现代桥梁结构及施工特点

现代桥梁结构及施工特点
周外男
2008、08、02
一、现代桥梁建造技术的发展
★1、二十世纪40～50年代
1947年，德国Leanhardt首创各向异性钢桥面板新结构。

1953年，德国Finsterwald在Worms桥首创挂蓝悬浇预应力混凝土节段施工新技术。

1955年，中国大桥局在武汉长江大桥首创钢筋混凝土管柱钻孔基础。

1956年，德国Dishinger建成第一座现代斜拉桥，主跨182.6m。

1958年，德国Leonhardt在主跨260m的杜塞尔多夫北桥中首创斜拉桥“倒拆分析法”的施工控制技术。

★2、二十世纪60年代
1962年，意大利Morandi设计了第一座预应力混凝土斜拉桥，主跨235米的委内瑞拉马拉开波桥。

1964年，瑞士Menn首创了混凝土连续刚构桥。

1964年，法国Oleron岛跨海大桥，全长3000m，首创用造桥机进行预制节段悬拼施工工法。

1966年，德国Homberg设计了第一座密索体系的斜拉桥，主跨288m的波恩莱因河桥。

1966年，英国Freeman—Fox公司设计的Sevem悬索桥，第一座采用流线型扁箱梁桥面主跨988m的现代悬索桥。

还有：
德国在跨深谷的长桥中首创了移动托架的悬臂施工工法和顶推
施工工法；
法国首创了各种预应力锚固技术；
德国发明了高强螺栓连接新技术。

★3、二十世纪80年代
1983年，日本名港西大桥，主跨405m，首次采用新开发的热挤PE护套的平行钢丝成品索。

1988年，日本主跨1100m的南备赞悬索桥，首创新型的平行钢丝索股代替传统的美国“空中纺缆法”编制主缆。

★4、二十世纪90年代
1995年，法国诺曼第斜拉桥采用超长悬臂施工控制、新型的平行钢绞线拉索及其防雨振的螺旋线表面处理和阻尼器等。

1997年，丹麦大海带桥西桥110m箱梁的整体化施工，预制件的最大重量6500t。

1998年，日本明石海峡大桥，主跨1991m，首次采用180MPa级高强钢丝，使主索直径缩小并简化了连接构造。

2000年，丹麦和瑞典联合建设16km的欧勒松海峡桥，采用整体预制吊装技术，重8700t的140m跨度公铁两用钢桁架梁一次吊运安装就位。

中国大桥局总工程师秦顺全首创“无应力状态控制法”的施工控制技术，并在武汉长江二桥上首次应用。

★5、二十一世纪
由法国设计建造的希腊Rion-Antirion桥的“加筋土”隔震基础
和多跨斜拉桥。

法国Millau多跨连续斜拉桥的顶推施工工法。

美国旧金山新海湾大桥自锚式独塔悬索桥。

中国武汉天兴州大桥公铁两用大桥，主跨504m，三主桁钢桁梁斜拉桥，采用700t整节段安装技术。

二、现代桥梁的结构特点
★1、跨径不断增大
目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，上海卢浦大桥为550 m；钢斜拉桥的跨径已突破1000m，苏通长江大桥为1088m；而钢悬索桥达1991m，随着跨江跨海的需要，钢悬索桥将超过3000m。

