鋼橋的主要結構形式與受力特點

第二節(jié)鋼橋的主要結構形式與受力特點鋼橋的主要結構形式鋼橋根據(jù)主要承重結構的受力體系可以分為：梁式橋(girderbridge)拱橋(archbridge)剛構橋（framebridge)斜拉橋(cable-stayedbridge)懸索橋(suspensionbridge)混合體系橋梁(hybridstructurebridge)一、梁式橋(girderbridge)梁式橋在豎直荷載作用下，主梁的截面只有彎矩和剪力，不產(chǎn)生軸力，支座只承受豎直方向的力，不承受水平力。多孔梁橋的梁在橋墩上不連續(xù)的稱為簡支梁橋(simplysupportedbridge)。在橋墩上連續(xù)的稱為連續(xù)梁橋(continuousbridge)。在橋墩連續(xù)，在橋孔內(nèi)中斷，線路在橋孔內(nèi)過渡到另一根梁上的稱為懸臂梁橋(cantileverbridge)。支承在懸臂上的簡支梁稱為掛梁

(hangerspan)；伸出有懸

臂的梁稱為錨梁(anchorspan)；

梁式橋的梁身可以做成實腹的，也可以做成空腹的。鋼梁式橋按主梁形式還可以分為：鋼板梁橋(steelplategirderbridge)鋼箱梁橋(steelboxgirderbridge)鋼桁梁橋(steeltrussgirderbridge)目前梁式橋最大跨度的是1917年建成的加拿大魁北克公路鐵路兩用懸臂鋼桁梁橋，跨度達到548.8m。鋼板梁橋史密斯大道高橋（TheSmithAvenueHighBridge），是一座兩車道的街道跨河鋼板梁橋。原橋建于1895年，在1905年被一場風暴摧毀。最南端的五跨曾被重建。由于年久失修，舊橋在1985年被拆除。。

一座新的大橋于1987年建成通車大橋全長844.2m，兩個主拱跨度各為158.5m，橋梁寬度為16.5m。通航孔航道寬度為64m，從梁底到水面凈空45.4m，橋面到水面高48.8m。

