淺談我國公路橋梁發(fā)展趨勢

1、淺談我國公路橋梁發(fā)展趨勢摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，材料、機(jī)械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展，這為我國修建大跨徑斜拉橋和懸索橋提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計(jì)和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進(jìn)行列。我國幅員遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不齊，經(jīng)濟(jì)上總體水平不高，公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋，這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。首先，要著重抓多樣化、標(biāo)準(zhǔn)化，編制適用經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)圖，提高施工水平和質(zhì)量，然后再抓住跨越大江（河）、海灣的特大型橋梁建設(shè)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，既體現(xiàn)公路人的建橋水平，又要保證高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋。 關(guān)鍵詞：道路橋梁 發(fā)展  一、板式橋 板式橋是公路橋

2、梁中量大、面廣的常用橋型，它構(gòu)造簡單、受力明確，可以采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；可做成實(shí)心和空心，就地現(xiàn)澆為適應(yīng)各種形狀的彎、坡、斜橋，因此，一般公路、高等級公路和城市道路橋梁中，廣泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原區(qū)高速公路上的中、小跨徑橋梁，特別受到歡迎，從而可以減低路堤填土高度，少占耕地和節(jié)省土方工程量。實(shí)心板一般用于跨徑13m以下的板橋。因?yàn)榘甯咻^矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成鋼筋混凝土實(shí)心板，立模現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝均可?？招陌逵糜诘扔诨虼笥?3m跨徑，一般采用先張或后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。先張法用鋼絞線和冷拔鋼絲；后張法可用單根鋼絞線、多根鋼絞線群錨或扁錨，立?，F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝

3、。成孔采用膠囊、折裝式模板或一次性成孔材料如預(yù)制薄壁混凝土管或其他材料。鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土板橋，其發(fā)展趨勢為：采用高標(biāo)號混凝土，為了保證使用性能盡可能采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)；預(yù)應(yīng)力方式和錨具多樣化；預(yù)應(yīng)力鋼材一般采用鋼絞線。板橋跨徑可做到25m，目前有建成3540m跨徑的橋梁。在我看來跨徑太大，用材料不省，板高矮、剛度小，預(yù)應(yīng)力度偏大，上拱高，預(yù)應(yīng)力度偏小，可能出現(xiàn)下?lián)?；若采用預(yù)制安裝，橫向連接不強(qiáng)，使用時容易出現(xiàn)橋面縱向開裂等問題。由于吊裝能力增大，預(yù)制空心板幅寬有加大趨勢，1.5m左右板寬是合適的。預(yù)制裝配式板應(yīng)特別注意加強(qiáng)板的橫向連接，保證板的整體性，如接縫處采用“剪力鍵”。為了保證

4、橫向剪力傳遞，至少在跨中處要施加橫向預(yù)應(yīng)力。建議中、小跨徑板橋，應(yīng)由交通行業(yè)主管部門組織編制標(biāo)準(zhǔn)圖，這樣對推動公路橋梁建設(shè)，提高質(zhì)量，加快設(shè)計(jì)速度都會帶來明顯的好處。 二、梁式橋 梁式橋種類很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，其跨越能力可從20m直到300m之間。公路橋梁常用的梁式橋形式有：按結(jié)構(gòu)體系分為：簡支梁、懸臂梁、連續(xù)梁、T型剛構(gòu)、連續(xù)剛構(gòu)等。按截面型式分為：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。梁式橋跨徑大小是技術(shù)水平的重要指標(biāo)，一定程度上反映一個國家的工業(yè)、交通、橋梁設(shè)計(jì)和施工各方面的成就。 現(xiàn)從以下幾種常用的結(jié)構(gòu)形式介紹梁式橋在公路橋梁上的使用和發(fā)展趨

5、勢。 （一）簡支T型梁橋T型梁橋在我國公路上修建最多，早在50、60年代，我國就建造了許多T型梁橋，這種橋型對改善我國公路交通起到了重要作用。80年代以來，我國公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡支T型梁橋（或橋面連續(xù)），如河南的鄭州、開封黃河公路橋，浙江省的飛云江大橋等，其跨徑達(dá)到62m，吊裝重220t。T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了，從16m到5Om跨徑，都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨，在工地預(yù)制，吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為：采用高強(qiáng)、低松弛鋼絞線群錨：混凝土標(biāo)號4060號；T形梁的翼緣板加寬，25m是合適的；吊裝重量增加；為了減少接縫

