交通部公路科学研究院 楼庄鸿
[内容提要] 本文介绍了混凝土梁桥的几种主要结构体系,包括简支梁、T形刚构、连续梁和连续刚构,展示了大跨径梁桥中采用连续刚构是必然的发展趋势。文中对连续刚构作了较详细的论述,包括它要解决的特殊问题,主要参数以及其发展趋势,还介绍了国内外几座具代表性的实桥。文中还列出了国内外大跨径连续梁和连续刚构桥的特点及其参数。
关键词:简支梁,T形刚构,连续梁,连续刚构,桁架梁,合龙方式,轻型化
梁桥是我国采用最广泛的桥型。
一、简支梁
中小跨径时,一般都采用简支梁。近年来,随着车速的提高和行车舒适的要求,简支梁逐步发展为由每孔设伸缩缝到采用桥面连续。我国最大的简支梁,是1997年建成的昆明南过境干道高架桥,跨径63m,这是一座桥上的桥,纵向跨越原3孔16m梁桥及桥台,形成63m跨径。已超过跨径62m的浙江飞云江大桥而列中国首位。截面为单室箱,梁高2.5m,为跨径的1/25.2,顶底板厚25cm,腹板30~45cm,比较轻型,纵向束平弯,多数锚固在肋腋范围。在梁的两端设弯起束[1]。
河南省的洛阳、郑州、开封黄河大桥上均采用50m简支梁,其中开封黄河大桥设计成部分预应力混凝土梁。在河南省伊洛河桥上曾采用跨径50m的鱼腹式梁,支点处梁高较跨中梁高小。
国外简支梁的最大跨径为76m的奥Alm桥。该桥采用双预应力,即除设预应力筋外,在截面的另一端设预压力筋,为防止钢筋在受预压力时的压屈,把预压筋的预留孔道作成椭圆形,相邻椭圆形相位差90°。由于双预应力,截面高度小,仅为2.5m,为梁跨径的1/30。双预应力梁端部的局部应力较大,后来日本曾将预压力筋设在离端部一定距离的上翼缘预留槽中,而不设于端部,使局部应力问题趋于缓和。但至今仍用得不多。我国河北滦平县修建了大屯试验桥,3×40m,由5片顶宽2.1m箱梁组成,箱高1.35m。高跨比接近1/30[9]。
目前我国的简支梁,跨径在16m及以上者,都采用预应力结构,有的在13m空心板中,也施加了预应力。鉴于桥面连续较易出现裂缝,趋向于采用结构连续,即采用中等跨径的连续梁、连续刚构,也可先简支、后连续,以提高结构的耐久性,延长使用寿命。
二、T形刚构
20世纪50年代,德国首次采用平衡悬臂施工法建成了跨径114.2m的Worms桥,开创了混凝土梁桥用于大跨径的新局面,T构得到了非常迅速的发展。当时采用箱形截面,梁墩固结,跨中设剪力铰。
运营中发现,跨中设剪力铰的T构,铰处因混凝土徐变下挠而成折角,引起车辆跳动,而且剪力铰也较易损坏。
从此,带铰T构逐步向两个方向发展。在我国主要由带挂梁的T构所替代,最大的为跨径174m的重庆长江大桥。这种结构避免了铰处的折角,化解为折线,有利于行车。但伸缩缝多,牛腿构造复杂,易损坏,施工时除需挂篮设备外,还需吊装挂梁的设备。在国外早期,采用仅中间最大跨跨中设铰,最大跨梁墩固结,其他跨都作成连续梁,利用边跨的连续,增强主跨刚度,减小主跨的变位。在70年代曾得到相当发展。后期也设挂梁,最大的是43跨主跨跨径250m的加拿大Confederation桥,为了防止可能的连续破坏,每隔两孔将挂梁修成连续。T构目前用得较少。
三、连续梁
连续梁适用范围很广,从中小跨径到特大跨径,中小跨径时往往采用搭架浇筑,或先简支、后连续。对大跨径梁桥,随着交通运输的迅速发展,要求行车平顺舒适,多伸缩缝的T构已不能满足要求,于是连续梁得到了迅速的发展。用顶推法施工时,一般限于等截面连续梁。悬臂施工时,往往采用变截面,梁墩临时固结,合拢后将梁墩连续改为支座,转换体系而成连续梁。