至于混凝土桥，PC连续刚构桥最大跨径为Stolma桥301m，钢管混凝土拱桥的巫山长江大桥已达460m，挪威斯坎桑德斜拉桥为530m。

☆世界大跨径梁桥排名
☆ 世界大跨径悬索桥排名
序号
桥名 主跨结构形式 所在国家 建成年限 1Stolma桥 301 PC连续刚构挪威1998 2Raftsunder桥 298PC连续刚构挪威1998 3森多亚桥
298PC连续刚构挪威2001 4虎门大桥副航道桥
270PC连续刚构中国1997 5苏通桥副航道桥 268PC连续刚构中国2007 6Varodd-2桥 260PC连续梁挪威1994 7泸州长江二桥 252PC连续刚构四川泸州 2000 8江岛架桥250PC连续刚构日19959斯凯桥Skye
250PC连续刚构英1995 10 重庆黄花园嘉陵江
大桥
250
PC连续刚构
中国
1999
序号 桥名 主跨主梁结构所在国家建成年限 1 明石海峡大桥 1991简支钢桁日本1998 2 丹麦大贝尔特桥
1624连续钢箱丹麦1998 3亨柏桥1410钢箱英国19814 江阴长江大桥 1385简支钢箱中国1999 5 香港青马大桥 1377
连续钢箱中国1997 6 费雷泽诺桥 1298
简支钢桁美国1964 7 金门大桥 1280简支钢桁美国1937 8阳逻桥1280钢箱中国20079 海依靠斯特桥
1210钢箱瑞典
1998
10
西候门1650
箱梁
中国在建
☆世界大跨径钢斜拉桥排名
☆世界大跨径预应力混凝土斜拉桥排名
序桥名
主跨
结构形式 所在国建成年1 苏通长江大桥 1088钢箱中国 2008 2 多多罗大桥 890主钢边砼混合梁日本 1999 3 诺曼底大桥
856
主钢边砼混合梁
法国 1995 4 南京长江二桥 628
钢箱中国 2001 5 武汉白沙洲长江
大桥
618主钢边砼混合梁中国 2000 6 福州市青州闽江
大桥
605
钢砼结合梁中国 2000 7 上海杨浦大桥 602钢砼结合梁中国 1993 8 上海徐浦大桥 590钢砼结合梁中国 1997 9 名港中央大桥 590钢箱日本 1998 10
森卡路森特桥 530
砼箱
挪威
1991 序号 桥名
主跨所在国家 建成年限1 斯坎桑德桥 Skarnsundet
530挪威1992
2 奥斯陆福德桥530挪威
3荆沙长江公路桥500中20014鄂黄长江桥480中20025大佛寺桥450中20016 重庆长江二桥444中1996 7 卢纳桥 440 西班牙 1983 8铜陵长江桥432中19959 赫尔格蓝德桥425挪威1991 10
第二塔格斯桥
420
葡
1998
★2、桥型丰富多彩
随着建桥材料的不断革新和计算机技术(软件)的不断发展。

各种类型的桥梁在形式上百花齐放，并且更加外观优美。

☆武汉长江大桥
该桥是一座铁路(下层双线)公路(上层6车道)两用桥梁，全长1670m，正桥三联3×128m连续钢桁梁。

大桥1957年建成，是新中国在万里长江上架起的第一座桥梁。

☆南京长江大桥
该桥是一座公路、铁路两用桥,上层公路四车道,下层铁路双线,正桥上部结构为三联3X160m连续钢桁梁，及一孔128m简支钢桁梁，大桥建成于1969年。

大桥全长：铁路部分6772m；公路部分4588m。

☆江西弋阳葛水河桥
该桥是我国第一座铁路连续槽型梁桥，跨径组成为25+40+25m，单线铁路，道碴桥面。

☆广西桂林雉山漓江公路桥
该桥正桥上部为一联三跨67.5+95+67.5m预应力混凝土V形刚构。

此桥桥式与漓江两岸风景取得和谐的效果。

☆浙江淳安千岛湖大桥
该桥位于浙江省千岛湖旅游胜地，全长1225m，宽18m。

主桥为70+7X105+70+40m九孔一联V型墩预应力混凝土连续刚构。

☆九江长江大桥
该桥为京九铁路重点工程。

正桥共十一孔，主跨216m钢梁，栓焊结构。

正桥基础中首次采用双壁钢围堰大直径钻孔基础，并被国内很多建设单位采用。

大桥全长：铁路部分7675m；公路部分4460m。

☆宜万铁路万州长江大桥
大桥为单线铁路桥梁，设计桥跨布置为：主孔采用一联（168.7+360+168.7m）的单拱连续钢桁梁；左边孔采用一联（46.5+46+50+50.85m）预应力混凝土连续箱梁，右边孔采用一联（43.2+3×42.7+43. 2m）预应力混凝土连续箱梁。

☆浙江衢州衢江大桥
该桥全长1750米，主跨布置为50+120+50mV型墩与单拱肋系杆拱的组合结构。

桥面宽32m，双向六车道。

☆上海卢浦大桥
主桥系特大跨度中承式全钢结构拱梁组合体系。

钢箱拱结构主跨550m，作为主要承重构件的两片钢箱拱肋呈倾斜“提篮式”布置。

☆武汉长江二桥
正桥由7×60m(钢筋混凝土连续粱)+83m+130m+125m(钢筋混凝土连续刚构)+180m+400m+180m(自锚式悬浮连续体系钢筋混凝斜拉桥)+125m+130m+83m(钢筋混凝土连续刚构)组成。

☆武汉白沙洲长江大桥
该桥全长3856m，六车道。

主桥为50+180+618+180+50m五跨连续组合梁斜拉桥；主塔高175m，主梁全宽30.5m，针对地基承载力极
低的情况，主梁中间904m采用钢箱梁，减轻上部重量；两端各87m 采用砼箱梁，充分发挥锚跨刚度。

