程实际采用简易而经济的反向交叉索来增强其动力稳定性，由两侧斜拉加强索与反向交叉索以及垂直吊杆系组成一个空间索系，增大结构阻尼力，不仅抑制了竖向振型的振幅，在侧向强劲阵风作用下也有主动抑制效果。工程投入使用十几年来，经历数次大风作用，均未观测到危及桥系安全的振动。该桥的另一个特点是工程造价低，以98万元投资为游客增添游览情趣是值得的。1989年9月建成的泰宁金湖悬索桥是我国首次尝试采用钢筋砼加劲桁架的工程范例。钢筋砼桁

25、架加劲悬索桥与预应力砼箱梁加劲的汕头海湾大桥一样同属混凝土悬索桥。它具有省钢材、造价低、工期短，后期维护费用低和桥梁耐久性好的特点。施工中，人们不难选择砂石料来源近、质量好、运费低的地方分片预制加劲桁架，运至桥址后组拼成吊装单元，逐节吊装；然后沿纵向焊接预埋钢板成桥，再作桥面铺装。建造这类悬索桥时，上下结构可以同时施工，施工工艺简单，一气呵成，县级施工队伍也能胜任。金湖悬索桥主跨 286 米，桥面净宽6米，设计荷载：汽10级，人群荷载3.5kN/m，工程造价仅为 196 万元。对于中等跨径的悬索桥来说，下部结构的工程造价一般约占总造价的40 %左右。然而，金湖桥一端全部取消索塔，把主索直接锚固

26、于悬崖峭壁之上，另一端则取消索塔基础，利用地势和良好的地质，只浇筑少量混凝土体积的墩身（照片）。因地制宜地简化甚至取消某些下部结构是该桥造价大大降低的关键。金湖桥因建于著名的泰宁金湖风景区而得名，因此该桥尤其注重景观设计，运用桥梁美学原理进行艺术造型设计，使得从平面、立面上或从各个侧面来看，跟周围环境和谐协调，与远山近水融为一体，给人以壮观、优美、流畅的感觉。1994年5月竣工的沙县悬索桥是我国首座单塔悬索桥（照片）。桥梁净跨2112米，全长 268 米，桥宽7米21.5米人行道（市政桥梁），设计荷载：汽15级，人群荷载3.5kN/m ，工程造价 625 元，工期13个月。该桥利用沙溪河中的天

27、然岩盘为基础设置桥塔，以降低造价。设计中注意桥梁自身对称协调并与桥址周围的自然环境和谐。该桥的特色之一是：充分利用索塔周围空间来建造五层楼层建筑。除了行车道一层外，其余四层的使用面积为1080米，用于市民、游客休闲观景，设茶屋、咖啡厅、卫生间，扩展了悬索桥的使用功能，基建投资很快得以回收。除了采用钢筋砼桁架加劲外，该桥结构上的独特之处是将主索约三分之一长度设置在加劲桁下缘，使此段成为上承式体系。这样处理，除了使桥梁体系与两岸地势吻合之外，还减少锚台高度，相应降低工程造价，也使桥型更为壮观。1999年国庆节正式剪彩通车的龙海市锦江悬索桥位于闽南金三角，是在九龙江入海口跨接紫泥岛的三跨钢筋砼桁架加

28、劲悬索桥（照片）。设计荷载：汽车20级，人群荷载3.5 kN/ m，桥面净宽10米，中跨208米，桁高仅为1.8 米，全桥长 466 米，是目前福建沿海最大的一座悬索桥。桥址的自然条件特点是河床淤泥覆盖层厚，基岩埋于覆盖层50米以下，潮水涨落幅度大，而且处于强台风区。该桥是紫泥镇为发展经济，集资筹建的。工程设计的关键之一是锚台设计。为了节省投资，曾探索过后带平衡箱的桩框式锚台方案。由于施工条件的限制，最后不得不采用沉井为基础的重力式锚台，主索锚固板嵌固于井壁之间，锚台前后设加劲桁和连续弯箱梁引桥支座。为了通航，桥面系设3%纵坡，形成预拱度。由于锦江悬索桥采用钢筋砼桁架加劲，重力刚度大，使该桥获