大跨径连续梁一般采用箱形截面,可以多跨连续,英国Orwell 桥,全长1288m,均连续。连续梁行车平顺,但需临时固结梁墩和转换结构体系,同时需大吨位的盆式橡胶支座,养护工作量大。
国外最大的连续梁,为跨径260m的挪威Varodd-2桥,我国则为跨径165m的南京长江二桥北汊大桥和宿淮高速京杭运河大桥。变截面连续梁的高跨比,跨中一般为1/30~1/50,支点处为1/15~1/20,边跨与中跨的比值一般为0.6~0.8。
国内外大跨径连续梁见表1、2。
四、连续刚构[2]
连续刚构的特点是梁保持连续,梁墩固结。这样既保持了连续梁无伸缩缝、行车平顺的优点,又保持了T构不需转换结构体系、不需设支座的优点,同时避免了连续梁和T构两者的缺点。因此,连续刚构这种结构近年来得到了较快的发展,可以这样说,采用连续刚构桥是大跨径混凝土梁桥发展的必然趋势。我国跨径180m以上的梁桥,都采用连续刚构。国内外的大跨径连续刚构见表3、4。
由表3 可见,我国混凝土连续刚构桥发展很迅速,自从1988年我国第一座现代连续刚构桥广东洛溪大桥建成以后,国内掀起了一个建设连续刚构的高潮。到2005年,已建的和在建的主跨200m以上的连续刚构有29座,其中主跨240m及以上的有15座,最大的是跨径270m的虎门大桥辅航道桥。主跨250m、总长超过1000m的多跨连续刚构有重庆的黄花园大桥和马鞍石嘉陵江大桥。带有短边跨的有主跨252m的四川泸州长江二桥,其一侧边跨仅有49.5m。即将完工的重庆石板坡长江大桥主跨跨径330m,跨中108m区段采用自重较轻的钢箱梁,形成混合梁连续刚构。
由表4可见,国外混凝土连续刚构桥的主跨已突破300m。挪威修建了不少大跨径连续刚构,Stolma桥主跨已达301m。该国修的一些刚构桥,较多在主跨的跨中区段采用自重较轻的
轻质混凝土,能有效地减少恒载内力,节省材料,值得我们借鉴。
以下我们对连续刚构作较详细的讨论。
(一)连续刚构桥要解决的两个特殊问题
1. 减小温度内力
连续刚构梁墩固结,为超静定结构,尤其是多跨连续刚构,超静定次数较多。为防止温度内力过大,必须采取一定的结构措施。 1)减小墩的抗推刚度,采用双壁墩身
墩的抗推刚度小,温度内力就小。一般连续刚构适用于高墩的场合;如果墩身不够高,也可设计成柔性的桩基,使墩具有较小的抗推刚度。
在墩身的布置上,一般采用双壁墩身,其抗推刚度仅为墩壁绕自身形心轴抗推刚度之和,而不是绕桥墩中心线的抗推刚度,因而较小。双壁墩也可减少梁的负弯矩峰值,而且又有较大的抗弯刚度,除墩壁绕自身形心轴的抗弯刚度之和外,还有更大的双壁形成的抗弯刚度,可以保持桥面的平整。双壁墩身一般为箱形截面,跨径小时于可为矩形截面。美国跨径228.6m的Houston运河桥,则采用了刚性墩,是比较少有的连续刚构墩身形式。 2)连续刚构总长不宜过大
随着设计水平的提高,连续刚构长度不断增大,目前国内最长的连续刚构是黄石长江大桥,跨径是162.5+3×245+162.5m,全长1060m。
为了防止温度内力过大,连续刚构总长不宜过大。在某些场合下,可以采用连续刚构与连续梁相结合的结构体系。我国东明黄河大桥跨径75+7×120+75m,由于墩高仅9.1m,8个主墩中,中间4个墩梁墩固结,为连续刚构;两侧各2个墩上设滑动支座,为连续梁,可以减小温度内力。 2. 防止船只碰撞
江河中的连续刚构双壁墩,通常不能承受船撞力的直接撞击,必须采取措施,防止船只碰撞。
我国的连续刚构桥,曾采用以下几种防撞措施: 1)墩周设人工刚性防撞岛
我国洛溪大桥采用,将Y形沉井下沉后封底,内部填土,既作为桩基的施工场地,又作为防撞结构,确保主墩墩身不直接承受船撞。其缺点是沉井下沉要有一定的时间,桩基施工必须在沉井封底填土后进行,工期较长;而且费用较贵。 2)墩周设柔性消能防撞设施
