梁式橋拱式橋懸索橋與斜拉橋的對比分析總結(jié)

1、分別從結(jié)構(gòu)構(gòu)造、力學(xué)特性、適用范圍、結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算方法以及主要施工工藝五個方面對梁式橋、拱式橋、懸索橋與斜拉橋進行對比分析總結(jié)。一、梁橋以受彎為主的主梁作為主要承重構(gòu)件的橋梁。主梁可以是實腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。實腹梁外形簡單，制作、安裝、維修都較方便，因此廣泛用于中、小跨徑橋梁。但實腹梁在材料利用上不夠經(jīng)濟。桁架梁中組成桁架的各桿件基本只承受軸向力，可以較好地利用桿件材料強度，但桁架梁的構(gòu)造復(fù)雜、制造費工，多用于較大跨徑橋梁。桁架梁一般用鋼材制作，也可用預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼筋混凝土制作，但用的較少。過去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，現(xiàn)很少使用。實腹梁主要用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土制作，也可

2、以用鋼材做成鋼鉞梁或鋼箱梁。實腹梁橋的最早形式是用原木做成的木梁橋和用石材做成的石板橋。二、拱橋是以承受軸向壓力為主的拱（稱為主拱圈）作為主要承重構(gòu)件的橋梁。1 .按照主拱圈的靜力圖式，拱轎可分為三錢拱、兩錢拱和無錢拱（圖3拱橋形式示意圖）。（1） .三錢拱是靜定結(jié)構(gòu)，其整體剛度較低，尤其是撓曲線在拱頂錢處產(chǎn)生折角，致使活載對橋梁的沖擊增強，對行車不利。拱頂錢的構(gòu)造和維護也較復(fù)雜。因此，三錢拱除有時用于拱上建筑的腹拱圈外，一般不用作主拱圈。（2） .兩錢拱取消了拱頂餃，構(gòu)造較三較拱簡單，結(jié)構(gòu)整體剛度較三校拱為好，維護也較三錢拱容易，而支座沉降等產(chǎn)生的附加內(nèi)力較無錢拱為小，因此在地基條件較差和不

3、宜修建無錢拱的地方，可采用兩校拱橋。（3） .無錢拱屬三次超靜定結(jié)構(gòu)，雖然支座沉降等引起的附加內(nèi)力較大，但在荷載作用下拱的內(nèi)力分布比較均勻，且結(jié)構(gòu)的剛度大，構(gòu)造簡單，施工方便，因此無錢拱是拱橋中，尤其是垮工拱橋和鋼筋混凝土拱橋中普遍采用的形式。2按照主拱圈的構(gòu)成形式，拱又可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱等（圖4主拱圈的構(gòu)成形式示意圖）。板拱：拱圈橫截面呈矩形實體截面，它橫向整體性較好、拱圈截面高度小、構(gòu)造簡單，但抵抗彎矩能力較差，一般用于垮工拱橋。1972年建成的四川九溪溝橋為石砌的板拱橋，跨徑達到116米,為目前世界上最大跨徑的石拱橋。肋拱：拱圈是由兩條或多條拱肋組成，肋與肋之間用橫

4、系梁相聯(lián)系，拱肋形狀可以是矩形、工字形、箱形或圓管形，它的抗彎能力較板拱為優(yōu)，用料較省，但制作較板拱復(fù)雜，多用于鋼筋混凝土拱橋或鋼拱橋。1960年建成的瑞典恩斯科洛夫約橋，跨徑為278米，為目前最大的鋼管拱橋。雙曲拱：60年代以后，在中國采用的一種拱式橋梁。它在橫向除有拱肋外，還有由拱波、拱板等構(gòu)成的小拱將整個拱圈聯(lián)結(jié)成整體，它在施工時可以將拱肋、拱波預(yù)制，安裝后再澆筑拱板，減輕吊裝重量，并可以不用拱架，或只需用簡單支架，為混凝土拱橋提供了一種新的結(jié)構(gòu)形式和簡便易行的施工方法。但需采取措施保證拱圈的整體性。1969年建成的河南省前河橋跨徑為150米，為目前跨徑最大的雙曲拱橋。箱形拱：橫截面可為

