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1 桥梁是人类征服宇宙空间的伟大象征。徐徐落日下太平洋中金门大桥金色的桁架线条或者加拉比高架桥高耸深谷的弧线总让人心中充满惊叹和对建造者的建筑艺术的崇敬。它们是人们排除所有障碍,追求更美好、更自由的世界的永久印证。它们的设计和施工方案构思如梦如幻。但仅有梦想和决心还不够。所有的自然界的外力和重力必须用数学精确表述,并运用恰当的材料以合适的方式来承受。这需要艺术家的灵感和工匠的巧妙技术。
2 关于材料和结构行为的科学知识得到了极大的扩展,计算技术也能够很快地处理不同领域的复杂理论。在过去的十年中,工程师实际上已在桥梁设计和施工方法上进行了彻底革新。这种进步适用于大、中、小跨度的桥梁。
3 对于永久性桥梁,常用的建材是钢材和混凝土。许多不同类型的桥梁均用这些材料(或单独使用或结合使用)建成,木材可应用于临时性的水上结构,水面线以下的构件(尤其是木桩)或次要公路上的短跨桥梁结构中。在美国也建造了一些小跨试验性铝桥。
4 桥梁的组成可以说主要由上部结构和下部结构组成。这种划分主要是为了方便。在很多桥梁中,根本不存在明显的分界线。
5 下部结构主要由桥台(通常在桥梁的端部)和桥墩(在桥台中间)组成。桥墩和桥台通常支承在独立修建的基础上,例如:混凝土扩大基础或群桩基础。基础也是下部结构的一部分。偶尔桥梁结构中也采用桩柱(排架)式基础,此时桩延伸到水面线以上,在顶端做桩帽,上部结构则直接支承在其上。这些桩排通常采用相同的形式作为又长又低的水上跨接的一部分。
6 近年来,大、中、小跨桥梁的分界线一定程度上不像先前那样明显了。目前,许多工程师认为跨度在20至100英尺(6.1到30.5米)的桥梁是小桥,而且对此类跨度的桥梁也已开发了很多标准设计,使设计更经济。在现代桥梁工程实践中,中桥的跨度最高可达400英尺(121.9米),具体划分标准与具体结构和材料有关。大跨桥梁的跨度则可达到4000英尺(1219.2米)或更大,但净跨度超过1000英尺(304.8米)的桥梁较少见。
7 桥梁也可分为上承式和下承式两种类型。在上承式桥梁中,线路在支承结构的上面,也就是说,上部结构的承载构件在线路的下面。在下承式桥梁中,如下承式钢桁梁桥,线路穿过上部结构的构件。上承式的桥梁占大多数:它们外观整洁,视野开阔,远期交通加宽容易实现。
8 小跨混凝土桥梁包括现浇钢筋混凝土T梁桥(或板)、单跨预应力梁桥(包括预制预应力工字形梁或箱梁及现浇桥面板)和现浇箱梁。
9 中等跨度和大跨度桥梁的设计总是力求最佳地适应当地条件,结果形成了种类繁多的桥梁,它们或在基本设计原则或在设计细节上相区别。
10 以下几段中对钢桥的一般分类作简要介绍。
11 梁桥基本分为两类:板梁桥和箱梁桥。板梁桥在美国常用于中等跨度的桥梁,通常是连续结构,在墩处梁最高而跨中最小。板梁桥通常采用工字形截面。以线形布置以支承纵梁、横梁和通常现浇的混凝土面板。主梁在工厂预制时采用焊接,现场连接多采用高强螺栓。焊接钢箱梁和钢板梁类似,只是断面形式不同。
12 偶尔也采用刚架桥,通常用于跨度在75~1000英尺(22.9到30.5米)的情况,也用于立交桥。
13 在不能设中间墩且有较好的岩石支承拱座处很大的推力时,可采用大跨度拱桥。拱桥的一个变种是系杆拱桥,在此结构中,支承路面的水平系杆承受了拱中的水平推力。
14 斜拉桥通常用于200~500米的跨度,它是处于连续箱梁桥和悬索桥之间的过渡桥型。在桥面上方设置缆索,与索塔相连,则可不设中间墩,因而增加跨度,便于通航。因为斜拉索的阻尼效应,斜拉桥与悬索桥相比,不易产生风激振荡。
15 悬索桥通常用于很大跨径的桥梁或用于不能修建中间墩的小跨桥梁。韦拉扎诺桥就是一例,它建成于1964年,造价3.05亿美元的,跨度4260英尺(1298.5米),跨越纽约港的入海口,连接斯塔腾岛和布鲁克林区。混凝土桥几乎和钢桥一样多种多样。