我国黄石长江大桥采用,在墩周设钢刚架,放置护舷,藉护舷和钢刚架的局部损坏来消能,使消能后作用在主墩上的力能为其承受。
3)分离式防撞岛
我国虎门大桥辅航道桥采用,在墩的上下游处设人工防撞岛,为直径25m的钢围堰,下沉到风化岩面,壁内用填石压浆混凝土。与主墩距离55m。分离式防撞岛在承受设计船撞力时,允许出现一定程度的破坏,日后再行修复,以减少费用。
这种防撞措施最大的优点,是主墩桩基施工与防撞岛无关,可以独立施工,加快工期,但费用仍较贵,可以考虑在某些场合下,仅在墩上游设防撞岛,而使墩的设计能承受逆流而上的较小船撞力,以减低防撞结构的造价。
(二)几座著名的连续刚构桥简介 1. 澳大利亚门道桥
国外澳大利亚修建了两座跨径200m以上的连续刚构桥 ,其中最著名的是1985年建成的门道(Gateway)桥,如图1所示。该桥跨径145+260+145m,保持世界第一达12年之久。该桥墩高47.5m,双壁墩身为三室箱,宽2.5m,壁厚纵向0.5m,横向中壁厚0.5m,外壁厚1m。主梁为单室箱,箱高跨中5.2m,根部15.68m,箱顶宽21.93m,底宽12m。顶板厚0.25m,底板厚跨中0.3m,根部1.8m。腹板厚0.65~0.75m,用C40圆柱体抗压强度混凝土(折合C50混凝土)。连续刚构边跨悬臂与引桥悬出部分(16m)之间,以不约束水平变位的钢箱装置连接。该装置不能传递轴向力,而能承受剪力与弯矩。
图1 澳大利亚门道(Gateway)桥(单位:cm)
2. 挪威Stolma桥和Raftsundet桥
1998年11月,挪威建成两座特大跨径混凝土连续刚构桥:跨径94+301+72m的Stolma桥[4]和86+202+298+125m的Raftsundet桥[5],如图2、图3所示。前者首次将混凝土梁桥的跨径突破300m,居世界首位。后者位于R=3000m的平曲线上。
这两座桥的共同特点有以下几个: (1)主跨中部采用轻质混凝土
Stolma桥301m主跨中部182m和Raftsundet桥298m主跨中部224m,采用轻
质高强混凝土,后者容重为19.5kN/m3。强度:轻质混凝土为LC60,其他部位为C65。
(2)截面轻型
截面均为单室箱。箱高两桥跨中均高3.5m;根部箱高,Stolma桥为15m,Raftsundet 桥为14.5m(零号块14.9m),高跨比都很小。 底板厚度薄:Stolma桥为27~105cm,Raftsundet桥为26~120cm(零号块160cm),均较一般要薄。 腹板厚度薄,Stolma桥为25~45cm,Raftsundet桥为30~40cm(零号块55cm),均为最薄者。
顶板厚度不薄:是因桥梁较窄,由配束构造要求决定。Stolma桥为44cm(边跨70cm),Raftsundet 桥为28~42cm(零号块110cm),这是由于配束2~3层,而束的吨位还不够大(破坏荷载3645kN)所致。
(3)配置压重
这两座桥的跨径都由地质条件所决定。Stolma桥边跨很小,边、主跨比仅为0.239和0.312,为解决边主跨重量的不平衡,在94m边跨的37m和72m边跨的53m,箱内填以砾卵石。
Raftsundet桥298m主跨与202m跨重量的不平衡,298m主跨中224m用轻质混凝土来解决。边跨与相邻跨的跨径比分别为0.426(86/202)和0.419(125/298),也较一般刚构要小,为避免出现拔力,在两边跨端部7m,箱内均填以C25混凝土。 这两座桥的施工又各有特点。Stolma桥的72m边跨,全部在支架上施工;94m边跨,岸边37m在支架上施工,主跨及94m边跨其他部分用挂篮悬臂浇筑,全桥用3个挂篮。
