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桥梁

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[拼音]：qiaoliang

[外文]：bridge

铁路、公路、管道、渠道等跨越河流、湖泊、海峡、山谷或人工建筑物所修建的构筑物。

组成

桥梁由桥梁上部结构和下部结构以及桥梁防护建筑物组成。桥梁上部结构即桥身，是跨越桥孔的结构，因而又称桥跨结构，主要包括桥面、主梁、支座等。桥梁下部结构是支承桥跨结构的构筑物，主要包括桥墩、桥台（见桥梁墩台）和桥梁基础。桥梁防护建筑物是为保护桥墩、桥台、桥头路基等所修建的构筑物，主要包括桥台两侧的翼墙或锥体护坡及在桥的上游和下游设置的导流堤、防洪堤、丁坝、护岸工程设施等。

分类

桥梁按其用途可分为铁路桥、公路桥、管道桥、多用桥等;按跨越对象可分为跨越河流的跨河桥，跨越山谷的跨谷桥，跨越铁路或公路的跨线桥（又称立交桥），跨越城区、工业区或农作物区的高架桥（又称栈桥）；按桥面设置位置可分为桥面位于桥跨结构顶面的上承式桥，桥面位于桥跨高度中部的中承式桥（半穿式桥）和桥面支承在下弦的下承式桥；按桥跨结构的材料可分为木桥、砖桥、石桥、钢桥、混凝土桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥，以及混凝土桥面板同钢梁组合的结合梁桥；按桥身能否活动可分为固定桥、开启桥和浮桥;按桥梁总长度(L)或跨度可分为特大桥、大桥、中桥和小桥。各国在各时期对桥梁的划分标准是不同的，中国1981年《公路工程技术标准》把L≥500米的桥称特大桥，L≥100米的称大桥，L＞30米的称中桥，L＜30米的称小桥。此外，单孔跨径超过40米的公路桥梁也称大桥，并把跨径超过5米的公路桥称为小桥，小于5米的称为涵洞。

形式

桥梁按其结构形式和受力情况可分为梁桥、拱桥、悬索桥、刚架桥、组合体系桥等形式。

梁桥

以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。实腹梁外形简单，制作、安装、维修都较方便，因此广泛用于中、小跨径桥梁。但实腹梁在材料利用上不够经济。桁架梁中组成桁架的各杆件基本只承受轴向力，可以较好地利用杆件材料强度，但桁架梁的构造复杂、制造费工，多用于较大跨径桥梁。桁架梁一般用钢材制作，也可用预应力混凝土或钢筋混凝土制作，但用的较少。过去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，现很少使用。实腹梁主要用钢筋混凝土、预应力混凝土制作，也可以用钢材做成钢钣梁或钢箱梁。实腹梁桥的最早形式是用原木做成的木梁桥和用石材做成的石板桥。由于天然材料本身的尺寸、性能、资源等原因，木桥现在已基本上不采用，石板桥也只用作小跨人行桥。

根据实腹梁的截面形式可分为板梁、形梁、T形梁或箱形梁等（图1）。按照主梁的静力图式，梁桥又可分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥（图2）。

（1）简支梁桥：主梁简支在墩台上，各孔独立工作，不受墩台变位影响。实腹式主梁构造简单，设计简便，施工时可用自行式架桥机或联合架桥机将一片主梁一次架设成功。但简支梁桥各孔不相连续，车辆在通过断缝时将产生跳跃，影响车速的提高。因此，目前趋向于把主梁作成为简支，而把桥面作成为连续的形式。简支梁桥随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料便相应增多，因而大跨径桥一般不用简支梁。

（2）连续梁桥：主梁是连续支承在几个桥墩上。在荷载作用时，主梁的不同截面上有的有正弯矩，有的有负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小。这样，可节省主梁材料用量。连续梁桥通常是将3～5孔做成一联，在一联内没有桥面接缝，行车较为顺适。连续梁桥施工时，可以先将主梁逐孔架设成简支梁然后互相连接成为连续梁。或者从墩台上逐段悬伸加长最后连接成为连续梁。近一、二十年，在架设预应力混凝土连续梁时，成功地采用了顶推法施工，即在桥梁一端（或两端）路堤上逐段连续制作梁体逐段顶向桥孔，使施工较为方便。连续梁桥主梁内有正弯矩和负弯矩，构造比较复杂。此外，连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。1966年建成的美国亚斯托利亚桥，是目前跨径最大的钢桁架连续梁桥，它的跨径为376米。

