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橋梁結構一般分為哪些結構

生活 更新时间:2025-01-13 16:44:20

橋梁結構一般分為哪些結構(橋梁按結構類型有哪些分類)1

橋梁按結構類型劃分其實就是根據橋梁結構的受力特點來進行分類的。橋梁的分類有很多種分類方法,如按結構的類型/受力特點、橋梁結構的功能或用途、承重結構的材料、跨越障礙物的性質、按照橋梁的全長和跨徑以及上部結構的行車道的位置等分類方法。在這些橋梁的分類方法中最重要的是按照結構的類型或者說結構的受力特點分類是最重要的方法。

橋梁按照結構的類型/結構的受力特點來進行分類:總體上分為梁式橋、拱式橋、剛架橋、懸索橋、組合體系橋梁幾大類。其中梁式橋、拱式橋、剛架橋和懸索橋是最基本的四種結構體系的橋梁。組合體系橋梁是兩種或兩種以上結構體系組合的橋梁結構體系,其中最典型的組合體系橋梁有斜拉橋、連續剛構橋、梁拱組合體橋(如系杆拱橋、桁架拱橋等)。

1、梁式橋

梁式橋的受力特點是梁作為承重構件以它的的抗彎能力來抵抗或承受荷載。梁橋橋同拱式橋受力上最大的區别是其在豎向荷載的作用下兩端支承處不會産生水平推力。梁式橋根據其受力特點可以劃分為:簡支梁、連續梁、懸臂梁等類型。在公路橋梁結構中應用最廣泛的梁式結構主要是簡支梁和連續梁,早期建造的橋梁結構有少量的懸臂梁(以雙懸臂梁的形式為主)。

2、拱式橋

拱式橋最大的受力特點是橋梁在豎向荷載作用下會産生水平推力,其是屬于有推力結構。拱橋的這個受力特點是對簡單的拱式結構橋梁,對于一些組合式的梁、拱組合體橋不一定适用。如鋼管混凝土系杆拱橋是通過系杆内部的拉力拉抵抗拱式結構産生的水平推力,整個橋梁結構體系屬于超靜定結構,而對外部沒有水平推力。拱式橋主要的承重結構為拱肋、拱闆或拱箱,其主要承重結構以受壓為主,在設計時考慮其合理拱軸線。橋梁在實際運營狀态時,拱肋、拱闆(或拱箱)在荷載作用下也會有較小的彎矩。拱式橋按結構體系可以劃分為無鉸拱、雙鉸拱和三鉸拱,最常見的結構體系為無鉸拱。

3、剛架橋

剛架橋是介于梁與拱之間的一種結構體系,它是由受彎的上部梁(或闆)結構與承壓的下部柱(或墩)整體結合在一起的結構。由于梁與柱的剛性連接,梁因柱的抗彎剛度而得到卸載作用,整個體系是壓彎結構,也是有推力的結構。

4、懸索橋

懸索橋以懸索為主要承重結構的橋型,懸索橋的受力特點荷載由吊索/吊杆傳至柱纜,再傳至錨墩,傳力途徑簡捷、明确。該橋型是大跨徑橋梁采用的主要結構形式,橋梁主要承重構件包括主纜、吊索/吊杆、加勁主梁、索塔以及錨碇等幾部分組成。

5、組合體系橋梁

1)斜拉橋

斜拉橋又稱斜張橋,是将主梁用拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁,是由承壓的塔、受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續梁,使其梁體内彎矩減小,降低建築高度,減輕了結構重量,節省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索等主要承重構件組成。

2)梁拱組合體系橋

梁拱組合體系橋是将梁和拱兩種基本結構組合起來,共同承受荷載,充分發揮梁受彎、拱受壓的結構特性及其組合作用,達到節省材料的目的。根據拱肋和行車道梁的聯結方式不同,拱式組合體系橋一般可劃分為有推力的和無推力兩種類型。梁拱組合體系橋梁最典型代表是系杆拱橋,系杆拱橋基本構成包括拱肋、系杆和吊杆(或立柱)幾部分組成。系杆拱的受力特點:它是一種集拱與梁的優點于一身的橋型,它将拱與梁兩種基本結構形式組合在一起,共同承受荷載,充分發揮梁受彎、拱受壓的結構性能和組合作用,拱端的水平推力用拉杆承受,使拱端支座不産生水平推力。