Raftsundet 桥都采用悬臂浇筑。298m主跨中224m用轻质混凝土,其5m节段与普通混凝土4m节段等重。由于桥梁位于R=3000m平曲线上,以及悬臂段力臂的不同,在125m边跨及202m跨各设一个临时墩,其中心与主墩中距35m。临时墩工形截面,以预制块组成,便于拆除。悬臂施工期间,临时墩设地锚,并以预应力束与梁连接,以抵抗出现的拉力。
图2 挪威 Stolma桥(单位:立面图m,断面图mm)
3. 广东洛溪大桥
是我国第一座大跨径连续刚构桥。如图4所示,跨径65+125+180+110m。双壁墩身,墩身箱形截面,宽2.2m。主梁为单室箱,箱高跨中3m,根部10m。箱梁顶宽15.14m,底宽8m。顶板厚28cm,底板厚跨中32cm,根部120cm,腹板厚50~70cm,在该桥上我国第一次采用大吨位预应力体系和平弯束,是我国连续刚构桥迅速发展的一个重要开端。
图3 挪威Raftsundet桥(单位:mm)
图4 广东洛溪大桥(单位:cm)
4.虎门大桥辅航道桥
是我国主跨最大的连续刚构桥,位于R=7000m的平曲线上,跨径150+270+150m,如图5所示。1997年4月建成时为该桥型跨径世界之最。但这个纪录仅保持一年半,就被上述的挪威Stolma桥和Raftsundet桥所替代。该桥分上、下行桥,墩高35m,每幅桥双壁墩身中距9m,墩身为单室箱,宽3m,壁厚纵横向均为50cm。主梁为单室箱,箱高跨中5m,根部14.8m。箱顶宽15m,底宽7m。顶板厚25cm,底板厚跨中32cm,根部130cm。腹板厚40~60cm,用C55混凝土。无论箱高、底腹板厚度,均比跨径稍小的门道(Gateway)桥还要小,显示了设计水平的提高。
虎门大桥辅航道桥是我国连续刚构桥发展中又一座重要的桥梁,无论设计、施工、科研上都取得了重要的成果。
图5 虎门大桥辅航道桥(尺寸单位:净空、标高m,其他m) 5. 云南红河大桥[6]
是我国已建成第二大混凝土连续刚构桥,跨径58+182+265+194+70m,如图6所示。两主墩高均超过100m,其中3号墩高达121.5m,为当时混凝土连续刚构的最高墩。主梁为单室箱,箱高跨中5m,根部14.5m。箱顶宽22.5m,底宽11.5m。顶板最小厚度28cm,底板跨中32cm,根部150cm。腹板厚40~80cm。
红河大桥的特点是:
(1) 以临时加载和预推方式调整内力
由于边墩较矮,与主墩刚度相差很大,在边跨合拢前,在悬臂端施加1000kN压重,在合拢并张拉底板束后卸除,有效改善1号墩的墩顶轴力。
在次边跨、中跨合拢前,分别对主梁悬臂施加2000kN和3000kN水平顶推力后合拢,改善了梁及墩身内力,也有利于防止运营阶段跨中梁顶下挠。
(2) 墩很高,在双臂墩身间设置了两道横系梁,桥墩的稳定性得到保证。
图6 云南红河大桥(单位:cm)
6. 重庆石板坡大桥[7]
重庆石板坡长江大桥加宽改造工程采用在原桥上游平行新建一座桥梁的方案实施。新建桥梁除取消6号墩(5号墩与7号墩间一跨跨过主河槽)外,其余墩位与原桥墩位对应。桥梁跨径组成为:86.5m+4×138m+330m+132.5m。桥梁结构采用连续梁与连续刚构混合连续体系。其中(自渝中区至南岸区),①、②墩为墩梁分离(简单支承),③、④、⑤、⑦墩为墩梁固结。 桥梁主跨(⑤、⑦墩间)采用钢—预应力混凝土混合梁,即中部108m采用钢箱梁,以便减轻自重,减小因混凝土收缩徐变对结构后期变形的影响,改善结构受力,缩短建设工期。该跨其余部分以及其他跨采用三向预应力混凝土箱梁。最大梁高为16m。