（3）悬臂梁桥：又称伸臂梁桥。是将简支梁向一端或两端悬伸出短臂的桥梁。这种桥式有单悬臂梁桥或双悬臂梁桥。悬臂梁桥往往在短臂上搁置简支的挂梁，相互衔接构成多跨悬臂梁。有短臂和挂梁的桥孔称为悬臂孔或挂孔，支持短臂的桥孔称为锚固孔。悬臂梁桥的每个挂孔两端为桥面接缝，悬臂端的挠度也较大，行车条件并不比简支梁桥有所改善。悬臂梁一片主梁的长度较同跨简支梁为长，施工安装上相应要困难些。目前对预应力混凝土悬臂梁桥多采用悬臂拼装或悬臂浇筑的方法施工。为适应悬臂施工法的发展，保证主梁的内力状态和施工时一样，出现一种没有锚固孔，并把悬伸的短臂和墩身直接固结在立面上，形成预应力混凝土 T形刚架桥，这种桥在20世纪50年代后发展起来。

拱桥

是以承受轴向压力为主的拱(称为主拱圈)作为主要承重构件的桥梁。按照主拱圈的静力图式，拱轿可分为三铰拱、两铰拱和无铰拱（图3）。

三铰拱是静定结构，其整体刚度较低，尤其是挠曲线在拱顶铰处产生折角，致使活载对桥梁的冲击增强，对行车不利。拱顶铰的构造和维护也较复杂。因此，三铰拱除有时用于拱上建筑的腹拱圈外，一般不用作主拱圈。两铰拱取消了拱顶铰，构造较三铰拱简单，结构整体刚度较三铰拱为好，维护也较三铰拱容易，而支座沉降等产生的附加内力较无铰拱为小，因此在地基条件较差和不宜修建无铰拱的地方，可采用两铰拱桥。无铰拱属三次超静定结构，虽然支座沉降等引起的附加内力较大，但在荷载作用下拱的内力分布比较均匀，且结构的刚度大，构造简单，施工方便，因此无铰拱是拱桥中，尤其是圬工拱桥和钢筋混凝土拱桥中普遍采用的形式。

按照主拱圈的构成形式，拱又可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱等(图4)。

（1）板拱：拱圈横截面呈矩形实体截面，它横向整体性较好、拱圈截面高度小、构造简单，但抵抗弯矩能力较差，一般用于圬工拱桥。1972年建成的四川九溪沟桥为石砌的板拱桥，跨径达到116米，为目前世界上最大跨径的石拱桥。

（2）肋拱：拱圈是由两条或多条拱肋组成，肋与肋之间用横系梁相联系，拱肋形状可以是矩形、工字形、箱形或圆管形，它的抗弯能力较板拱为优，用料较省，但制作较板拱复杂，多用于钢筋混凝土拱桥或钢拱桥。1960年建成的瑞典恩斯科洛夫约桥，跨径为278米，为目前最大的钢管拱桥。

（3）双曲拱:60年代以后，在中国采用的一种拱式桥梁。它在横向除有拱肋外，还有由拱波、拱板等构成的小拱将整个拱圈联结成整体，它在施工时可以将拱肋、拱波预制，安装后再浇筑拱板，减轻吊装重量，并可以不用拱架，或只需用简单支架，为混凝土拱桥提供了一种新的结构形式和简便易行的施工方法。但需采取措施保证拱圈的整体性。1969年建成的河南省前河桥跨径为 150米，为目前跨径最大的双曲拱桥。

（4）箱形拱：横截面可为整体多室箱形或分离箱形。混凝土或钢筋混凝土箱形拱也可采用无支架施工。它的整体性、横向稳定性和抗扭性能都较双曲拱的结构为好，但在中、小跨径时不如双曲拱简便和节省钢材。1979年建成的南斯拉夫克拉克桥，跨径为390米，是当前世界上最大的钢筋混凝土箱形拱桥。

（5）桁架拱：拱圈由桁架构成，可做成桁肋拱或肩拱形式（图5）。

桁架拱的材料用量较经济，但桁架的某些杆件将承受拉力，故主要用在钢拱桥或预应力混凝土拱桥中。1976年建成的美国新河桥，跨径为518米，为目前跨径最大的钢桁架拱桥。

拱桥主拱圈沿桥跨方向的形状，可以做成横截面尺寸沿拱轴线不变的等截面拱，或者做成横截面尺寸由拱脚向拱顶逐渐变化的变截面拱。变截面拱能较好地适应拱圈内力的变化，用料较经济；等截面拱构造简单、施工方便，因而采用较普遍。