6、，改善行車，采用工型梁，現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面，在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負(fù)彎矩鋼束，形成比橋面連續(xù)更進(jìn)一步的“準(zhǔn)連續(xù)”結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡單，受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便，跨越能力較大等優(yōu)點(diǎn)。其最大跨徑以不超過50m為宜，再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟(jì)上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。目前的預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁采用全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力張拉后上拱偏大，影響橋面線形，帶來橋面鋪裝加厚。為了改善這些缺點(diǎn)，建議預(yù)制時在臺座上設(shè)反拱，反拱值可采用預(yù)施應(yīng)力后裸梁上拱值的1/22/3。預(yù)應(yīng)力混凝土簡支或“準(zhǔn)連續(xù)”T形梁，建議由交通行業(yè)主管部門組織編制一套適用的標(biāo)準(zhǔn)圖。 

7、;（二）連續(xù)箱形梁橋箱形截面能適應(yīng)各種使用條件，特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋。因?yàn)榍豆淘谙淞荷系膽冶郯?，其長度可以較大幅度變化，并且腹板間距也能放大；箱梁有較大的抗扭剛度，因此，箱梁能在獨(dú)柱支墩上建成彎斜橋；箱梁容許有最大細(xì)長度；應(yīng)力值g+p較低，重心軸不偏一邊，同T形梁相比徐變變形較小。箱梁截面有單箱單室、單箱雙室（或多室），早期為矩形箱，逐漸發(fā)展成斜腰板的梯形箱。箱梁橋可以是變高度，也可以是等高度。從美觀上看，有較大主孔和邊孔的三跨箱梁橋，用變高度箱梁是較美觀的；多跨橋（三跨以上）用等高箱梁具有較好的外觀效果。隨著交通量的快速增長，車速提高，人們出行希望有快速、舒適的交通條件，

8、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋能適應(yīng)這一需要。它具有橋面接縫少、梁高小、剛度大、整體性強(qiáng)，外形美觀，便于養(yǎng)護(hù)等。70年代我國公路上開始修建連續(xù)箱梁橋，到目前為止我國已建成了多座連續(xù)箱梁橋，如一聯(lián)長度1340m的錢塘江第二大橋（公路橋）和跨高集海峽、全長2070m的廈門大橋等。連續(xù)箱梁橋的施工方法多種多樣，只能因時因地，根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)、保證質(zhì)量、降低造價、縮短工期等方面因素綜合考慮選擇。一般常用的方法有：立支架就地現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝（可以整孔、分段串聯(lián)）、懸臂澆筑、頂推、用滑模逐跨現(xiàn)澆施工等。預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線，可以分段或連續(xù)配束，一般采用大噸位群錨。為了減輕箱梁自重，可以采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束。由于連續(xù)箱梁在

9、構(gòu)造、施工和使用上的優(yōu)點(diǎn)，近年來建成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋較多。其發(fā)展趨勢為：減輕結(jié)構(gòu)自重，采用高標(biāo)號混凝土4060號；隨著建筑材料和預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展，其跨徑增大，葡萄牙已建成250m的連續(xù)箱梁橋，超過這一跨徑，也不是太經(jīng)濟(jì)的。大跨徑連續(xù)箱粱要采用大噸位支座，如南京二橋北汊橋165m變截面連續(xù)箱梁，盆式橡膠支座噸位達(dá)65O0kN。這種樣大噸位支座性能如何？將來如何更換等一系列問題有待研究。我國公路橋梁在100m以上多采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。中等跨徑的預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，如跨徑408Om，一般用于特大型橋梁引橋、高速公路和城市道路的跨線橋以及通航凈空要求不太高的跨河橋。 （三）T形構(gòu)橋這