桥型布置如图7。
图7 石板坡长江大桥桥型布置图(单位:cm)
该桥的特点是:
(1) 跨径大,达330m,居世界之首。连续长度1101m,而边跨跨径短,为132.5m,仅为主跨的0.402。
(2)世界上首次采用混合式桥,其中钢梁103m,重1400t。两侧各有过度段2.5m,构造、受力及施工均较复杂。
(3)成桥过程结构体系转换次数多,而且桥处于平坡,桥面无调平层,受温度混凝土收缩徐变影响,线形控制难度大。 本桥将于2006年年中建成。 (三)连续刚构桥发展中的几个问题 1 边、主跨跨径比
从表3、表4可见,边、主跨跨径比值在0.239~0.692之间,但0.419及以下者,边跨都加压重,属于特殊处理;0.5仅在下部为刚性墩的美国Houston 桥上应用,超过0.6的也仅是少数几座桥,大部分在0.55~0.58之间。
经研究分析表明,边、主跨跨径比在0.54~0.56,或再稍大一些时,有可能在边跨悬臂端以导梁支承于边墩上,合拢边跨,而取消落地支架。既不过多地增加预应力束,又不出现拔力。但两墩壁轴力差会变得较大。今后连续刚构边、主跨跨径比,更可能趋向于这个范围。 2 梁的截面形式
从表3、表4可见,在箱顶宽在21.9m(门道桥)以下时,基本都采用单室箱。如果顶宽更大,则往往分上、下行,修成双幅桥,截面为两个分离单室箱,如虎门大桥辅航道桥。 3 梁高
从表3、表4可见,连续刚构桥箱梁根部的高跨比为1/15.7~1/20.6,其中大部分为1/18左右,近年来已有一些桥达到甚至低于1/20。
主跨中部箱梁的高跨比为1/46.2~1/86,其中大部分为1/54~1/60,并有下降的趋势。我国最小为南澳跨海大桥的1/73.7。
梁高跨比的下降,是上部构造趋于轻型化的表现。建成不久的挪威Stolma桥和Raftsundet桥,由于跨中采用了轻质混凝土,减轻了自重,并选用了较小的跨中高度,使这两座桥无论是跨中或根部的高跨比都达到了最低值,跨中分别为1/86和1/85.1,根部分别为1/20.1和1/20.6,值得我们重视。
我们在设计过程中,体会到梁底按一般常用的2次抛物线时,往往在L/4~L/8截面底板混凝土应力紧张,因此在华南大桥的设计中采用1.5次抛物线,从而缓和了这个区域底板应力紧张情况,根部高跨比也已达到1/20。珠海大桥的梁底也已用1.8次方的抛物线。采用幂次为1.5~1.8的抛物线,已开始推广采用。 4 板厚 1)顶板
由表3、表4可见,公路桥顶板的最小厚度,已由28cm减小为25cm。但进一步减小的可能已不大。 2)底板
由表3、表4可见,底板的最小厚度多数为32cm,少数桥用得更薄,为28、25cm。底板的最大厚度,随着设计经验的丰富,以及采用高强混凝土,有减薄的趋势。已有几座桥,根部最大底板厚跨比达到或小于1/200,其中以虎门大桥辅航道桥为我国最小,为1/207.7。我国的连续刚构桥根部最大底板厚跨比,与跨径相似的澳大利亚两座桥相比较,都有相当的减小。
值得强调的是挪威的Stolma桥和Raftsundet 桥,由于自重轻及采用高强混凝土,其最大底板厚仅分别为105cm和120cm,为跨径的1/286.7和1/248.3,远远小于我国,足以说明采用轻质混凝土有良好的经济效益。 3)腹板
由表3、表4可见,腹板的最小厚度一般为40cm,个别的更小为35cm,有的采用50cm或更大些。最大厚度为55~80cm,其中虎门大桥辅航道桥采用40~60cm,比门道大桥65~75cm要减小不少。
