钢桥的主要结构形式与受力特点解析

混合体系桥梁(hybrid structure bridge)
一、梁式桥(GIRDER BRIDGE)

梁式桥在竖直荷载作用下，主梁的截面只有弯矩和 剪力，不产生轴力，支座只承受竖直方向的力，不 承受水平力。 多孔梁桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁桥(simply supported bridge)。
二、拱桥

拱桥是以曲线形拱作为
主体结构的桥梁，具有 外形美观、受力合理、 跨越能力大、适用范围 广等诸多优点，在钢桥、
混凝土桥、污工桥梁以
及钢与混凝土组合结构 桥梁中都得到广泛应用。



拱不仅外形与梁不同，受力与梁也有 很大的区别。 拱桥在受力上最大的区别是，在竖向 荷载作用下，在拱的两端支承处除有 竖向反力外，还有水平推力，使得拱 内弯矩和剪力大大减小，主要以受压 为主。 如果拱桥不能充分承受两端支承处的 水平力，拱脚不仅会产生很大的位移， 而且拱内产生很大的弯矩，不能充分 发挥拱的优势。
钢梁式桥按主梁形式还可以分为：

钢板梁桥(steel plate girder bridge)


钢箱梁桥(steel box girder bridge)
钢桁梁桥(steel truss girder bridge)
目前梁式桥最大跨度的是1917年建成的加拿大魁北克公路铁路
两用悬臂钢桁梁桥，跨度达到548. 8 m。
与门式刚架相比，斜腿刚架的腿是斜臵的，两腿和梁中部的轴线 大致呈拱形，这样，斜腿和梁所受的弯矩比同跨度的门式刚架显 著减小，而轴向压力有所增加。 同上承式魁桥相比，这种桥不需要拱上结构，构件数目较少;当桥 面较窄(如单线铁路桥)而跨度较大时，可将其斜腿在桥的横向放 坡，以保证桥的横向稳定。 意大利的斯法拉沙桥虽己建成近40年，但其简洁明快的桥型，其 梁的底缘线呈现的微弯曲线表现着刚里有柔，特别是至今仍保持 的同桥型世界第一的跨径。
三、刚构桥


梁体与桥墩或桥台连为一体者，称为刚构桥。刚构桥的 受力兼有梁桥与拱桥的一些特点，主要承重结构为偏心 受压和受弯。 目前钢刚构桥的最大跨度是1972年建成的意大利斯法拉 萨桥。跨度达到376m；我国1976年建成的陕西安康江汉 大桥，跨径达到176 m,为我国钢斜腿刚构桥之首。

1972年意大利建成的 斯法拉沙桥，跨径达 376米，是目前世界上 跨径最大的钢斜腿刚架 桥。
主拱跨度各为158.5m，桥梁宽度为16.5m。通航孔航道宽度
为64m，从梁底到水面净空45.4m，桥面到水面高48.8m。
钢箱梁桥

钢箱梁崇启大桥全长52公里，其中上海段接线道路长28.52
公里，长江大桥长2.48公里，江苏段长江大桥长4.67公里，接 线道路长18.52公里。全线设计双向6车道，大桥于2008年8 月1日奠基，12月26日上海段正式开工建设，2009年2月28日 江苏段开工建设，于2011年12月24日建成通车。
汛期洪水来势汹涌，水位猛涨暴落，河床冲淤严重，覆盖层 很不稳定。桥址位于汉江上游峡谷，两岸陡峻，河床断面呈 梯形。初步设计提出三个桥式方案进行比选： 第一方案主跨采用64＋192＋64米钢斜腿刚构，全长521.95 米，桥墩均在岸上，明挖基础，墩身最高约60米； 第二方案主跨为64＋112＋64米钢桥，中跨为112米柔性拱刚 性桁梁组合体系，全长528.50米，有深水桥墩2个，墩身最高 约7l米； 第三方案主跨用64米＋3×80米三跨连续＋64米钢桁梁，全 长532.08米，有深水桥墩3个，墩身最高约79米。 三个方案相比，第一方案不仅用钢量省，造价较低，而且可 避免修建深水基础及70米以上的高墩，因此作为推荐方案。
拱桥可以采用两种方法来承受两端支承处的水平力： 一种是设臵坚固的基础，水平力由基础承受，拱为有推 力拱，适用于地基良好的桥位; 另一种是在拱的两端设臵拉索或者梁(称为系杆或系梁) 等，使得水平力互相平衡，拱为无推力拱，也称为系杆 拱，适用于地基较差的桥位。
推力拱
系杆拱

仅供人、畜行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。而 通行现代交通工具的拱桥，桥面必须保持一定的平直度， 不能直接铺在曲线形的拱肋上。因此要通过立柱或吊杆 将桥面间接支承在拱肋上。由此分为上承式拱桥(桥面在 拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方、一部 分在拱肋下方)和下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。
第二节 钢桥的主要结构形式与受力特点
钢桥的主要结构形式
钢桥根据主要承重结构的受力体系可以分为：

梁式桥(girder bridge) 拱桥(arch bridge) 刚构桥（frame bridge)
斜拉桥(cable-stayed bridge)
悬索桥(suspension bridge)

朝天门长江大桥 工程全长4.881公里， 由主桥、东西引桥 及黄桷湾、弹子石、 对山、五里店等4座 立交组成。
其中，大桥主体工程全长1741米，主桥为932米，有两座主墩， 主跨达552米。建成后的大桥，分为上下两层。上层为双向六 车道，行人可经两侧人行道上桥；下层则是双向轻轨轨道，并 在两侧预留了2个车行道，可保证今后大桥车流量增大时的需 求。
在桥墩上连续的称为连续梁桥(continuous bridge)。

在桥墩连续，在桥孔内中断，线路在桥孔内过渡到另一 根梁上的称为悬臂梁桥(cantilever bridge) 。
支承在悬臂上的简支梁称为挂梁 (hanger span)；伸出有悬
臂的梁称为锚梁(anchor span)；
梁式桥的梁身可以做成实腹的，也可以做成空腹的。
钢板梁桥
史密斯大道高桥（The Smith Avenue High Bridge），是一 座两车道的街道跨河钢板梁 桥。 原桥建于1895年，在1905 年被一场风暴摧毁。最南端 的五跨曾被重建。由于年久 失修，旧桥在1985年被拆 除。。 一座新的大桥于1987年建成通车大桥全长844.2m，两个中跨越 黄河 的一座单线铁路
钢桁梁桥，全长 3942.08m，孔跨布臵为 2 孔 32m+4 孔 24m+38 孔 32m 单线简支 T 梁、18 孔 48m 单线简支箱梁、 13 孔 96m 简支钢桁结合梁、5 孔 48m 单线简支箱梁、4 孔 32m 单线简支 T 梁。
安康汉江桥位于陕西省安 康水电站的专用线上，主 跨为176米斜腿刚构，在 目前世界上同类型的铁路 钢桥中，跨度领先。本桥 附近河段顺直，平时河面 宽约180米，水深13米左 右，水流平稳。
四、斜拉桥

斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在索塔上的结构形式.斜 拉索不仅为梁提供弹性支承，而目其水平分力对梁产生 很大的轴力。