10、種結(jié)構(gòu)體系有致命弱點(diǎn)。從60年代起到80年代初，我國公路橋梁修建了幾座T形剛構(gòu)橋，如著名的重慶長江大橋和滬州長江大橋，80年以后這種橋型基本不再修建了，這里不贅述。 （四）連續(xù)剛構(gòu)橋連續(xù)剛構(gòu)橋也是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之一，一般采用變截面箱梁。我國公路系統(tǒng)從80年中期開始設(shè)計(jì)、建造連續(xù)剛構(gòu)橋，至今方興未艾。連續(xù)剛構(gòu)可以多跨相連，也可以將邊跨松開，采用支座，形成剛構(gòu)一連續(xù)梁體系。一聯(lián)內(nèi)無縫，改善了行車條件；梁、墩固結(jié)，不設(shè)支座；合理選擇梁與墩的剛度，可以減小梁跨中彎矩，從而可以減小梁的建筑高度。所以，連續(xù)剛構(gòu)保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。連續(xù)剛構(gòu)橋適合于大跨徑、高墩。高墩采用柔性薄壁，如

11、同擺柱，對主梁嵌固作用減小，梁的受力接近于連續(xù)梁。柔性墩需要考慮主梁縱向變形和轉(zhuǎn)動的影響以及墩身偏壓柱的穩(wěn)定性；墩壁較厚，則作為剛性墩連續(xù)梁，如同框架，橋墩要承受較大彎矩。由于連續(xù)剛構(gòu)受力和使用上的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋時，優(yōu)先考慮這種橋形。當(dāng)然，橋墩較矮時，這種橋型受到限制。近年來，我國公路上修建了幾座著名的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，如廣東洛溪大橋，主孔180m；湖北黃石長江大橋，主孔3×245m；廣東虎門大橋副航道橋，主孔270m，為目前世界同類橋中最大跨徑。我國的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋，幾乎都采用懸臂澆筑法施工。一般采用5060號高標(biāo)號混凝土和大噸位預(yù)應(yīng)力鋼束?，F(xiàn)在，有

12、人正準(zhǔn)備設(shè)計(jì)300m左右跨徑的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)，在我看來，若能采用輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土材料，其跨徑有望達(dá)300m左右。由于連續(xù)剛構(gòu)跨徑加大，自重隨著加大，恒載比例已高達(dá)90以上，故片面增大跨徑，已無實(shí)際意義。此時應(yīng)考慮選擇斜拉橋或別的橋型。  三、鋼筋混凝立拱橋 拱橋在我國有悠久歷史，屬我國傳統(tǒng)項(xiàng)目，也是大跨徑橋梁形式之一。我國公路上修建拱橋數(shù)量最多。石拱橋由于自重大，在料加工費(fèi)時費(fèi)工，大跨石拱橋修建少了。山區(qū)道路上的中、小橋涵，因地制宜，采用石拱橋（涵）還是合適的。大跨徑拱橋多采用鋼筋混凝土箱拱、勁性骨架拱和鋼管混凝土拱。鋼筋混凝土拱橋的跨徑，一直落后于國外，主要原因是受施

13、工方法的限制。我國橋梁工作者都一直在探索，尋求安全、經(jīng)濟(jì)、適用的方法。根據(jù)近年的實(shí)踐，常用的拱橋施工方法有：（1）主支架現(xiàn)澆；（2）預(yù)制梁段纜索吊裝；（3）預(yù)制塊件懸臂安裝；（4）半拱轉(zhuǎn)體法；（5）剛性或半剛性骨架法。鋼筋混凝土拱橋自重較大，跨越能力比不上鋼拱橋，但是，因?yàn)殇摻罨炷凉皹蛟靸r低，養(yǎng)護(hù)工作量小，抗風(fēng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛采用，特別是崇山峻嶺的我國西南地區(qū)。鋼筋混凝土拱橋形式較多，除山區(qū)外，也適合平原地區(qū)，如下承式系桿拱橋。結(jié)合環(huán)境、地形，加之拱橋的雄偉、美麗的外形，可以創(chuàng)造出天人合一的景觀。例如，貴州省跨烏江的江界河橋，地處深山、峽谷，拱橋跨徑330m，橋面離谷底263m，橋面仁