挪威的Stolma桥和Raftsundet桥,其腹板厚度仅分别为25~45cm和30~40cm,比我国的桥都小,值得我们注意。
箱梁板件尺寸的减小,意味着上部构造的轻型化,这是连续刚构桥发展中的又一趋势。但因为腹板较薄,其主拉应力的控制应特别注意。 5 经济指标
随着上部构造的不断轻型化,经济指标不断降低,现将我们不同年代设计的几座桥的经济指标列于表6。
几座连续刚构桥的经济指标 表6
序号 1 2 3 名称 洛溪大桥 华南大桥 虎门大桥辅航道桥 建成年 1988 1998 1997 跨径(m) 180 190 270 钢筋(kg/m2) 129 91.8 177 钢绞线(kg/m2) 65.9 60.3 107 混凝土(m3/m2) 1.21 0.96 1.29 由表可见: (1)华南大桥跨径比洛溪大桥大10m,其梁高、底腹板厚均比洛溪大桥小,混凝土指标减少21%,钢筋指标减少29%,钢绞线指标减少8%。必须强调的是,洛溪大桥的设计采用大吨位束,当时在设计上是先进的,指标是优越的。能在此基础上把混凝土指标进一步减小20%以上,是非常不易的,充分说明了设计水平的提高和轻型化的经济效益。
(2)虎门大桥辅航道桥跨径比洛溪大桥增大50%,而混凝土指标仅增大6.5%,说明该桥设计是先进的。 6 边跨的合拢方式
连续刚构桥的上部构造,极大多数采用挂篮悬浇。合拢的顺序基本都是先边
跨,后中跨,仅南昆铁路清水河桥,采用先中跨、后边跨的合拢顺序。
边跨的合拢方式有以下几种: 1)落地支架方式
在落地支架上浇筑合拢段,合拢边跨。这是大多数连续刚构桥采用的方法。在高墩的情况下,落地支架费时费材费力,如果支架搭在水中,难度更大,需探索不用落地支架的途径,这是连续刚构桥发展的必然趋势。 2)导梁方式
在边跨悬臂端架设导梁,支承在边墩上,在导梁上挂模板浇筑合拢段。
a)主跨小于120m时,挂篮前推,浇筑合拢 b)主跨大于120m时,用导梁浇筑合拢
图8 导梁上合拢边跨
为取消落地支架进行探索,结果发现当边、主跨跨径比在0.54~0.56时,边跨支点在任何荷载工况下,总保留有足够的压力,而不出现拉力,因此有可能利用导梁,合拢边跨,而又不过多增加预应力束。这个设想,已经在跨径106m的太平大桥(边跨59m)以及跨径120m(边跨66m)的金沙大桥中实现,合拢情况良好,取消了落地支架,深受施工部门欢迎。 3)与引桥的悬臂连接合拢
这是取消落地支架的又一种方式。
我国的沅陵沅水大桥,主跨140m,边跨85m。其引桥为跨径42m的顶推连续梁桥,按(9×42m)+(42+13.5m)设两联,其间设有伸缩缝,由预应力束临时连接,顶推就位后解体,悬臂的13.5m与连续刚构悬臂空中固结,形成85+140+85+42m的连续刚构,缩短了工期,节省了投资。
澳大利亚的门道桥,边跨的刚构悬臂与引桥的悬臂在距边墩16m处连接。该连接装置为内设钢箱,有盆式滑动支座与刚构与引桥相连,可以传递剪力及一定的弯矩,但不能传递轴向力和不能约束轴向变位(见图1)。 (四)连续刚构的发展趋势
综上所述,可以概括几个发展趋势: 1 上部构造的轻型化
结构的轻型化,可以减少上下部构造的自重和材料用量,可以减轻对挂篮的要求,可以经济造价。由于采用大吨位锚具、高强混凝土,上部构造轻型化,这也是连续刚构桥的发展方向。减轻跨中区段的自重,对于特大跨径梁桥,尤其有重要的意义,挪威Stolma桥和Raftsundet桥跨中主梁采用轻质混凝土,我国石板
坡长江大桥跨中区段采用较轻的钢梁,都是值得借鉴的措施。 2 预应力束的布置
采用大吨位束,平弯锚固在肋腋部位,可减小顶板厚度,由受力而不是布束控制设计。
