國(guó)外橋梁發(fā)展的動(dòng)向和趨勢(shì)

華北水利水電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)國(guó)外橋梁發(fā)展的動(dòng)向和趨勢(shì)---------------------------------------------------------------------------【摘要】：隨著公路建設(shè)的高潮，我國(guó)橋梁的技術(shù)也得到了飛速發(fā)展，但是不可否認(rèn)，很多發(fā)達(dá)國(guó)家橋梁技術(shù)的發(fā)展比我們?cè)鐜资?，了解那些發(fā)達(dá)國(guó)家橋梁發(fā)展的動(dòng)向和趨勢(shì)，對(duì)于指導(dǎo)我國(guó)目前橋梁的發(fā)展有很重要的意義?！娟P(guān)鍵詞】城市橋梁發(fā)展創(chuàng)新---------------------------------------------------------------------------跨徑不斷增大

目前，鋼梁、鋼拱的最大跨徑已超過(guò)500m，鋼斜拉橋?yàn)?90m，而鋼懸索橋達(dá)1990m。隨著跨江跨海的需要，鋼斜拉橋的跨徑將突破1000m，鋼懸索橋?qū)⒊^(guò)3000m。至于混凝土橋，梁橋的最大跨徑為270m，拱橋已達(dá)420m，斜拉橋?yàn)?30m。

2、橋型不斷豐富

本世紀(jì)50～60年代，橋梁技術(shù)經(jīng)歷了一次飛躍：混凝土梁橋懸臂平衡施工法、頂推法和拱橋無(wú)支架方法的出現(xiàn)，極大地提高了混凝土橋梁的競(jìng)爭(zhēng)能力；斜拉橋的涌現(xiàn)和崛起，展示了豐富多彩的內(nèi)容和極大的生命力；懸索橋采用鋼箱加勁梁，技術(shù)上出現(xiàn)新的突破。所有這一切，使橋梁技術(shù)得到空前的發(fā)展。

3、結(jié)構(gòu)不斷輕型化

懸索橋采用鋼箱加勁梁，斜拉橋在密索體系的基礎(chǔ)上采用開(kāi)口截面甚至是板，使梁的高跨比大大減少，非常輕穎；拱橋采用少箱甚至拱肋或桁架體系；梁橋采用長(zhǎng)懸臂、板件減薄等，這些都使橋梁上部結(jié)構(gòu)越來(lái)越輕型化。---------------------------------------------------------------------------以下分別就各種橋型，進(jìn)行簡(jiǎn)述。梁橋梁橋仍然是最常用的一種橋型，目前，國(guó)外跨徑在15m以下，用鋼筋混凝土梁橋；以上則用預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋；跨徑25-40m，往往用結(jié)合梁橋或預(yù)彎預(yù)應(yīng)力梁橋。從50年代德國(guó)首次采用平衡懸臂施工法修建跨徑114.2m的Worms橋以后，混凝土梁橋也用于大跨徑橋梁。最大的混凝土梁橋，國(guó)外是跨徑270m的巴拉圭Asuncion橋。

鋼梁橋一般用于大跨徑，尤其是桁架梁，用于特大跨徑。最大的鋼桁梁橋，是跨徑549m的加拿大魁北克橋，為懸臂梁橋，公鐵兩用。1、混凝土連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)橋有了快速發(fā)展。

交通運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，要求行車(chē)平順舒適，多伸縮縫的T型剛構(gòu)已經(jīng)不能滿足要求，因而連續(xù)梁和連續(xù)剛構(gòu)得到了迅速發(fā)展。

連續(xù)梁的不足之處是需用大噸位的盆式橡膠支座，養(yǎng)護(hù)工作量大。連續(xù)剛構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是梁保持連續(xù)，梁墩固結(jié)。既保持了連續(xù)梁行車(chē)平順舒適的優(yōu)點(diǎn)，又保持了T型剛構(gòu)不設(shè)支座減少養(yǎng)護(hù)工作量的優(yōu)點(diǎn)。2、預(yù)應(yīng)力應(yīng)用更加豐富和靈活

部分預(yù)應(yīng)力在公路橋梁中得到較廣泛的采用。不僅允許出現(xiàn)拉應(yīng)力，而且允許在極端荷載時(shí)出現(xiàn)開(kāi)裂。其優(yōu)點(diǎn)是，可以避免全預(yù)應(yīng)力時(shí)易出現(xiàn)的沿鋼束縱向開(kāi)裂及拱度過(guò)大；剛度較全預(yù)應(yīng)力為小，有利于抗震；并可充分利用鋼筋骨架，減少鋼束，節(jié)省用鋼量。