29、得良好的使用性能，全桥呈刚性，无人感不适。试通车时，该桥经受了车行荷载的检验。据观察报告，超载救火车队高速行驶过桥，未引起桥身明显振动。正式通车后又遇9914号12级强台风正面袭击，在路树被吹倒 80%的情况下，桥梁再次经受了严峻考验，仍照常使用，显示出相当大的抗风潜力。尽管各国悬索桥发展道路各不相同，但有一点却是共同的，那就是离不开国情，都是立足于本国工业、交通运输业及桥梁工程技术的基础，为满足实际需要，通过工程界的不懈努力才发展起来的。建造跨径 600 米以上的桥梁，悬索桥都作为主要方案考虑，发展跨径上千米的大跨度“超级桥梁”，那更是悬索桥的独家优势。当前，世界范围内竞摘悬索桥跨度“皇冠”

30、的热情依然高涨，今天， 的明石海峡桥以接近2000米的跨度独占鳌头，但跨度达3300米的意大利墨西拿海峡桥正呼之欲出，主跨5000米的直布罗陀海峡悬索桥方案也有人问津。大跨度悬索桥尽管耗资惊人，毕竟是国家综合实力和科学水平的重要标志。然而从1931年超千米悬索桥问世以来，近70年内世界上也仅建造了20座。日益繁忙的交通还需要千百座桥梁来承担，跨径100200米的悬索桥由于预应力砼技术的发展已退出竞争；200300米的中等跨径的悬索桥由于混凝土悬索桥的出现，大大降低工程造价和后期维护费用，作为中等交通量的城市景观桥梁，悬索桥以其雄姿和流畅线条为人们所青睐，与其它桥型比选仍具竞争力。这可以从福建省

31、已建成的钢筋混凝土桁架加劲悬索桥中得到证实。在300600米跨径桥梁方案中，悬索桥能否占有一席之地，应从结构性能本身和技术经济方面加以考虑。不论是美式或是英式，或是 、丹麦的改进式悬索桥，其加劲梁无非是钢桁架和钢箱梁，主要承重结构都是受拉的悬索，悬索无弯曲和疲劳而引起的应力折减，可充分发挥高强钢丝束的强度，这对于混凝土悬索桥也不例外。钢悬索桥的一大特点是跨度越大，材料耗费越少，桥的造价就越低，所以能更经济合理地修建 600 米以上的大跨度桥梁。自从1948年出现了斜拉桥桥型后跨径不超过 600 米的悬索桥方案常被混凝土斜拉桥所取代。实际上，用低廉的混凝土材料代替钢材，在使悬索桥的用钢量大大降低

32、后，只要锚固条件好，在构造、材料、体系上采取改进措施，悬索桥在材料用量上和造价上与斜拉桥比仍有优势。近几年，我国曾对中小跨径混凝土薄壁箱梁加劲悬索桥作过许多尝试，也完成了结构体系堪称世界第一的三跨两铰预应力钢筋砼扁箱梁加劲的广东汕头海湾悬索桥（主跨452 米），该桥在初步设计时曾与若干桥型进行深入比较，其造价最低。当然预应力混凝土薄壁结构的若干缺陷还有待解决。钢筋砼桁架加劲的锦江悬索桥也曾与钢管砼拱桥、斜拉桥作过造价方面的比较，只是后来由于施工条件所限，改用沉井基础锚固，才使造价骤增。混凝土桁架加劲与混凝土箱梁加劲的悬索桥都有很好的抗风性能。由于主索重力刚度大，在同跨径、同荷载作用下变形比钢悬

33、索桥小，能改善钢悬索桥刚度小的缺点。除了重力刚度外，钢筋混凝土加劲梁横向抗弯和抗扭惯性矩也大，其抗风稳定性比钢悬索桥要好。特别是混凝土桁架加劲梁透气性好，结点刚性大，容易在桥面开孔，减少桥面上下压力差，也可以加风嘴或做成箱式桁架，因此在浅加劲的情况下就可获得良好的气动稳定性，增加了桥型的竞争力。悬索桥刚柔相济，容易与周围自然环境协调。只要索系具备承载能力，在施工过程依托主索分段吊装加劲梁后焊接拼装，安装工期短；在沿海风口处比斜拉桥、拱桥的长悬臂施工或转体施工来得安全可靠，即使遇强台风也不会造成全桥破坏。钢绞线成束不需要复杂的调索工序，有时甚至可以节省猫道；缆索集中，也便于防护。在 600 米跨

34、径以下，悬索桥桥塔比斜拉桥桥塔低，能够既保证通航净空高度，又不超过附近机场的航空限制，同时结构构造简单，给施工带来方便。桁架内力以轴力为主，应力分布较均匀，材料的利用率很高。上下弦杆中容易施加预应力，如在分片预制时可用“先张法”，在横联拼装时可用“后张法”，不必象薄壁箱梁那样布置“体外索”而出现工作裂缝和维护困难等问题。混凝土桁架加劲悬索桥的上部结构由两片砼加劲桁梁、砼桥面板、砼平纵联（抗风桁）、砼横联组合预制而成，自重大，在提供重力刚度的同时也增加主索钢缆的用量。但若应用高效预应力和高强度轻骨料混凝土后的，完全可以在更大跨径（300600米）、更宽桥面、更大交通量、更轻型、更经济合理等方面寻