14、立，令人嘆服橋梁設(shè)計(jì)者和建設(shè)者的匠心和偉大。還有剛建成的萬縣長江大橋，勁性骨架箱拱，跨徑420m，居世界第一。廣西邕寧縣的邕江大橋，鋼管混凝土拱，跨徑312m，都是令人稱道的拱橋。我國鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展趨勢：拱圈輕型化，長大化以及施工方法多樣化。值得提醒注意的是，大跨徑拱橋施工階段及使用階段的橫向穩(wěn)定性，據(jù)統(tǒng)計(jì)國內(nèi)、外拱橋垮塌事故，多發(fā)生在施工階段。 四、斜拉橋 斜拉橋是我國大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有3O余座，僅次于德國、日本，而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。50年代中期，瑞典建成第一座現(xiàn)代斜拉橋，40多年來，斜

15、拉橋的發(fā)展，具有強(qiáng)勁勢頭。我國70年代中期開始修建混凝土斜拉橋，改革開放后，我國修建斜拉橋的勢頭一直呈上升趨勢。我國一直以發(fā)展混凝土斜拉橋?yàn)橹鳎鼛啄晡覈_始修建鋼與混凝土的混合式斜拉橋，如汕頭石大橋，主跨518m；武漢長江第三大橋，主跨618m。鋼箱斜拉橋如南京長江第二大橋南汊橋，主跨628m；武漢軍山長江大橋，主跨460m。前幾年上海建成的南浦（主跨423m）和楊浦（主跨6O2m）大橋?yàn)殇撆c混凝土的結(jié)合梁斜拉橋。我國斜拉橋的主梁形式：混凝土以箱式、板式、邊箱中板式；鋼梁以正交異性極鋼箱為主，也有邊箱中板式?，F(xiàn)在已建成的斜拉橋有獨(dú)塔、雙塔和三塔式。以鋼筋混凝土塔為主。塔型有H形、倒Y形、A形

16、、鉆石形等。斜拉索仍以傳統(tǒng)的平行鍍鋅鋼絲、冷鑄錨頭為主。鋼絞線斜拉索目前在汕頭石大橋采用。鋼絞線用于斜拉索，無疑使施工操作簡單化，但外包PE的工藝還有待研究。斜拉橋的鋼索一般采用自錨體系。近年來，開始出現(xiàn)自錨和部分地錨相結(jié)合的斜拉橋，如西班牙的魯納（Luna）橋，主橋440m；我國湖北鄖縣橋，主跨414m。地錨體系把懸索橋的地錨特點(diǎn)融于斜拉橋中，可以使斜拉橋的跨徑布置更能結(jié)合地形條件，靈活多樣，節(jié)省費(fèi)用。斜拉橋的施工方法：混凝土斜拉橋主要采用懸臂澆筑和預(yù)制拼裝；鋼箱和混合梁斜位橋的鋼箱采用正交異性板，工廠焊接成段，現(xiàn)場吊裝架設(shè)。鋼箱與鋼箱的連接，一是螺栓，二是全焊，三是栓焊結(jié)合。一般說，斜拉橋

17、跨徑3001000m是合適的，在這一跨徑范圍，斜拉橋與懸索橋相比，斜拉橋有較明顯優(yōu)勢。德國著名橋梁專家F.leonhardt認(rèn)為，即使跨徑14O0m的斜拉橋也比同等跨徑懸索橋的高強(qiáng)鋼絲節(jié)省二分之一，其造價低30左右。斜拉橋發(fā)展趨勢：跨徑會超過10O0m；結(jié)構(gòu)類型多樣化、輕型化；加強(qiáng)斜拉索防腐保護(hù)的研究；注意索力調(diào)整、施工觀測與控制及斜拉橋動力問題的研究。 五、懸索橋 懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一，可以說是跨千米以上橋梁的唯一橋型（從目前已建成橋梁來看說是唯一橋型）。但從發(fā)展趨勢上看，斜拉橋具有明顯優(yōu)勢。但根據(jù)地形、地質(zhì)條件，若能采用隧道式錨碇，懸索橋在千米以內(nèi)，也可以