體外預(yù)應(yīng)力得到了應(yīng)用與發(fā)展。體外預(yù)應(yīng)力早在本世界20年代末就開(kāi)始應(yīng)用，70年代后應(yīng)用多了起來(lái)。體外配索，可以減小截面尺寸，減輕結(jié)構(gòu)恒載，提高構(gòu)件的施工質(zhì)量；力筋的線型更適合設(shè)計(jì)要求，其更換維修也較方便。加固橋梁時(shí)用體外索更是方便。著名的美國(guó)LongKey橋，跨徑36m，即是采用了體外索。

大噸位預(yù)應(yīng)力應(yīng)用增加?，F(xiàn)在不少橋梁中已采用每束500t的預(yù)應(yīng)力索。預(yù)應(yīng)力索一般平彎，錨固于箱梁腋上，可以減小板件的厚度，減輕自重，局部應(yīng)力也易于解決。

無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力得到了應(yīng)用與發(fā)展。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力在國(guó)外50年代中期廣泛用于建筑業(yè)，美國(guó)目前樓板中，99%采用現(xiàn)澆無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工方便，無(wú)需孔道壓漿，修復(fù)容易，可以減小截面高度；荷載作用下應(yīng)力幅度比有粘結(jié)的預(yù)應(yīng)力小，有利于抗疲勞和耐久性能。

雙預(yù)應(yīng)力，即除用預(yù)張拉預(yù)應(yīng)力外，還采用了預(yù)壓力筋，使梁的載面在預(yù)拉及預(yù)壓力筋作用下工作。簡(jiǎn)支梁雙預(yù)應(yīng)力梁端部的局部應(yīng)力較大，后來(lái)日本將預(yù)壓力筋設(shè)在離端部一定距離的上(4)在橫向中央設(shè)一個(gè)滑道，避免兩側(cè)滑道時(shí)必須兩側(cè)同步，特別適用于平曲線梁的頂推。

目前，頂推施工法不僅用于直線梁，而且用于豎曲線上的梁，以及平曲線上的梁。香港曾把頂推法成功地使用在處在切線、緩和曲線和R=430m圓曲線的梁上，把線形用最接近的圓曲線來(lái)模擬，其差值藉調(diào)整箱頂板的懸臂長(zhǎng)度來(lái)補(bǔ)償。同時(shí)因?yàn)槌叩牟煌?，箱梁腹板的高度也是變化的；在處?%縱坡和豎曲線的梁，則使板底保持同一個(gè)縱坡而改變箱高。因此，箱梁幾何尺寸、澆筑平臺(tái)的模板系統(tǒng)大為復(fù)雜，但勝利建成，為頂推法提供了新的經(jīng)驗(yàn)。

80年代，逐跨拼裝法在國(guó)外得到較多的應(yīng)用。美國(guó)LongKey橋101孔，每孔36m，用可移動(dòng)桁架，用浮吊將梁塊件放在桁架上就位，一次張拉，完成整孔，每周完成三孔。橋梁基礎(chǔ)基礎(chǔ)尤其是大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)，往往需要解決施工技術(shù)上的許多難點(diǎn)，也往往是控制整個(gè)橋梁工程進(jìn)度的關(guān)鍵工程，其費(fèi)用也占橋梁造價(jià)相當(dāng)大的比重。

近年來(lái)，國(guó)外都修建了不少跨越大江大河、甚至跨越海灣的深水基礎(chǔ)，取得了很大的成績(jī)與不少新經(jīng)驗(yàn)：大直徑鋼管樁、大直徑混凝土灌注樁和空心樁、復(fù)合基礎(chǔ)均得到較廣泛的采用，地下連續(xù)墻已開(kāi)始在橋梁基礎(chǔ)中采用，超大的沉井也已經(jīng)出現(xiàn)并順利設(shè)置或下沉。這一切都標(biāo)志著，橋梁基礎(chǔ)工程技術(shù)已取得了很大的發(fā)展。---------------------------------------------------------------------------下面按基礎(chǔ)的主要類(lèi)型進(jìn)行介紹。１、大直徑鋼管樁、柱

具有施工工藝簡(jiǎn)便、速度快，可沉入很深土層等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)發(fā)展很快，日本大量采用。