35、找一个汇合点。对新型材料轻质高强碳纤维缆的研究和高分子塑料纤维混凝土的使用，将解决主缆用钢量和抗腐蚀问题，并改善混凝土桁架的使用性能，决定悬索桥的跨越能力。在向大中跨度发展过程中，预应力混凝土桁架加劲悬索桥是钢筋砼桁架加劲悬索桥发展的必然结果。混凝土悬索桥存在恒重过大的缺点，巨大的缆力对地锚的地质条件提出较高的要求，若岩层深埋而不得不采用沉箱、沉井等重力式锚碇时将使造价大幅攀升。由于地锚式混凝土悬索桥需要强大的锚碇，又不能利用缆力作加劲梁的预应力，因此有必要考虑改“地锚”为“自锚”，混凝土桥面为自锚提供了这种可能。或者采用双锚体系，布置高低链主缆。高链适用于地锚索，选用较大垂跨比，以减少地锚受

36、力；低链用于自锚，取较小的垂跨比时，可向加劲梁施加较大预应力。但最好的方法还是在桥塔上布置斜拉索，将桥塔两侧连续长度内的桥身恒载和其它荷载传给桥塔而不传到锚碇。仅主跨中间一段桥身仍悬吊于主缆，这样不但可以减小主缆断面，而且锚碇受力小，处理也简单了。实际上，这是一种斜拉与悬吊组合的三跨连续预应力混凝土桁架加劲悬索桥体系。已建成的乌江大桥在吊拉体系方面作了尝试。它与增设边段斜拉索不同，由于省去桥塔附近的诸多长吊索（杆），因此并未增加斜拉索的用钢量。桥塔处负弯矩区的上弦拉杆由斜拉索自然施加了预应力，而对增加了竖向承载的桥塔基础处理并不困难。由于降低了桥塔高度，节省主缆和预应力钢索，获得可观的经济效益

37、，也使混凝土悬索桥在中大跨度范围立于不败之地。当然，混凝土加劲梁还可以与钢加劲梁混合，以增大跨越能力。建造双层两用桥节省基础和下部结构，是低投入、高收益的方案。在这方面，桁架加劲悬索桥比箱梁加劲悬索桥更容易分层布置，斜拉桥对此望尘莫及。除了公铁两用之外，使用更多的将是高普双层公路桥，即上层为高速公路桥，下层为普通公路、新式交通系统和人行道等。可以相信，在中大跨度桥梁中，混凝土桁架加劲悬索桥以其应用前景将成为不可替代的桥型。近年随交通量增大和环境侵蚀性增加，混凝土的碳化作用和氯化物的渗透，导致钢筋的腐蚀而严重损害结构物的情况已不容忽视。因此，混凝土桁架加劲悬索桥欲发展为有竞争力的桥型，还需要对混

38、凝土结构物的强度和耐久性给予足够的关注。参考文献：1黄文机，漆光荣，梁天锡福建省悬索桥工程中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第11届年会论文集 , 1994.12，汕头2广东汕头海湾大桥公司等桥梁明珠北京：科学出版社，1998.3 林长川混凝土悬索桥的适用范围与合理型式中国公路学报，1993，(4)：39-44.4 徐君兰，郑玉书混凝土悬索桥桥梁及结构工程学会第11届年会论文集，1994.125 梁立农混凝土悬索桥的若干问题同上：161166.3.3. 闭合环形结构与分离立交在现代城市交通中存在自行车与汽车争路，形成了人、车混合行驶，相互干扰，造成交通阻滞、事故频繁的严重局面，迫使道路从平面向

39、立体发展，以保证城市的快速交通和非机动车辆及行人的安全。但在全国诸多城市中修建完全互通式的立交桥，规模大、投资高，我国目前的经济实力还无法承受，因而常选择分离式立交来解决城市交通问题。这种分离式立交一般为双层或多层环形立交，上层为机动车道，下层供非机动车辆及行人使用。事实证明，环形立交投资较省，是行之有效的方案。环形立交桥梁结构发展至今，可以分三代来描述，第一代是八十年代以广州区庄立交为代表，将环形立交桥梁结构分解成几块异形板或几联弯梁桥，结构整体性差且受力不合理，桥面设置多道伸缩缝，不仅行车不够顺畅，维护困难，伸缩缝位置处的桥墩要进行特殊处理，方能满足结构需要。第二代是以1987年10月建成