系杆拱橋根據拱肋剛度和系杆剛度的相對關系可以分為剛性系杆柔性拱、柔性系杆剛性拱和剛性系杆剛性拱三類。系杆拱橋按照其結構形式可以分為簡支梁拱組合體系橋、連續梁拱組合體系橋、單懸臂組合式橋梁。

(1)簡支梁拱組合體系橋

簡支梁拱組合體系橋均為無推力結構,橋梁基本為下承式。拱肋結構一般為鋼管混凝土和鋼筋混凝土,橋面上常設置風撐,簡支梁拱組合式橋梁,外部為靜定結構,内部為高次超靜定結構,主要承重構件除拱肋外,還有加勁縱梁,它與橫梁組成平面框架,由吊杆上下聯系以達到共同受力的目的。

(2)連續梁拱組合式橋

連續梁拱組合式橋可以是上承式、中承式及下承式,也可以是多肋拱、雙肋拱或單肋拱與加勁梁組合。多肋拱及雙肋拱的加勁梁的截面形式可類似于簡支梁拱組合式橋梁布置;而單片拱肋必須配置有箱形加勁梁,以加勁梁強大的抗扭剛度抵消偏載影響。這種橋型本身剛度大,跨越能力大,造型美觀。

(3)單懸臂組合式橋梁

單懸臂組合式橋梁隻适用于上承式,采用轉體施工特别方便。單懸臂梁拱組合式橋梁實際上是将實腹梁挖空,用立柱代替梁腹闆,原腹闆剪力主要由拱肋豎向分力及加勁梁剪力平衡。這樣的結構加勁梁受拉彎作用,加勁梁采用預應力混凝土,拱肋為鋼筋混凝土。

3)連續剛構橋

連續剛構橋是實質上指墩梁固結的連續梁橋,橋梁具有T形剛構橋和連續梁橋的優點。在受力特點上連續剛構體系上部結構同連續梁一樣,而橋墩底部所承受的彎矩、梁體内的軸力随着墩高的增加而減小。在跨徑大而墩高小的連續列剛構橋中,由于體系的溫度變化,混凝土的收縮将在墩底産生較大的彎矩。為減小水平位移在墩上産生的彎距值,連續剛構橋通常采用水平抗推剛度較小的雙薄壁墩。

4)其它組合體系的橋梁

前面介紹了梁拱組合體系橋、斜拉橋、連續剛構橋等組合體系橋,随着橋梁建設技術的發展一些新型的組合體系橋也在不斷的出現和發展。

(1)斜拉鋼管拱橋

斜拉鋼管拱橋為幾年來才出現的一種新的橋型,它是由鋼管混凝土拱橋和斜拉橋的組合體系,橋梁主要由拱肋、橋塔、拉索、吊杆、橋面系等部分組成。蓮城大橋(也稱湘江四橋)(見圖1)是世界上首座斜拉鋼管拱橋,橋型為雙飛燕斜拉鋼管拱混凝土橋,主跨400米,橋寬27米。受力特點為以拱結構受力為主,輔以斜拉索受力的組合結構體系。

橋梁結構一般分為哪些結構(橋梁按結構類型有哪些分類)2

圖1 斜拉鋼管拱橋(蓮城大橋)

(2)斜拉、懸索組合體系橋

有斜拉和懸索體系組合形成的結構體系,這種結構體系的橋梁較少。漢中龍崗大橋(見圖2)集斜拉橋、懸索橋、鋼混疊合梁橋、混凝土連續梁橋四種橋型于一身,為亞洲首座三塔斜拉一自錨式懸索組合體系橋,呈現“魚躍龍門”的生動造型。

橋梁結構一般分為哪些結構(橋梁按結構類型有哪些分類)3

圖2 斜拉-自錨式懸索橋(龍崗大橋)

随着橋梁建設技術以及設計理念的發展,未來可能會有更多與環境協調、受力更為合理的組合式橋梁出現。

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