☆宜昌夷陵长江大桥
该桥的跨江主桥为主跨 2X348m三塔单索面混凝土斜拉桥。

大桥设计采用了多项新技术，结构处理极具特色。

方案的提出是出于适应工程环境条件所成，在设计理念上体现了新的价值观念，是最为经济合理的选择；大桥景观优美，与当地人文、环境协调，极具标志性。

主梁全长 936m，两端边跨采用现浇施工，两主跨采用预制拼装施工。

☆福州三县洲闽江大桥
该桥主跨为238m独塔单索面混凝土斜拉桥，大桥全长577m，桥宽30m。

倒y形主塔高117.5m。

塔、墩、梁固结体m，主梁采用预制拼装，综合了长线法和短线法的优点。

1998年建成。

☆孟加拉国kalafuli三桥
正桥为115m+3X200m+115m=830m矮塔斜拉桥，桥宽28m，预应力混凝土单箱单室截面。

☆汀九大桥
三塔四跨式斜拉桥 ，主跨分别为475m及448 m，用单柱塔，而有两个桥面，平行分列在桥塔的两侧，所以形成四个拉索面，
☆桂林市南洲桥
全长320m，跨径布置为50m+87m+144m+39m，其中87m和144m为曲塔双索面斜拉桥。

斜拉索主跨为钢砼叠合梁，边跨为预应力砼箱梁。

☆汕头海湾大桥
该桥位于广东汕头游览风景点妈屿岛处跨越汕头海湾，面对台湾海峡，全长2420m，悬索桥主跨 452m，采用预应力钢筋混凝土加劲梁，桥面宽23.8m。

该桥开创了我国现代悬索桥先河。

☆西陵长江大桥
该桥位于三峡大坝坝址下游4.5km处，大桥全长1118.6m，桥面宽18m，塔高120m，主跨为900m的单跨双铰钢箱加劲梁悬索桥。

☆泰州长江公路大桥
主桥的孔跨划分为390 m+1080m+1080m+390 m的三塔悬索桥。

☆江山北关大桥
大桥采用跨径为40＋118＋40＝198m、桥宽24m的自锚式悬索桥，预应力混凝土主梁结构。

自锚式悬索桥的主缆直接锚固在主梁端部的锚碇上，主缆的水平分力通过主梁来平衡。

☆长沙三汊矶湘江大桥
大桥是目前国内第二大跨度的自锚式悬索桥。

主桥全长732米，主跨跨度328m。

主梁为正交异性板钢箱梁，采用顶推法施工。

☆天津塘沽海门开启桥
中孔64m梁为开启孔，在开启孔两侧建有高45m的提升塔楼，开启时可通过5000t级海轮，桥面下通航净高31m。

☆温州瓯南大桥
该桥全长约777m，桥宽24.5m，主跨为75.46m的钢桁梁开启桥，开启重量约914t，提升高度约13m。

★3、铁路桥梁桥型不断丰富
特别是进入二十一世纪(客运专线)铁路桥梁的桥型得到了空前的发展。

☆芜湖长江大桥
该桥是一座公铁两用桥，铁路双线，公路四车道，铁路桥全长10521m，公路桥全长5681m，正桥钢梁长2193.7m。

主跨采用180+312+180m矮塔部分斜拉结构。

☆青藏铁路拉萨河大桥
主桥采用（36+72+108+72+36）m预应力混凝土连续梁钢管混凝土拱组合结构体系，引桥采用3×32.7m预应力混凝土连续箱梁，全桥孔跨布置为：5--3×32.7m预应力混凝土连续箱梁+（36+72+108+72+36）m钢管混凝土拱连续梁+1--3×32.7 m预应力混凝土连续箱梁。

☆东苕溪特大桥
尼尔森体系。

主桥为112 m下承式系杆拱桥，拱肋采用悬链线线型，在横桥向内倾13°，形成提篮式。

☆南京大胜关桥
主桥上部桥跨为（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁梁拱桥，位于京沪高速客运专线与沪汉蓉铁路合建区段，采用三片主桁，桁宽2×15.0m，桥面为纵横梁体系、钢筋混凝土结合梁道床板道碴桥面，京沪高速铁路位于下游侧，沪汉蓉铁路位于上游侧。