5、整體多室箱形或分離箱形?；炷粱蜾摻罨炷料湫喂耙部刹捎脽o支架施工。它的整體性、橫向穩(wěn)定性和抗扭性能都較雙曲拱的結(jié)構(gòu)為好，但在中、小跨徑時不如雙曲拱簡便和節(jié)省鋼材。1979年建成的南斯拉夫克拉克橋，跨徑為390米，是當(dāng)前世界上最大的鋼筋混凝土箱形拱橋。桁架拱：拱圈由桁架構(gòu)成，可做成桁肋拱或肩拱形式（圖5桁架拱的形式示意圖）。桁架拱的材料用量較經(jīng)濟，但桁架的某些桿件將承受拉力，故主要用在鋼拱橋或預(yù)應(yīng)力混凝土拱橋中。1976年建成的美國新河橋，跨徑為518米，為目前跨徑最大的鋼桁架拱橋。拱橋主拱圈沿橋跨方向的形狀，可以做成橫截面尺寸沿拱軸線不變的等截面拱，或者做成橫截面尺寸由拱腳向拱頂逐漸變化的變

6、截面拱。變截面拱能較好地適應(yīng)拱圈內(nèi)力的變化，用料較經(jīng)濟；等截面拱構(gòu)造簡單、施工方便，因而采用較普遍。主拱圈的拱軸線形狀，對拱圈截面的應(yīng)力大小將產(chǎn)生直接影響。一般盡量使拱軸線與荷載作用下的拱圈壓力線相吻合，以減小截面的彎矩值。當(dāng)不計拱圈彈性壓縮及其他因素的影響時，拱在均布荷載作用下的壓力線為拋物線；在由拱頂向拱腳按拱軸線形狀逐漸增大的分布荷載作用下，拱的壓力線將為懸鏈線；而圓弧線線形最簡單，利于施工。故這幾種線形成為拱橋中常用的拱軸線形狀。3.拱還可按拱上建筑的形式不同而分為實腹式拱和空腹式拱。實腹式拱是將主拱圈以上至橋面間的空間全部用填料填實，一般用于小跨徑的橋梁；空腹式拱則在主拱圈以上設(shè)有橫

7、橋向貫通的腹孔，一般用于中等以上跨徑的橋梁。趙州橋是現(xiàn)存修建最早的空腹式拱橋。在豎直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力。拱橋的支座則不但要承受豎直方向的力，還要承受水平方向的力。因此拱橋?qū)A(chǔ)與地基的要求比梁橋要高。下圖分別表示上承式拱橋（橋面在拱肋的上方）、中承式拱橋（橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱助下方）與下承式拱橋（橋面在拱肋下方）。僅供人、言行走的拱橋可以把橋面直接鋪在拱肋上。而通行現(xiàn)代交通工具的拱橋，橋面必須保持一定的平直度，不能直接鋪在曲線形的拱肋上，因此要通過立柱或吊桿將橋面間接支承在拱肋上三、斜拉橋：由主梁、斜向拉緊主梁的鋼纜索以及支承纜索的索塔等部分組成（圖9斜拉橋

8、形式示意圖）。斜拉橋的纜索張拉成直線形，整個結(jié)構(gòu)為幾何不變體，其剛度比懸索橋大。主梁同彈性支承上的連續(xù)梁的性能相似。斜拉橋的跨徑一般在梁橋和懸索橋之間。斜拉橋在構(gòu)造上有單塔或雙塔、單面布索或兩面布索、密索或少索等形式，索的布置也有不同的放射形式，塔、梁、墩之間較接或固接等也有多種類型。四、懸索橋又名吊橋，是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構(gòu)件的橋梁。懸索橋由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成（圖6懸索橋示意圖）。懸索橋的主要承重構(gòu)件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強度高的鋼材（鋼絲、鋼絞線、鋼纜等）制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強度，并具有用料省、自重輕的特點，因此懸索橋在各種體