平弯与竖弯相结合,即在平弯的同时竖弯,可以减小摩阻损失。 3 取消边跨合拢的落地支架
采用合适的边、主跨比,在导梁上合拢边跨,或与引桥的悬臂相连接来实现合拢。在高墩的场合下,取消落地支架有一定的经济效益,缩短了工期。 4 连续刚构的合理跨径
鉴于不少特大跨径的预应力混凝土连续刚构中存在跨中下挠及梁开裂的病害,以及部分(矮塔)斜拉桥的兴起,因此连续刚构的跨径一般不宜超过200m。即使在跨径150m左右时,也宜作方案比较,确定桥型。有关大跨径梁桥病害及防止措施,请见参考文献[8]。
五、 桁架梁
最著名的是跨径183m的澳大利亚Rip桥,为带挂梁的桁架T构,外形像拱,节间长度18.3m,悬拼施工,然后安装挂梁。
另一座著名的桁架连续梁,是前苏联的伏尔加河桥,跨径106+3×166+106m,桥宽15m,支点处桁架高18m,节间长11.4m,悬拼施工。
德国的Manfall桥则为等截面桁架连续梁,跨径90+108+90m,桁架高7.34m,采用交义双斜杆加竖杆体系,节间长6m,桥宽23.5m,用顶推法施工。 我国也曾修一些桁架刚构,其中最大者为福建水口大桥,为下承式桥,跨径160m,外形像斜拉桥,桁架呈三角形,上弦杆似同刚性斜拉索。
参考文献
1. 杨高中,李强,昆明南过境干道高架桥63m简支梁桥设计,见:中国公路学会桥梁和结构工程学会2000年桥梁学术讨论会论文集 2. 周军生,楼庄鸿,国内外大跨径预应力混凝土连续刚构桥的现状和发展趋势,见中国公路学报,2000年1期
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9. 刘永前等,国内首座40m双预应力简支梁桥试验研究,桥梁建设,2005(6)
我国混凝土梁桥(L≥120m)表1建成年跨 径(m)截面两单室箱两单室箱两单室箱单室箱两单室箱两单室箱两单室箱两单室箱7.758993.83831/18.81/508.538931/17.81/53.3悬浇8.8悬浇31/18.81/558.831/18.81/55悬浇90+3×165+902×13.52×11.913.52×12.52×12.5282×112×15.42桥宽(m)2001梁高(m)根部跨中施工方法高跨比根部跨中备 注序号桥 名12199619892002200293+150+93南京长江第二大桥北汊大桥宿淮高速京杭运河大桥3广湛高速九江大桥4云南六库大桥93+165+9350+100+2×160+100+5085+154+85100+6×150+1002.831/18.11/54.4悬浇31/18.81/50悬浇悬浇5梁底为R=501.526m圆曲线1/16.71/39.5悬浇1/16.71/50悬浇200119971999200219953.051/19.41/49.231/17.01/45.3悬浇
678910111213141516171819202122199519961990198920011986192×12.512.52222.52×13.52525.818.62×13.8515.519.5777777.77单室箱6.2两单室箱单室箱单室箱连续梁两单室箱两单室箱两单室箱单室箱两单室箱单室箱单室箱2.52.62.82.82.753.2331/18.61/18.31/18.31/17.91/17.91/16.21/17.71/19.41/521/49.21/45.71/44.61/45.51/39.11/41.31/40悬浇悬浇悬浇悬浇悬浇悬浇悬浇悬浇三八洲桥荆州长江大桥跨荆江大堤桥湖南东阳渡湘江大桥舟山响礁门大桥