☆天兴洲公铁两用长江大桥
南汊正桥为（98+196+504+196+98）m双塔三索面斜拉桥，全桥长1092m。

☆郑州黄河公铁两用大桥
主桥分两联布置，总长1684m。

第一联采用(121.05+5×168+121.05)m六塔部分斜拉连续钢桁结合梁方案，联长1082.1m，第二联采用120.95+3×120+120.95＝601.9m连续钢桁结合梁方案，联长601.9m。

☆客运专线桥型还有：
下承式钢桁梁：天兴洲项目跨沪蓉高速公路特大桥采用96m下承式钢桁梁，混凝土桥面，新结构。

钢桁拱桥：福厦闽江特大桥采用(99+198+99)m钢桁拱。

钢桁系杆拱：武广汀泗河特大桥，跨京珠高速公路采用140m钢箱系杆拱，岩溶。

刚构连续梁拱：郑武跨陇海铁路特大桥，主跨采用(112+112)m 刚构连续梁拱。

V型墩刚构连续梁：郑西洛河特大桥有一孔跨度80mV型墩刚构连续梁。

大跨刚构：厦深榕江特大桥(121+220+121)m大跨刚构，63m高墩、深水墩。

钢筋混凝土提蓝拱：112m，郑武跨陇海铁路特大桥；天兴洲东湖特大桥，跨城市中环线。

连续刚构：新广州跨环城高速特大桥，跨东平水道采用(94+168+94)m连续刚构；福厦乌龙江特大桥(80+3×144+80)m混凝土连续刚构。

混凝土连续梁：武广跨陆水采用(70+125+70)m混凝土连续梁。

车站道岔梁：有新广州站(2×32+56+3×32)m道岔梁等。

★4、规模越来越大（海上桥梁）
海上桥梁规模特点：桥长，基础深，孔跨数多。

桥名 桥长(km) 备注
东海大桥 32.4 已贯通
杭州湾大桥 36.0 已贯通
舟山金塘大桥 21.0 建设中
港珠澳大桥 36.0 规划设计中
青岛海湾大桥 35.4 建设中
★5、 城市桥梁双层交通
☆武汉天兴洲大桥
上层公路双向六车道，行车道宽度3×3.75m。

下层铁路四线，客运专线和Ⅰ级干线均分别为双线。

☆澳门西湾大桥
大桥（主跨180m）为连接澳门半岛与凼仔岛之间的第三座跨海大桥，大桥采用分离式单箱双幅,为上、下双层桥梁结构，上层通行
双向六车道汽车，下层通行避风应急车辆和远期轻轨。

☆重庆菜园坝长江大桥
主桥采用刚构与提篮式钢箱系杆拱、钢桁梁的组合结构。

系杆拱桥主跨420m，对称布置的边跨和侧跨分别为102m及88m，主桥全长800m。

主桥设六线行车道、双线城市轻轨、双侧人行道。

六车道及双侧人行道设在上弦平面，双线轻轨设在主桥桁梁下弦平面的横梁上，构成双层特大公轨两用桥。

★6、桥梁基础形式多样，承载能力超强
☆１、大直径钢管桩、柱
具有施工工艺简便、速度快，可沉入很深土层等优点，近年来发展很快，日本大量采用。

大直径钢管桩用作摩擦桩，经历两个阶段：初期一般在管内浇筑混凝土，以防止钢管的锈蚀。

以后逐渐倾向于管内不填混凝土，由于管内土存在闭塞效应，因此钢管桩的承载能力比钢管外壁土壤摩阻力要增大不少。

在冲刷深、复盖层较薄时，往往将钢管桩沉至岩面钻孔嵌岩，成为管柱基础。

这时往往用混凝土填实。

☆2、大直径钻孔灌注桩
大直径灌注桩具有承载力大、刚度大、施工快、造价省的优点。

国外很多采用直径2～4m的大直径钻孔桩；而且往往采用扩孔方法，直径可达3～4m，而在日本横滨港横断大桥-跨径460m的钢斜拉桥的基础中，将多柱基础嵌岩扩孔至直径10m，是目前世界最大的嵌岩直径。

☆３、沉井
沉井基础承载能力大，刚度大，可以适用于深水，但体积庞大，随着桩基的广泛采用,沉井的应用范围有所减少。

不过在特大跨径的桥梁中，沉井仍为主要基础型式之一。

日本明石海峡大桥，最大施工水深60m，两主塔分别采用直径80m 和78m、高70m和67m的浮式钢壳沉井，壁厚12m，分为16个舱，是目前规模最大的桥梁沉井基础。