18、同斜拉橋競爭。根據(jù)理論分析，就目前的建材水平，懸索橋的最大跨徑可達(dá)到3500m左右。已建成的日本明石海峽大橋，主跨已達(dá)1990m。正在計(jì)劃中的意大利墨西拿海峽大橋，設(shè)計(jì)方案之一是懸索橋，其主跨3500m。當(dāng)然還有規(guī)劃中更大跨徑的懸索橋。懸索橋跨徑增大，如上所述當(dāng)跨徑達(dá)35O0m時，動力問題將是一個突出的矛盾，所以，對特大跨橋梁，已提出用懸索橋和斜拉橋相結(jié)合的“吊拉式”橋型。在國外這種橋型目前還停留在研究之中，并未諸實(shí)施。然而，在我國貴州省烏江1997年底建成了一座用預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土薄壁箱梁作為加勁梁的吊拉組合橋，把橋梁工作者多年夢寐追求的橋型付諸實(shí)現(xiàn)，這是貴州橋梁工作者的大膽嘗試，對推動我國

19、乃至世界橋梁建設(shè)都有巨大作用。烏江吊拉組合橋，經(jīng)過近兩年運(yùn)行和測試，結(jié)構(gòu)性能良好，特別是兩種橋型交接部位的處理，較為 理。其實(shí)我國很早就開始修建懸索橋，究其跨徑和規(guī)模遠(yuǎn)不能同現(xiàn)代懸索橋相比。到了90年代初，我國才開始建造大跨懸索橋，例如：廣東汕頭海灣大橋，主跨452m，加勁梁采用混凝土箱梁；廣東虎門大橋，主橋跨徑888m，鋼箱懸索橋；正在建設(shè)的鋼箱懸索橋江陰長江大橋，主跨1385m。由此可見，現(xiàn)代懸索橋在我國已具有相當(dāng)規(guī)模和水平，已進(jìn)人世界懸索橋的先進(jìn)行列。懸索橋采用鋼箱作為加勁梁，在我國較為普遍。美國和日本的懸索橋的加勁梁一律用桁架。最有名的明石海峽橋，主跨1990m也是桁架加勁粱

20、。歐洲人研究認(rèn)為，正交異性板鋼箱作為加勁梁，梁高矮，如同機(jī)翼一樣，空氣動力性能好，橫向阻力小，大大減小了塔的橫向力；抗扭剛度大，頂板直接作橋面板，恒載輕，主纜截面可以減小，從而降低用鋼量和造價。我國一起步修建現(xiàn)代懸索橋，加勁梁就采用鋼箱,而對桁架梁作為加勁梁的優(yōu)劣并未作深人分析研究。在已修建的幾座懸索橋上，橋面瀝青鋪裝相繼出現(xiàn)了損壞現(xiàn)象，有的橋梁工作者反思認(rèn)為，一是鋼箱作為加勁梁還有一些方面值得改進(jìn)，如鋼箱橋面板的局部撓度以及箱體的通風(fēng)，降低鋼箱鋪裝層的溫度；二是桁架梁作為加勁梁，還有不少優(yōu)點(diǎn)，如加勁梁剛度大，橋面溫度相對低，還可解決雙層交通等。用混凝土箱梁作為加勁梁的嘗試，國外有先例，在我國

21、汕頭海灣橋也實(shí)現(xiàn)了?？偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn)，也許不會再采用混凝土箱梁作為加勁梁了。塔的材料，國外以鋼為主，我國以混凝土為主，近年來國外也有向混凝土發(fā)展的趨勢，基礎(chǔ)多為鉆孔樁或沉井。錨碇一般以重力式和地錨為主，少數(shù)地質(zhì)條件好的采用了隧道錨。深水錨碇往往采用沉井或地下連續(xù)墻。如江陰長江大橋北錨，位于沖積層上，采用69m×51m帶有36個隔倉的沉井，下沉深度達(dá)58m；日本明石海峽大橋神戶側(cè)錨碇采用環(huán)形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，直徑85m，高73.5，槽寬2.2m。懸索橋結(jié)合地形、地質(zhì)、水文可采用單跨懸吊、雙跨不對稱懸吊和三跨懸吊（簡支和連續(xù)體系）。據(jù)查，世界上懸索橋多為單跨懸吊，其次是不對稱雙跨和三跨簡支懸吊。三跨懸吊連續(xù)體系最少。丹麥大帶橋，三跨懸吊連續(xù)，其跨徑為