鋼箱梁橋

鋼箱梁崇啟大橋全長52公里，其中上海段接線道路長28.52公里，長江大橋長2.48公里，江蘇段長江大橋長4.67公里，接線道路長18.52公里。全線設計雙向6車道，大橋于2008年8月1日奠基，12月26日上海段正式開工建設，2009年2月28日江蘇段開工建設，于2011年12月24日建成通車。鋼桁梁橋橋永寧黃河河特大橋橋是新建建鐵路工工程中跨跨越黃黃河的一座單單線鐵路路鋼桁梁橋橋，全長3942.08m，孔跨布布置為2孔32m+4孔24m+38孔32m單線簡支支T梁、18孔48m單線簡支支箱梁、、13孔96m簡支鋼鋼桁結結合梁梁、5孔48m單線簡簡支箱箱梁、、4孔32m單線簡簡支T梁。二、拱拱橋拱橋是是以曲線形形拱作為主主體結結構的的橋梁梁，具具有外形美美觀、受力合合理、跨越能能力大大、適用范范圍廣廣等諸多多優(yōu)點點，在在鋼橋橋、混混凝土土橋、、污工工橋梁梁以及及鋼與與混凝凝土組組合結結構橋橋梁中中都得得到廣廣泛應應用。。拱不僅僅外形形與梁梁不同同，受受力與與梁也也有很很大的的區(qū)別別。拱橋在在受力力上最最大的的區(qū)別是，在在豎向向荷載載作用用下，，在拱拱的兩兩端支支承處處除有有豎向反反力外，還還有水平推推力，使得得拱內(nèi)內(nèi)彎矩矩和剪剪力大大大減減小，，主要要以受受壓為為主。。如果拱拱橋不不能充充分承承受兩兩端支支承處處的水水平力力，拱拱腳不不僅會會產(chǎn)生生很大大的位位移，，而且且拱內(nèi)內(nèi)產(chǎn)生生很大大的彎彎矩，，不能能充分分發(fā)揮揮拱的的優(yōu)勢勢。拱橋可可以采采用兩種方方法來承受受兩端端支承承處的的水平平力：：一種是是設置置堅固固的基礎，水平平力由由基礎礎承受受，拱拱為有有推力力拱，，適用用于地地基良良好的的橋位位;另一種種是在在拱的的兩端端設置置拉索索或者者梁(稱為系桿或系梁梁)等，使使得水水平力力互相相平衡衡，拱拱為無無推力力拱，，也稱稱為系系桿拱拱，適適用于于地基基較差差的橋橋位。。推力拱拱系桿拱拱僅供人人、畜畜行走走的拱拱橋可可以把把橋面面直接接鋪在在拱肋肋上。。而通通行現(xiàn)現(xiàn)代交交通工工具的的拱橋橋，橋橋面必必須保保持一一定的的平直直度，，不能能直接接鋪在在曲線線形的的拱肋肋上。。因此此要通通過立立柱或或吊桿桿將橋橋面間間接支支承在在拱肋肋上。。由此此分為為上承式式拱橋橋(橋面在在拱肋肋的上上方)、中承式式拱橋橋(橋面一一部分分在拱拱肋上上方、、一部部分在在拱肋肋下方方)和下承式式拱橋橋(橋面在在拱肋肋下方方)。朝天門門長江江大橋橋工程全全長4.881公里，，由主主橋、、東西西引橋橋及黃黃桷灣灣、彈彈子石石、對對山、、五里里店等等4座立交交組成成。其中，，大橋橋主體體工程程全長長1741米，主主橋為為932米，有有兩座座主墩墩，主主跨達達552米。建建成后后的大大橋，，分為為上下兩兩層。上層層為雙雙向六六車道道，行行人可可經(jīng)兩兩側人人行道道上橋橋；下下層則則是雙雙向輕輕軌軌軌道，，并在在兩側側預留了2個車行行道，，可保保證今今后大大橋車車流量量增大大時的的需求求。三、剛剛構橋橋梁體與與橋墩墩或橋橋臺連為一一體者，稱稱為剛剛構橋橋。剛剛構橋橋的受受力兼有梁橋與與拱橋橋的一一些特特點，，主要要承重重結構構為偏心受受壓和受彎。目前鋼鋼剛構構橋的的最大跨跨度是1972年建成成的意意大利利斯法法拉薩薩橋。。跨度度達到到376m；我國國1976年建成成的陜陜西安安康江江漢大大橋，，跨徑徑達到到176m,為我國國鋼斜腿腿剛構構橋之之首。1972年意大大利建建成的的斯法法拉沙沙橋，，跨徑徑達376米，是是目前前世界界上跨徑最最大的的鋼斜斜腿剛剛架橋橋。與門式式剛架架相比比，斜斜腿剛剛架的的腿是是斜置的，兩兩腿和和梁中中部的的軸線線大致致呈拱形，這樣樣，斜斜腿和和梁所所受的的彎矩比同跨跨度的的門式式剛架架顯著著減小，而軸軸向壓壓力有有所增增加。。同上承承式魁魁橋相相比，，這種種橋不需要要拱上上結構構，構件件數(shù)目目較少少;當橋面面較窄窄(如單線線鐵路路橋)而跨度度較大大時，，可將將其斜斜腿在在橋的的橫向向放坡坡，以以保證證橋的的橫向向穩(wěn)定定。意大利利的斯斯法拉拉沙橋橋雖己己建成成近40年，但但其簡簡潔明明快的的橋型型，其其梁的的底緣緣線呈呈現(xiàn)的的微彎彎曲線線表現(xiàn)現(xiàn)著剛剛里有有柔，，特別別是至至今仍仍保持持的同同橋型型世界界第一一的跨跨徑。。安康漢漢江橋橋位于陜陜西省省安康康水電電站的的專用用線上上，主主跨為為176米斜腿腿剛構構，在在目前前世界界上同同類型型的鐵路鋼鋼橋中，跨跨度領領先。。本橋橋附近近河段段順直直，平平時河河面寬寬約180米，水水深13米左右右，水水流平平穩(wěn)。。四、斜斜拉橋橋斜拉橋橋是將將梁用用若干干根斜斜拉索索拉在在索塔塔上的的結構構形式式.斜拉索索不僅僅為梁梁提供供彈性支支承，而目目其水水平分分力對對梁產(chǎn)產(chǎn)生很很大的的軸力。汛期洪洪水來來勢洶洶涌，，水位位猛漲漲暴落落，河河床沖沖淤嚴嚴重，，覆蓋蓋層很很不穩(wěn)穩(wěn)定。。