大直徑鋼管樁用作摩擦樁，經(jīng)歷兩個(gè)階段：初期一般在管內(nèi)澆筑混凝土，以防止鋼管的銹蝕。這樣做也會(huì)帶來(lái)一些不利影響：需在管內(nèi)取土，而對(duì)提高樁的承載能力作用不大；增大了樁的剛度，在地震時(shí)使樁頂受力增大；增加了施工難度與造價(jià)。

以后逐漸傾向于管內(nèi)不填混凝土，由于管內(nèi)土存在閉塞效應(yīng)，因此鋼管樁的承載能力比鋼管外壁土壤摩阻力要增大不少。而閉塞效應(yīng)的機(jī)理目前還不很清楚，因此往往通過(guò)靜載試驗(yàn)來(lái)確定其承載力。具體實(shí)例如，日本跨徑240m的濱名大橋每主墩采用49根直徑1.6m鋼管樁，組成水上承臺(tái)。

在沖刷深、復(fù)蓋層較薄時(shí)，往往將鋼管樁沉至巖面鉆孔嵌巖，成為管柱基礎(chǔ)。這時(shí)往往用混凝土填實(shí)。如日本主跨為220m及185m的內(nèi)海大橋，水中四個(gè)深水墩均采用直徑2m的鋼管柱基礎(chǔ)2、大直徑鉆孔灌注樁

大直徑灌注樁具有承載力大、剛度大、施工快、造價(jià)省的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外很多采用直徑2～4m的大直徑鉆孔樁；而且往往采用擴(kuò)孔方法，直徑可達(dá)3～4m，而在日本橫濱港橫斷大橋-跨徑460m的鋼斜拉橋的基礎(chǔ)中，將多柱基礎(chǔ)嵌巖擴(kuò)孔至直徑10m，是目前世界最大的嵌巖直徑。

在連續(xù)結(jié)構(gòu)、尤其是連拱或連續(xù)斜拉橋設(shè)計(jì)中，剛度起關(guān)鍵作用，以減少下部構(gòu)造的水平位移，減少由此引起的附加內(nèi)力。這時(shí)樁基水平向承載力不控制設(shè)計(jì)，而是剛度控制設(shè)計(jì)，大直徑灌注樁具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。3、沉井

沉井基礎(chǔ)承載能力大，剛度大，可以適用于深水，但體積龐大，隨著樁基的廣泛采用，沉井的應(yīng)用范圍有所減少。不過(guò)在特大跨徑的橋梁中，沉井仍為主要基礎(chǔ)型式之一。

在大跨徑橋梁的深水基礎(chǔ)中，底節(jié)多采用浮式鋼殼沉井，用雙壁空心結(jié)構(gòu)，浮運(yùn)至墩位，灌水落床，再澆筑混凝土，接高下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高。日本明石海峽大橋，最大施工水深60m，兩主塔分別采用直徑80m和78m、高70m和67m的浮式鋼殼沉井，壁厚12m，分為16個(gè)艙，是目前規(guī)模最大的橋梁沉井基礎(chǔ)。其特點(diǎn)是設(shè)置沉井，用大型抓斗挖泥船開(kāi)挖至海底支承地基，整平巖基，再用切削機(jī)磨平，然后設(shè)置沉井，在其周?chē)鷴伿M(jìn)行沖刷防護(hù)，最后沉井內(nèi)進(jìn)行水下混凝土施工。日本瀨戶(hù)大橋也用同樣方法施工。4、復(fù)合基礎(chǔ)

將樁或管柱與沉井組合的一種深水基礎(chǔ)。沉井下到一定深度，封底，然后鉆孔，將沉井內(nèi)的樁嵌巖，沉井封底與樁或柱共同受力。

其優(yōu)點(diǎn)是：

（1)可以降低承臺(tái)的高度。

（2)可提供樁的施工場(chǎng)地。

（3)適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適應(yīng)在巖面標(biāo)高差異很大以及落差較大的河流。

（4)沉井可作防撞設(shè)施，保護(hù)樁及墩身。

日本跨徑420m的公鐵兩用斜拉橋--柜石島橋3#墩巖面傾斜，水深近20m，采用46×29×30.5m鋼殼設(shè)置沉井與16根4m直徑的灌注樁組合的復(fù)合基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：RUGEP,BIRKC.非線性軌道-橋梁相互作用下橋面無(wú)縫線路縱向力研究[J].。計(jì)算機(jī)與結(jié)構(gòu)，2007YANBin,DAIGong-lian,ZHANGHua-ping.高速鐵路橋碴軌道的梁軌相互作用[J].。中南大學(xué)