40、通车的福州洋头口立交桥（照片）为代表，这是我国首例采用大型钢筋混凝土闭合圆环和点式多向活动支承的飘浮式空间结构，应用双样条子域法电算程序进行结构空间分析，引桥采用钢筋混凝土连续板和点式支承的空间结构，构造美观，桥下通视好。整体闭合环形结构不仅免去了伸缩缝和桥墩特殊处理，更主要的是整体性好、受力合理。该桥建成后，整体闭合环形结构的优点逐渐被人们所认识，许多城市也相继出现此类结构的立交桥，如江西南昌福山、坛子口两座立交桥以及河南郑州河医立交桥。但是钢筋混凝土整体闭合环形结构存在的缺点是：内、外环弧长差值较大，在温差变化、混凝土收缩、徐变作用下，结构内、外环变形量差值大，相互制约，产生较大的轴向拉力

41、，桥梁跨度较小。第三代是以1997年12月建成通车的顺昌水南路立交桥为代表，该桥是我国首例采用预应力混凝土整体闭合环形结构立交桥梁，它不仅充分发挥整体闭合环形结构的优点，而且预应力径向力转化成环向压力，对结构产生了套箍作用（图），有效克服了钢筋混凝土整体闭合环形结构的缺点，使结构受力更加合理。整体闭合环形结构在工程实践中逐步推广应用，对这种结构的温度变化、混凝土收缩、徐变等非线性问题以及预应力套箍作用有了更深入的认识，并在立交工程设计中得到重视。4.4. 可拆装翼板式托架ll 托架构造特点 当桥墩不高时，桥梁界习惯于使用带落地式支架或支墩的膺架来现浇混凝土箱梁。但青州高架桥具有墩高（35.07

42、41.37米），跨大（墩距41米），梁重（每孔单幅外加施工荷载计1360吨），孔多（共计30孔），工期紧等特点。因此，在研究膺架体系的同时采用墩顶托架方案代替原支墩（架）方案。直接利用已完工的桥墩，比临时搭设支墩更安全可靠，且省去作支墩的360吨万能杆件，节约效果明显，也避免临时墩压缩变形导致墩顶混凝土开裂。青州高架桥位于半径为726米的曲线段上，托架承力点将在距墩表面3090间移动，为了曲线内外侧各托架能够通用，便于拆装，经构思比选设计出可拆装的翼板式托架。一个桥墩设两副托架，每副翼板式托架由两块带翼钢板、一根下横担和一个上拉杆组成，桥墩顶部预留四个孔洞（照片）。翼板式托架可供桥墩前后侧（即

43、侧面图中的左右侧）同时受力使用，也常单侧承力。图 桥墩顶部预留四个孔洞ll 托架设计计算原则忽略横向剪刀撑对两副托架的相互作用，取每副托架作平面分析。墩左右侧的翼板式托架由上拉杆联系，可认为底翼固定铰支于下横担。顶翼集中荷载经芯板压力线传至下横担及墩身，假定上拉杆对墩身的压力可忽略，则上拉杆为二力杆。翼板与墩身之间虽用环氧砂浆填塞紧密，当托架承载（设左侧）时试验显示内翼上部仍与墩身脱离约3，仅右侧环氧砂浆受力，因此可取静定的力学模型计算。求出底翼的铰支座反力后，反作用于下横担。脱离下横担分析，桥墩孔口局部承压提供反力，但混凝土局部变形使支承点内移，当两侧同时均匀承载时，下横担在墩孔内一段纯弯曲

44、，孔口支点间剪力控制设计。顶翼、底翼按钢结构设计规定，在较长的顶翼下缘和芯板上焊接三道加劲肋。芯板压力线基本上与外翼平行（也是主压应力迹线方向），在压力线垂直方向上选取若干H形变截面，按偏心受压构件验算其承载力和局部稳定性。当桥梁处于直线段时，顶翼承受横桁传来的集中力的位置是固定的，当处于曲线段时应按此集中力距墩表面最近（曲线内侧）和最远（曲线外侧）两个最不利位置进行计算。墩身孔口局部承压处预埋三层钢筋网和钢板，补强后设计偏安全。当单侧承载或平衡重不足时，可使墩身产生附加弯矩，应在墩身两侧孔口以下增加少量补强钢筋。托架有限元计算采用板壳单元离散化模型，模型包括托架芯板和周边翼缘，单元形状主要为