橋址址位于于漢江江上游游峽谷谷，兩兩岸陡陡峻，，河床床斷面面呈梯梯形。。初步設設計提出三三個橋橋式方方案進進行比比選：：第一方案主跨采用64＋192＋64米鋼斜腿剛剛構，全長長521.95米，橋墩均均在岸上，，明挖基礎礎，墩身最最高約60米；第二方案主跨為64＋112＋64米鋼橋，中中跨為112米柔性拱剛剛性桁梁組組合體系，，全長528.50米，有深水水橋墩2個，墩身最最高約7l米；第三方案主跨用64米＋3×80米三跨連續(xù)續(xù)＋64米鋼桁梁，，全長532.08米，有深水水橋墩3個，墩身最最高約79米。三個方案相相比，第一方案不不僅用鋼量量省，造價價較低，而而且可避免免修建深水水基礎及70米以上的高高墩，因此此作為推薦薦方案。斜拉橋可以以通過調(diào)整斜拉索的初初始索力達達到調(diào)整主主梁彎矩，，橋面標高高和提高索索及橋梁整整體剛度的的目的.設計中可以以根據(jù)受力力需要計算算確定斜拉拉索的初始始索力，施施工中通過過施工控制調(diào)整索力，，使之達到到設計值。。斜拉橋是一一種高次超超靜定結構構，索力控制較為困難，，是設計和和施工的一一個關鍵問問題。南京長江第第二大橋位于南京長長江大橋下下游11公里處，于于2001年3月建成通車車。整個大橋由由南汊橋、、八封洲（（長江中第第三大島））公路連接接線、北汊汊橋組成，，二橋一路路，全長12.571公里。其中，南汊橋為鋼箱梁斜斜拉橋，是是大橋的關關鍵性和標標志性項目目，橋長2938米，主跨徑徑628米，在世界界上排名第第三。前兩兩位為日本本多多羅大大橋（主跨跨890米）和法國國諾曼蒂大大橋（主跨跨856米）。北汊橋為預應力連連續(xù)梁橋，，橋長2212米，主跨徑徑165米，居國內(nèi)內(nèi)領先水平平。南汊橋南岸岸建有二橋橋公園，設設橋梁展示示館。公園園還特設觀觀光電梯，，可達橋面面觀光步道道，也可通通過橋肚下下全透明回回廊橫穿二二橋。勝利黃河大大橋是我國修建建的第一座座鋼斜拉橋橋，位于墾墾利縣城東東北側。大橋全長2817.46米，由主橋橋、南北引引橋組成。。主橋為5孔跨徑，主主橋長682米，為新型型鋼箱斜拉拉索橋結構構，用57段鋼箱梁連連接而成，，為連續(xù)雙箱正正交異性板板鋼斜拉橋橋，引橋為跨跨徑30米預應力混混凝土箱梁梁，橋面寬寬19.5米。橋兩端端為造型優(yōu)優(yōu)雅的橋頭頭堡和花園園式綠化帶帶。橋面支承于于懸索或用用吊索掛在在懸索(通常稱主纜)上的橋稱為為懸索橋。。也被稱為為吊橋。和和拱肋相反反，懸索的的截面只承受拉力力。只供人、畜畜行走用的的簡陋懸索索橋常把橋橋面直接鋪鋪在懸索上上。通行現(xiàn)代交交通工具的的懸索橋，，為了保持持橋面具有有一定的平直度，將橋面用用吊索掛在在懸索上。。和拱橋不不同的是:作為承重結結構的拱肋肋是剛性的的，而作為為承重結構構的懸索則則是柔性的。五、懸索橋橋為了避免在在車輛駛過過時橋面隨隨著懸索一一起變形，，現(xiàn)代懸索索橋一般均均設有剛性性梁(又稱加勁梁，stiffening)。橋面設在在剛性梁上上，剛性梁梁吊在懸索索上?，F(xiàn)代懸索橋橋的懸索一一般均支承承在兩個索塔上。塔頂設設有支承懸懸索的鞍形支座。承受很大拉拉力的懸索索的端部通通過錨旋固固定在地基基中，為地錨式懸索索橋。也有將懸懸索固定在在剛性梁端端部的情況況，稱為自錨式懸索索橋。橋型方案為為鋼桁加勁梁梁單跨懸索索橋，矮寨特大大懸索橋全全跨1073.65m，懸索橋的的主跨為1176m。該橋跨越越矮寨大峽峽谷，主跨跨居世界第第3、亞洲第1。渝湘高速速于2012年3月31日正式通車車。矮寨特大懸懸索橋位于湖南湘湘西。矮寨寨懸索橋橋橋距吉首市市區(qū)約20公里，跨越越矮寨鎮(zhèn)附附近的山谷谷，德夯河河流經(jīng)谷底底，橋面設設計標高與與地面高差差達330米左右。四渡河特大大橋位于湖北省省恩施市巴巴東縣野三三關鎮(zhèn)四渡渡河，大橋橋主跨900米，橋面與峽谷谷谷底高差差達560米，相當于200層樓高，是是目前國內(nèi)內(nèi)在深山峽峽谷里修建建的最大跨跨度懸索橋橋。大橋全長1365米，由長1105米的大橋和和長228.9米的路基組組成。其中中大橋為四四渡河特大大橋，跨徑徑布置為900+5×40米，主跨為為900米單跨雙鉸鋼鋼桁架加勁勁梁懸索橋橋。享有“世界第一高高橋”美譽！六、組合體體系橋梁承重結構系系由兩種或或多種結構形形式組合而成的橋梁梁稱為混合合體系橋梁梁。實腹梁與桁桁架的組合合梁與拱的組組合梁與懸吊系系統(tǒng)的組合合梁與拱的組組合梁與斜拉索索的組合懸索與斜拉拉索的組合合鋼橋的主要要優(yōu)點(1)高強勻質(zhì)材材料:鋼材是一種種抗拉、抗壓、抗抗剪強度高高的勻質(zhì)材料，承受受拉、壓、、彎、剪均均可。并且且與混凝土土等材料相相比自重小(通常用重量量強度比來來一表示兩兩種材料在在結構意義義上的相對對輕重)，所以鋼橋橋具有很大大的跨越能能力。橋梁梁跨度非常常大、荷載載非常重，，采用別的的材料來造造橋將遇到到困難時，，一般采用用鋼橋。鋼鋼材可加工性能能好，可用于復復雜橋型和和