大跨度桥梁

大跨度桥梁

1.大跨度桥梁现状及未来发展趋势

1.1斜拉桥

斜拉桥是现代大跨度桥梁的重要结构形式，特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩和由于地质的原因不利于修建地锚的地方，往往选择斜拉桥的桥型。它的受力体系包括桥面体系，支承桥面体系的缆索体系，支承缆索体系的桥塔。斜拉桥不仅能充分利用钢材的抗拉性能、混凝土材料的抗压性能，而且具有良好的抗风性能和动力特性。它以其跨越能力大，结构新颖而成为现在桥梁工程中发展最快，最具有竞争力的桥型之一。

斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有30余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

中国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有52座跨径大于200米。20世纪80年代末，我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上，1991年建成了上海南浦大桥（主跨为423米的结合梁斜拉桥），开创了中国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。

今后斜拉桥的体系多以漂浮式或半漂浮为主。半漂浮式可用柔性墩或在塔上设水平拉索阻止桥面过分的漂浮，所有这些都是为了抵抗温度变形及地震。

斜拉桥的发展趋势主要表现在如下几个方面：

1）桥面继续轻型化，跨径继续增大，中小跨径也具有竞争力

2）塔架构的多样化

3）多跨多塔斜拉桥

1.2悬索桥

悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外，其它的跨径超过1000m以上的都是悬索桥。如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。

迄今为止世界上已出现三个悬索桥大国，即美国、英国与日本。全球各类悬索桥的总数已超过100座。

美国在悬索桥的发展上花了将近100年的时间，技术上日趋成熟，为全球悬索桥的发展奠定了基础，并首先使悬索桥成为跨越千米以上的唯一桥型。美国的悬索桥由于出现较早，在风格上有与其时代相适应的特色，主要有一下各点：

（1）主缆采用AS法架设。

（2）加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双层桥面，并在桥塔处设有伸缩缝。

（3）桥塔采用铆接或栓接钢结构。

（4）吊索采用竖直的4股骑跨式。

（5）索夹分为左右两半，在其上下采用水平高强螺栓紧固。

（6）鞍座采用大型铸钢件。

（7）桥面板采用RC构件。

英国的悬索桥由于出现较晚些，顾自成流派。其主要特点如下：

（1）采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。

（2）早期采用铰接斜吊索。

（3）索夹分为上下两半，在其两侧采用垂直于主缆的高强螺栓紧固。

（4）桥塔采用焊接钢结构或钢筋混凝土结构。

（5）钢桥面板采用沥青混合料铺装。

日本的悬索桥出现较晚，故也有其相应技术随时代进步的特色。其主要特点如下：

（1）采用预制平行钢丝索股架设主缆，简称PWS法。

（2）加劲梁主要沿袭美国流派的钢桁架梁型式，但近年来对非双层桥面的梁体已转向采用流线型扁平钢箱梁。

（3）吊索沿袭美国流派的竖直4股骑跨式，不接受英国流派的斜吊索。

（4）桥塔采用钢架构，主要采用焊接方式。

（5）鞍座采用铸焊混合方式。

（6）采用钢桥面板沥青混合料铺装桥面。

（7）主缆索股与锚碇内钢构架采用预应力工艺锚固。

1.3钢管混凝土拱桥

钢管混凝土拱桥属于钢——混凝土组合结构中的一种。钢管混凝土拱桥是将钢管内填充混凝土，由于钢管的径向约束而限制受压混凝土的膨胀，使混凝土处于三向受压状态，从而显著提高混凝土的抗压强度。

拱桥作为压弯结构，随着跨径的增大，高强材料的应用受到稳定问题的制约；而钢筋混凝土和预应力混凝土拱桥由于自重较大，施工架设问题突出。高强材料的应用和无支架施工的困难，制约了拱桥的发展。梁式桥在采用预应力结构之后，由于预应力使得高强度的钢材和高标号混凝土得以应用，在施工方面有实现了节段施工，因而焕发了生机。

钢管混凝土拱桥真正的发展是在 20 世纪 90 年代的中国。我国第一座钢管混凝土拱桥是 1990 年建成的四川旺苍东河大桥，跨径 110m，据不完全统计，十多年来在我国己建的和在建的钢管混凝土拱桥约有 200 多座，其中跨径超过 200m 的有 30 多座。1995 年，广东三山西大桥是第一座跨径超过 200m 的钢管混凝土拱桥，也是第一座飞燕式拱桥。飞燕式钢管混凝土拱桥通过张拉系杆来平衡主拱所产生的大部分水平推力，大大降低了平原或软基地区拱桥下部与基础的工程量与造价，且造型美观在我国得到了迅速发展，相继建成的有武汉市江汉五桥、江苏徐州京杭运河特大桥、南昌市生米特大桥等。尤其是建成于 2000 年跨径组合 76+360+76 的丫髻沙大桥，把这一桥型，也可以说把钢管混凝土拱桥的跨径推上了一个新的台阶。

2.大跨度桥梁的结构、构造以及施工

2.1斜拉桥

2.1.1结构

斜拉桥由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。

斜拉桥结构受力特点：斜拉桥是由主梁、索塔，斜拉索及基础等组成的组合体系，在边跨内可根据需要设置辅助墩。在竖向荷载作用下，主梁受压、弯作用，索塔以受压为主，而斜拉索承受拉力。斜拉索相当于增大了偏心距的体外索，充分发挥抵抗负弯矩的能力，节约钢材。斜拉索的水平分力相当于混凝土的预压力。斜拉桥主梁受力模式上可以理解为弹性支撑连续梁，高跨比小，自重轻，提高跨径，可以实现较大的跨越能力。斜拉桥是具有较高超静定次数的复杂结构。

2.1.2构造

1.斜拉索

斜拉索包括索体和两端的锚具两部分，索体是承受拉力，锚具是将拉力传递给主梁和索塔。

斜拉索是斜拉桥的主要构件之一，因此选用良好的材料以及精心制造是非常重要的。对斜拉索有以下一些要求：

（1）承载能力高