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道路与桥梁工程概论论文-梁式桥院 （系）： 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 道路与桥梁工程概论论文 梁式桥摘要:梁式桥为桥梁的基本体系之一，是以受弯为主的主梁作为主要承重构件的桥梁。其制造和架设均比较方便，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例。梁式桥种类也很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标，一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。本文主要介绍了梁式桥的结构形式、施工和发展趋势。 1、 梁式桥的类型 梁式桥按不同的结构形式可以分为不同的类型：按上部结构的静力体系分：主要有简支梁桥，连续梁桥和悬臂梁桥；按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等；按截面型式分为：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等；按上部结构的材料分：有木梁桥、石梁桥、钢梁桥、钢筋混凝土梁桥、预应力混凝土梁桥以及用钢筋混凝土桥面板和钢梁构成的结合梁桥等。按主要承重结构的形式分：有实腹梁桥和桁架梁桥两大类。但实腹梁桥构造简单，制造与架设均较方便。这两种梁式桥的受力性质不同，实腹梁桥以用于预应力混凝土桥为主，而桁架梁桥则多用于钢桥。 下面简单介绍几种常用的桥梁结构： 1.1 连续梁桥 主梁若干孔为一联，在中间支点上连续通过，是超静定结构，最大正弯矩发生在跨中附近，而最大负弯矩（绝对值）发生在支点截面上。由于支点负弯矩的存在。可使跨中正弯矩比同跨的简支梁减少很多。以受均布荷载的三等跨连续梁为例，边孔最大正弯矩为3q/40，仅为简支梁桥的60，且弯矩分布也比较均匀。当跨度较大，恒载对总荷载的比值稍大时，采用连续梁可导致材料用量减少。连续梁桥更适合采用悬臂拼装和悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。由于它是超静定结构，一孔受到破坏时，邻孔可给予支持而不坠落，对修复与加固有利，而且刚度较大，抗震性能良好。为使连续梁桥的平面位置得到固定，且能将纵向水平力传给墩台，每一联必须设立一固定支座，其余为活动支座。现在公路桥为满足高速平稳行车的要求，常采用多孔一联，用以减少桥面伸缩缝的数目，而将伸缩量集中在桥的活动端，并设置完善的具有大变形量的伸缩缝装置。连续梁桥的缺点是，当地基发生差异沉降时，梁内要产生额外的附加内力，为此在设计中必须考虑在支座处设置顶梁与调整支座标高的装置。 1.2 悬臂梁桥 桥弯矩图中的零值弯矩点（反弯点）处设铰，从构造设计上使此处弯矩为零（铰只能承受剪力而不能受弯矩），当设铰的数目等于连续梁的超静定次数时，这就将超静定的连续梁桥变成静定的悬臂梁桥。其内力不因地基不均匀沉陷而变，故可适用于地质不良的地区，但仍具有支点负弯矩卸载的优点（减少跨中的正弯矩）。人为设铰能调整恒载内力沿跨长作有利的分布，铰的位置选在跨长0.20.3处，设跨度及荷载均和简支梁相同时，边孔的最大正弯矩仅q/12q/14，也比简支梁小得多，这对恒载占主要比例的公路桥和大跨桥梁是有利的。 悬臂梁桥的上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔（简称挂孔）组成，悬挂孔支承在悬臂上，用铰相联。常采用单悬臂梁桥和双悬臂梁桥两种型式。前者由三跨构成，中跨较大以满足通航（车）要求；后者可构成多跨的长大梁式桥。