其特点是设置沉井，用大型抓斗挖泥船开挖至海底支承地基，整平岩基，再用切削机磨平，然后设置沉井，在其周围抛石进行冲刷防护，最后沉井内进行水下混凝土施工。

泰州长江公路大桥中塔墩沉井基础长为58.5m、宽44.4m，井壁高度83m，。

沉井下部为44m高的钢--混凝土结构、其上为39m的钢筋混凝土结构。

沉井内设纵向２道、横向3道隔墙，将沉井分成12个井孔，外井壁厚度 1.8m，隔墙厚度 1.5m。

沉井钢结构部分重约4800t，混凝土量约10万m３。

☆4、复合基础
将桩或管柱与沉井组合的一种深水基础。

沉井下到一定深度,封底，然后钻孔，将沉井内的桩嵌岩，沉井封底与桩或柱共同受力。

⑴可以降低承台的高度。

⑵可提供桩的施工场地。

⑶适应性强,尤其适应在岩面标高差异很大以及落差较大的河流。

⑷沉井可作防撞设施，保护桩及墩身。

☆5、地下连续墙基础
润扬长江公路大桥的关键工程－－被誉为¡°神州第一锚¡±的南汊悬索桥北锚采用地下连续墙，改写了中国特大型深基础施工的新记录。

地下连续墙外围尺寸长为69米、宽为50米，深度超过50米，在地下形成了1.2米厚的钢筋混凝土矩形墙，为北锚碇超深基坑开挖提供了坚不可摧的围护结构。

三、现代桥梁的施工特点
★1、桥梁构件制造工厂化、安装大型化
☆1、钢桁梁整体节点
目前，铁路钢桁梁桥大部分采用整体节点形式，如：孙口黄河大桥、芜湖长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥等。

☆2、天兴洲桥钢桁梁大节段整体安装
节段长度14m，最大重量650t。

☆3、菜园坝桥钢桁梁大节段整体安装
节段长16m，节段重量230～350t
☆4、欧勒松海峡桥
丹麦和瑞典联合建设，采用整体预制吊装技术，重8700吨的140米跨度公铁两用钢桁架梁一次吊运安装就位。

★3、预应力混凝土梁整孔预制架设技术
☆1、丹麦大海带桥西桥
110米箱梁的整体化施工，预制件的最大重量6500吨。

☆2、铁路客专简支箱梁整体预制和架设
☆3、杭州湾大桥60米箱梁整孔预制架设
★4、预应力混凝土梁接节段预制拼装
☆PAKSEY大桥
上部结构为71.75m+15×109.5m+71.75m计17孔单箱单室斜腹板预应力钢筋混凝土连续梁桥，采用梁场节段预制，现场架桥机悬臂拼装施工。

预制节段高度为3.5m～7.0m，长度为2m～4.25m。

全桥预制节段共计490段。

★2、大节段、长悬臂悬浇
随着斜拉桥、连续刚构桥、连续梁桥规模的增大及设备能力的增强，节段浇注的规模越来越大，以达到提高功效的目的。

★3、大型移动支架整孔现浇
移动模架原位整孔现浇大量采用，最大跨度达62.5m，重量达2000t。

★4、自动控制技术大量应用
计算机自动控制技术在桥梁构件提升及下放、桥梁转体、桥梁顶推等施工中得到广泛应用。

☆如：景德镇白鹭大桥
主桥结构形式为三跨连续单索面独塔无背索竖琴式斜拉桥，主跨跨径为120m。

钢主塔采用竖向转体化施工，由计算机自动控制。

★ 5、施工设备、设施大型化
桥梁基础施工设备、桥梁预制提、运、架设备、起重船驳的能力得到了极大的提高。

如：客专900t提、运、架设备；KTY4000型钻机；小天鹅号和天一号起重船。

★6、基础施工技术不断创新
如：钢吊箱围堰整体浮运、锚墩定位技术。

★7、海上施工技术不断成熟
海上施工成套技术日趋完善。

如：海上作业平台建造技术、预制桩施工技术、承台预制安装技术、大节段和整孔制运架技术等。

★8、质量要求越来越高
☆1、内实外美
☆2、耐久性
我国桥梁主要结构使用寿命100年。

混凝土采用耐久混凝土，在沿海地区钢材要进行防腐处理。

严寒地区具有抗冻要求。

☆3、刚度控制
铁路客运专线24、32m跨的预应力混凝土梁为主，且刚度控制设计（较普通梁工程量增加一倍）；墩台为重力式；特殊地基处以桥代路。

在路桥涵过度段；路隧过度段；有碴轨道和无碴轨道过度段处结构物的过度段竖向刚度连续过度。