主拱圈的拱轴线形状，对拱圈截面的应力大小将产生直接影响。一般尽量使拱轴线与荷载作用下的拱圈压力线相吻合，以减小截面的弯矩值。当不计拱圈弹性压缩及其他因素的影响时，拱在均布荷载作用下的压力线为抛物线；在由拱顶向拱脚按拱轴线形状逐渐增大的分布荷载作用下，拱的压力线将为悬链线；而圆弧线线形最简单，利于施工。故这几种线形成为拱桥中常用的拱轴线形状。

拱还可按拱上建筑的形式不同而分为实腹式拱和空腹式拱。实腹式拱是将主拱圈以上至桥面间的空间全部用填料填实，一般用于小跨径的桥梁；空腹式拱则在主拱圈以上设有横桥向贯通的腹孔，一般用于中等以上跨径的桥梁。赵州桥是现存修建最早的空腹式拱桥。

悬索桥

又名吊桥，是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁。悬索桥由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成（图6）。

悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。1981年建成的英国恒比尔悬索桥的跨径为1410米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。

按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。

刚架桥

桥梁上部结构的梁和墩台固结成整体，形成刚架的桥梁。刚架构件既承受弯矩，也承受轴向力。刚架桥的跨中弯矩较小，梁高可以做得较矮，较适合用作跨线桥。刚架桥可以做成单跨或连续多跨。单跨刚架按照支柱的构造可以分为重型支柱的门式刚架和轻型支柱的柔性刚架，以及V形墩刚架和斜腿刚架等（图7）。

V形墩刚架和斜腿刚架是 20世纪50年代后在预应力混凝土桥和钢桥中发展起来的桥型。多孔刚架桥多采用柔性支柱或V形桥墩。

T 形刚架桥是随着预应力混凝土桥梁悬臂施工法的完善而得到发展的桥型。 T形单元之间可以用挂梁相互衔接，它的上部结构受力情况和悬臂梁桥相似。因此T形刚架桥也可归入悬臂梁桥类。 T字形单元间不用挂梁而用剪力铰直接将相邻悬臂互相衔接的桥，称为带铰的T形刚架桥。这种桥是超静定结构，在竖向荷载下各单元将共同受力，但温度变化、混凝土收缩徐变、钢筋松弛以及基础不均匀沉降等会在结构中产生附加内力。1976年日本建成的本滨名桥，跨径达240米，是目前世界上跨径最大的带铰的 T形刚架桥。1980年中国建成的重庆长江公路桥，跨径为174米，是目前中国跨径最大的带挂梁的T形刚架桥。

组合体系桥梁

由两种基本体系相互组合而成的组合体系桥梁。组合体系桥梁形式很多，最常用的有拱梁组合的系杆拱桥和索梁组合的斜拉桥。近十多年，建成的几座悬带桥，也是一种新型的组合体系桥梁。

（1）系杆拱桥：拱和系杆的组合可做成上承式或下承式。下承式拱的推力由系杆承受，墩台可不承受水平推力。根据系杆和拱的不同刚度，系杆拱又可分为柔性系杆刚性拱、刚性系杆刚性拱和刚性系杆柔性拱。此外，各类系杆拱还可将吊杆做成斜的，成为斜吊杆式系杆拱（图8），

其中以垂直吊杆式的刚性系杆柔性拱(也称为兰格尔梁)应用较广。1950年联邦德国建成的莱茵豪森桥采用兰格尔梁，单孔跨径为255.1米，是目前世界上最大跨径的系杆拱桥。

（2）斜拉桥：由主梁、斜向拉紧主梁的钢缆索以及支承缆索的索塔等部分组成（图9）。

斜拉桥的缆索张拉成直线形，整个结构为几何不变体，其刚度比悬索桥大。主梁同弹性支承上的连续梁的性能相似。斜拉桥的跨径一般在梁桥和悬索桥之间。1977年法国建成的布鲁东纳桥，跨径达320米，是目前世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥；1975年法国建成的卢瓦尔河钢斜拉桥，主跨径为404米。斜拉桥在构造上有单塔或双塔、单面布索或两面布索、密索或少索等形式，索的布置也有不同的放射形式，塔、梁、墩之间铰接或固接等也有多种类型。

（3）悬带桥：由主梁、立柱、悬带等部分组成（图10）。