45、四边形，过渡单元也采用三角形，单元总数达9990个。位移实测值比计算值大，周边翼缘应力实测值与计算值差异较小。芯板有应力集中现象。ll 托架地面试验 高空施工前在15号桥墩的承台上进行了托架地面试验。在墩下方预留孔内安装下横担，上方预留孔内安装上拉杆，然后在墩两侧各安装一个翼板形成托架。在预埋于承台上的精轧螺纹钢上设型钢梁作为千斤顶加载的反力架（照片）。左侧分两级加载至240吨后，右侧加载至100吨作为平衡重（接近膺架重量）；接着左侧再分两级加载至1.2倍的设计荷载计 408吨，右侧平衡重仍保持为100吨。试验结果归纳如下：加载至1.2倍设计荷载时，左侧下横担下移 1.86，右侧下移0.14，

46、在加载过程中，右侧未发现翼板与下横担有脱离现象，而左侧环氧砂浆上端明显出现拉开现象（约3）。因此，按图6受力图计算是可靠的。下横担下墩身混凝土最大压应力达14.5MPa,小于墩身混凝土C30的轴心抗压设计强度17.5MPa（尚未计入混凝土局部承压强度提高系数），墩身混凝土承压安全。上拉杆设计采用15MnTi钢，屈服强度为390MPa, 贴应变片测出最大换算应力为218MPa，得安全系数1.79，大于临时工程选用安全系数 1.5 。由3号钢焊制的下横担下翼处应力最大， 两侧明显不均匀（安装不正造成偏心承压所致），腹板处平均剪应力102.1MPa不容忽视，经补强可以在设计荷载下安全使用。在1.2倍

47、设计荷载下，测得芯板和翼板最大应力（斜外翼压应力）为185.4MPa,换算成设计荷载时为154.5MPa，仍小于临时工程容许应力170MPa，可安全使用。地面测试及实际应用均证明翼板式托架的可靠性。图 翼板式托架地面试验加载装置 5.5. 钢管混凝土与桥梁结构（照片、说明）钢管混凝土是在劲性钢筋混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上演变和发展起来的。最早采用钢管混凝土的工程之一是1879年英国的塞文铁路桥的桥墩。对钢管混凝土力学性能进行较为深入的研究以及大范围推广应用是在20世纪60年代以后。80年代后我国在这一领域的研究取得令人瞩目的成就，工程应用进一步推广。90年代初我国开始开发采用钢管混凝土拱桥

48、。虽然在 早有用钢箱混凝土作拱肋的工程实例，其科学道理是一样的，但方钢管对其核心混凝土的约束作用不如圆钢管显著。所谓钢管混凝土就是在薄壁钢管内填充混凝土，使两者共同工作的一种组合受压材料。其优点在于核心混凝土受到钢管的约束处于三向受压状态，从而具有比普通混凝土大得多的承载能力和变形能力，塑性和韧性性能大为改善；而薄的钢管壁受到核心混凝土的约束，其稳定性也大为增强，可避免或延缓钢管发生局部屈曲。此外，钢管混凝土有较好的耗能特性和延性，因而抗震性能好。在施工过程中，钢管还可以作为浇筑其核心混凝土的模板。拱桥的发展是与高强轻质材料的应用、结构分析方法和施工工艺的发展密切相关。将钢管混凝土用作拱桥的承

49、压构件，在施工时空钢管不但具有模板和钢筋的功能，还具有加工成型后空钢管骨架刚度大、承载能力高、重量轻的优点，因而很好地解决了拱桥材料高强度化和拱圈轻型化两大问题。新材料、新结构结合施工方法，如转体施工工艺、无支架缆索吊装和悬臂拼装工艺，使拱桥桥型再度焕发青春。实际应用中又划分为两种桥型，一种是常见的钢管表皮外露，与核心混凝土共同作为结构的主要受力组成部分，同时也起施工支架作用的中承式或下承式的肋拱桥称为钢管混凝土拱桥（照片）；另一种是钢管主要作为施工时的劲性骨架，先内灌混凝土，形成钢管混凝土后再挂模板、外包混凝土形成箱型断面等上承式拱桥称为钢管混凝土劲性骨架拱桥，如单孔跨径420m的*万县长江大桥（照片）。钢管混凝土在我国桥梁工程的另一领域也获得应用，发展成新型的空间桁架组合梁式结构桥（或作为斜拉桥的主梁）。由钢管混凝土空间桁架与配筋混凝土顶板组成的组合梁式结构，是先逐段组装、平移及合拢空间钢桁架，然后在此基础上逐步予以加强，最终形成组合承重结构。1996年建