9、系橋梁中的跨越能力最大，跨徑可以達到1000米以上。1981年建成的英國恒比爾懸索橋的跨徑為1410米，是目前世界上跨徑最大的橋梁。懸索橋的主要缺點是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動，需注意采取相應(yīng)的措施。按照橋面系的剛度大小，懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設(shè)加勁梁，因而剛度較小，在車輛荷載作用下，橋面將隨懸索形狀的改變而產(chǎn)生S形的變形，對行車不利，但它的構(gòu)造簡單，一般用作臨時性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強，剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結(jié)構(gòu)承受豎向荷載。除以上形式外，為增強懸索橋剛度，還可采用雙鏈式懸索橋和斜吊桿式懸索橋等形式，但構(gòu)造較復(fù)雜。橋面

10、支承在懸索（通常稱大攬）上的橋稱為懸索橋。英文為SuspensionBridge,是"懸掛的橋梁"之意，故也有譯作"吊橋"的。"吊橋"的懸掛系統(tǒng)大部分情況下用"索"做成，故譯作"懸索橋”，但個別情況下，"索”也有用剛性桿或鍵桿做成的，故譯作"懸索橋"不能涵蓋這一類用橋。和拱肋相反，懸索的截面只承受拉力。簡陋的只供人、畜行走用的懸索橋常把橋面直接鋪在懸索上。通行現(xiàn)代交通工具的懸索橋則不行，為了保持橋面具有一定的平直度，是將橋面用吊索掛在懸索上。和拱橋不同的是，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋

11、是剛性的，而作為承重結(jié)構(gòu)的懸索則是柔性的。為了避免在車輛駛過時，橋面隨著懸索一起變形，現(xiàn)代懸索橋一般均設(shè)有剛性梁（又稱加勁梁）。橋面鋪在剛性梁上，剛性梁吊在懸索上?，F(xiàn)代懸索橋的懸索一般均支承在兩個塔柱上。塔頂設(shè)有支承懸索的鞍形支座。承受很大拉力的懸索的端部通過錨碇固定在地基中，個別也有固定在剛性梁的端部者，稱為自錨式懸索橋。1 .梁式橋在豎直荷載作用下，梁的截面只承受彎矩，支座只承受豎直方向的力。它是一種使用最廣泛的橋梁型式。梁式橋又可分為簡支梁橋、連續(xù)梁橋和懸臂梁橋（圖1）。多孔梁橋的梁在橋墩上不連續(xù)白稱為簡支梁；在橋墩上連續(xù)的稱為連續(xù)梁；在橋墩上連續(xù)，在橋孔內(nèi)中斷，線路在橋孔內(nèi)過渡到另一根

12、梁上的稱為懸臂梁。支承在懸臂上的簡支梁稱為掛梁；伸出有懸臂的梁稱為錨梁。梁式橋的梁身可以做成實腹的，也可做為空腹的，空腹的稱為衍梁。2 .拱式橋由拱上建筑、拱圈和墩臺組成，。在豎直荷載作用下，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋主要承受壓力，拱橋的支座既要承受豎向力，又要承受水平力，因此拱式橋?qū)A(chǔ)與地基的要求比梁式橋要高。拱式橋接橋面位置可分為上承式拱橋、中承式拱橋和下承式拱橋。上承式拱橋的橋面在拱肋的上方；中承式拱橋的橋面一部分在拱肋上方，一部分在拱肋下方；下承式拱橋的橋面在拱肋下方。橋面一般通過即在拱腳處用一根稱為系桿的縱向水平受拉桿件將兩拱連接起來，以減輕地基承受的荷載。3 .懸索橋橋面支承在懸索（也稱大纜）上的橋叫懸索橋，又稱吊橋。它是以懸索跨過塔頂?shù)陌靶沃ё^固在兩岸的錨錠中，作為主要承重結(jié)構(gòu)（圖4）。在纜索上懸掛吊桿，橋面懸掛在吊桿上。由于這種橋可充分利用懸索鋼纜的高抗拉強度，具有用料省、自重輕的特點，是現(xiàn)在各種體系橋梁中能達到最大跨度