其中的锚固孔起平衡稳定作用，防止桥身绕悬臂的支点倾覆。在单悬臂梁桥中，如锚固孔过小而悬臂铰长时，则边孔的端支座将受到上拔力，此时需设置受拉力的支座或加平衡重，这往往要增加构造和施工的复杂性。悬臂梁桥也适合采用悬臂拼装或悬臂灌筑法施工。其缺点是：锚固孔一旦破坏，将株连悬挂孔和悬臂的倒塌；结构刚度不如连续梁大，而且桥面伸缩缝多，不利于高速平稳行车。 1.3 简支T型梁桥 T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t。 T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径，都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号4060号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。 预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。 目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/22/3。 预应力混凝土简支或“准连续”T形梁，建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。 1.4 连续刚构桥 连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方兴未艾。 连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁2、 桥梁施工 预应力钢筋混凝土梁式桥跨结构（包括简支、悬臂和连续体系）在各种类型的桥梁中所占比例最大，所以梁式桥梁也就成为桥梁施工中最常见的桥型。预应力钢筋混凝土桥梁的施工可分为就地施工和整体预制安装两大类。 整体预制安装是指桥跨结构在专门的预制场地制造后，运往工地进行整孔架设就位的一种施工方法。一般来说，预制安装法施工的优点是：上下部结构可平行施工，工期短；混凝土收缩徐变影响小，质量易于得到保证；有利于进行机械化、工业化生产。但是这种方法需要设置专门的预制场地和必要的运输、吊装设备。随着吊运设备能力的不断提高，预制工艺的不断完善，现在预制安装的施工方法已在国内外得到普遍采用。 就地施工是指桥跨结构在桥位上进行建筑的一种施工方法（包括整孔在脚手架或其它支架上和分段悬臂灌筑等）和就地拼装。就地施工无需预制场地，不需要大型吊运设备，但是存在这工期长、施工质量不如预制方法容易控制，混凝土收缩徐变引起的预应力损失大，以及施工中需要较多的模板、脚手和其它辅助设备等缺点。但对于一些非标准化设计的桥梁及大中跨度的桥梁，特别是对于悬臂和连续体系的桥梁、斜拉桥等，一般采用就地施工的方法。近年，移动模架原位浇筑法在常用跨度桥梁施工中也得到较为广泛的应用。 下面重点讲一下桥梁就地施工中目前常用的支架法、移动模架法和悬臂灌注法。 2.1 支架法 顾名思义，支架法就地灌注桥梁时，需要在梁下搭设支架来支撑模板、浇筑的钢筋混凝土以及其它施工荷载的重量。支架的型式之一就是脚手架，脚手架可采用钢管脚手架和常备式脚手架，如军用墩、军用梁、万能杆件、贝雷及其配件等。脚手架虽是桥梁施工中的临时性辅助结构，但对梁体的施工十分重要，脚手架要承受桥梁的大部分恒重，不但控制着梁体质量和精度，而且还影响到施工安全。因此，脚手架要符合严格的要求。2.2移动模架施工方法 移动模架是一种自带模板可在桥位间自行移位，逐孔完成箱梁现浇施工的大型制梁设备。该设备相当于提供了一个移动的空中制梁平台，箱梁的钢筋绑扎、混凝土浇筑和养护、预应力张拉等作业均在移动模架上进行。箱梁在原位现浇完成后，无须进行体系转换，施工操作便于准工厂化管理。