梁式橋拱式橋懸索橋與斜拉橋的對(duì)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(jì)算方法以及主要施工工藝五個(gè)方面對(duì)梁式橋、拱式橋、懸索橋與斜拉橋進(jìn)行對(duì)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(shí)腹梁或者是桁架梁（空腹梁）。實(shí)腹梁外形簡(jiǎn)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(shí)腹梁在材料利用上不夠經(jīng)濟(jì)。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(qiáng)度，但桁架梁的構(gòu)造復(fù)雜、制造費(fèi)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(guò)去也曾用木材制作桁架梁，因耐久性差，現(xiàn)很少使用。實(shí)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(shí)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(wú)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(duì)橋梁的沖擊增強(qiáng)，對(duì)行車不利。拱頂錢的構(gòu)造和維護(hù)也較復(fù)雜。因此，三錢拱除有時(shí)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(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)整體剛度較三校拱為好，維護(hù)也較三錢拱容易，而支座沉降等產(chǎn)生的附加內(nèi)力較無(wú)錢拱為小，因此在地基條件較差和不

3、宜修建無(wú)錢拱的地方，可采用兩校拱橋。（3） .無(wú)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(jiǎn)單，施工方便，因此無(wú)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(shí)體截面，它橫向整體性較好、拱圈截面高度小、構(gòu)造簡(jiǎn)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?yàn)槭龅陌骞皹颍鐝竭_(dá)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(guó)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(gè)拱圈聯(lián)結(jié)成整體，它在施工時(shí)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(jiǎn)單支架，為混凝土拱橋提供了一種新的結(jié)構(gòu)形式和簡(jiǎn)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(wú)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(shí)不如雙曲拱簡(jiǎn)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(jì)，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(guó)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(jì)；等截面拱構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工方便，因而采用較普遍。主拱圈的拱軸線形狀，對(duì)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(jì)拱圈彈性壓縮及其他因素的影響時(shí)，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(jiǎn)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(shí)腹式拱和空腹式拱。實(shí)腹式拱是將主拱圈以上至橋面間的空間全部用填料填實(shí)，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(guò)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(gè)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(qiáng)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(qiáng)度，并具有用料省、自重輕的特點(diǎn)，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(dá)到1000米以上。1981年建成的英國(guó)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(diǎn)是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動(dòng)，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(duì)行車不利，但它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般用作臨時(shí)性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強(qiáng)，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(qiáng)懸索橋剛度，還可采用雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蚝托钡鯒U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(gè)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(jiǎn)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(guò)時(shí)，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(gè)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(guò)錨碇固定在地基中，個(gè)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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)渡到另一根

12、梁上的稱為懸臂梁。支承在懸臂上的簡(jiǎn)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(shí)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(tái)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(guò)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(lái)，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(guò)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(qiáng)度，具有用料省、自重輕的特點(diǎn)，是現(xiàn)在各種體系橋梁中能達(dá)到最大跨度