移动模架在完成1孔梁的施工后，依靠自身带有的动力设备，滑移至下一桥跨。具体过程是移动模架下落脱模，吊挂外肋携带的外模横向开启使其能够通过桥墩，模架结构纵向前移过孔到达下一施工位，吊挂外肋携带或横梁支撑的外模横向合拢再次形成施工平台，开始下一孔施工。 2.3悬臂灌注法原理悬臂灌注法又称无支架平衡伸臂法或挂蓝法。它是以已建成的墩顶节段（0号块）为起点，通过挂蓝的前移对称地向两侧跨中逐段灌注混凝土，并施加预应力使其与已完成梁段连成整体的悬出循环作业方法。悬臂法施工可在预应力混凝土悬臂梁桥、T型连续刚构、连续梁桥和其它类型的桥梁上使用。 悬臂法施工中桥墩顶部的梁体块体（统常称为0号块），因混凝土体积大，一般都要就地灌筑，同时为了拼装挂蓝，往往对悬臂根部节段（即1号段）也与0号块一同就地灌筑，为支撑这部分重量，就要在桥墩两侧搭设临时支承托架。当桥墩较低时，托架可支承在桥墩承台或地基上，桥墩较高时，则可利用桥墩锚设托架。0号段钢筋、预应力管道十分密集，预埋件多，混凝土灌注难度大，施工难度大，必须制订详尽的工艺细则，搞好培训和交底。 3、 桥梁的发展趋势中国桥梁界专家们曾预言：21世纪世界桥梁将实现新型、大跨、轻质、灵敏和美观的国际桥梁发展新目标。 3.1桥梁结构形式多彩多姿 迄今为止，古今中外所有的桥梁均按照构造和受力体系分类，大致可分为8种：刚架桥、拱桥、系杆拱桥、简支梁桥、连续梁桥、T构桥、斜拉桥、悬索桥。如中国古桥赵州桥、各种石拱桥、混凝土拱桥、钢管拱桥均属拱桥类；南京长江大桥、九江长江大桥、杭州钱江二桥等属连续梁桥类；美国旧金山的金门大桥、中国西陵长江大桥、汕头海湾大桥均属悬索吊桥；武汉长江二桥、芜湖长江大桥、宜昌夷陵长江大桥等均属斜拉桥类。21世纪，随着高强度钢、玻璃钢、铝合金、碳纤维等太空轻质材料的大量启用，桥梁建筑的主要材料将不断更新，桥梁结构的形式将呈现出多样化发展格局。 3.2新型材料擎起大跨、轻质桥梁 据有关桥梁专家介绍，21世纪的桥梁主材将采用高强度、高韧性钢材和抑振合金材料。日本明石海峡大桥的加劲梁采用780兆帕焊接时低预热型新型高强度钢板，使其桥梁主跨设计刷新了20世纪的最大跨记录，达到1990米。21世纪钢桁连续梁将大量采用高强度低预热型焊接用钢板，大线能量焊接用钢板、高韧性钢板、抗层状撕裂型钢板、异形钢板、耐候钢及镀锌钢板、抑振厚板、玻璃钢、抑振合金材料，不仅可有效地增大钢桁梁桥的桥跨，而且能有效地降低梁体自重，实现大跨、轻质目标。高强度混凝土是桥梁建设必不可少的主材料之一，21世纪的混凝土材料将加入来亚纳米、水溶性聚合物、有机纤维以不断提高强度与耐久性。桥梁建设将广泛运用环保型混凝土，桥梁的韧性、耐久性及强度将得以有效地提高。 3.3桥灵路畅与环保相得益彰 21世纪建成的新型大桥将“头脑”灵活，“感觉”敏捷，计算机系统和传感器系统将可以感知风力、气温状况，同时可随时得到并反映出大桥的承载情况、交通状况，桥面还将设有路径传感器，客车无人驾驶时不会偏离车道并能顺利通过大桥。自动收费装置将阻截“逃票”车辆，交费足额才可放行。桥体内的传感器可测出大桥各部位的危险及潜在故障，并及时发出警报。严寒冬季桥墩上的自动加热系统将启动吸收地热，将地热传向桥面融化冰雪；超载汽车、列车通过大桥之前，会被装在桥头的传感器感测出来，及时传感到智能装置，桥头放行栅栏将自动关闭，以防桥梁超载发生危险。21世纪的世界，将成为造福人类，代表社会进步与高度文明的标志性建筑。 参考文献： 桥梁工程罗旗帜 华南理工大学出版社，2006桥梁工程 邵旭东 北京人民交通出版社，2004 桥梁工程 周水兴 重庆出版社，2011 城市桥梁工程 张明君 中国建筑工业出版社，2000 大跨度桥梁施工控制 徐君兰 北京人民交通出版社，2000 中国大跨径公路桥梁的技术发展特征及趋势中国公路学会桥梁和结构工程学会