益阳白沙大桥仙人渡汉江大桥汉川汉江公路大桥肇庆西江大桥淄博樵岭大桥安徽涂山淮河大桥广东德胜大桥广东德庆西江大桥上海奉浦大桥广东潭州大桥湖北乐天溪大桥(宜昌)惠州大桥临江大桥常德沅水大桥杭州钱塘江五桥98+2×150+9880+150+8090+150+90100+3×150+10089+142+8987+4×136+8775+2×135+7545+90+130+90+4582+128+8282+2×128+8285+3×125+8575+125+7585+2×125+8562+92+124+92+6272+ 3×122+7284+3×120+8468+3×120+68双排支座
国外混凝土连续梁桥(L≥160m)跨径(m)260165+43×250+16025023168+212+682101926.214.436.5~49单室箱单室箱两单室箱97.5+190+97.5198472+106+190+106+721972197913.91610.623.9812451/15.81/47.5悬浇1/17.91/38悬浇悬浇悬拼9双室箱两单室箱两单室箱两分离单室箱30159.8单室箱箱98.787.25桁高188.313.531/19.11/49.1悬浇1/19.11/57.3悬拼5.491/19.31/30.9悬浇7.251/23.21/23.2顶推4悬拼1/19.91/41.3悬浇两分离单室箱单室箱单室箱序号桥 名国家1198919951987198019741974Varodd-2桥挪威建成年19942Confederation 桥加拿大 表2梁高(m)高跨比施工方桥宽(m)备 注截面法根部跨中根部跨中悬浇预制吊12单室箱144.51/17.91/55.6装,重T构与连续里梁组合体系8200t34567Skye桥Norddalsfjord 桥Selbjorn 桥多瑙河桥Mosel 桥英国挪威挪威南斯拉夫瑞士12.053.051/17.61/69.5悬浇1161/19.11/35悬浇101/19.2悬浇8Bornasundet 桥挪威3跨连续3跨连续主跨和边跨62.5m用LC60,边跨35cm用C55连续长1288m,墩高110m4跨连续3跨连续,中央部分用轻集料节间长18.3mR=650m圆曲线上9Orwell 桥英国1011121319.552×10.426.1多瑙河桥Koln-Deutz 桥Rip 桥Colambia桥奥地利德国澳大利亚英国14Gennevilliers桥法国15Ottmarsheim 桥法国19811979197919881989106+3×160+10616516095+160+95168169.6119018473.2+183+73.2182.9105+172+74.12+1721977+1131979171.916New Reichs 桥奥地利5跨连续,跨中用轻集料5跨连续,按部分预应力设计,公路与地下铁道两用桥3跨连续节间长11.4m3跨
17Worth桥德国18192021伏尔加河桥Mosel 桥圣干霹雳河桥Naro岛桥前苏联德国马来西亚韩国
我国混凝土连续刚构桥(L≥160m)表3高跨比根部1/18.21/17.91/59.616.58.71/18.31/18.61/61.91/17.21/56.520.312.91/181/18.11/58.11/18.21/59.511.55.51/18.11/58.116.57.81/16.61/59.31/18.81/59.81/17.81/6019.610252211.5251/66.715.361/17.91/58.51/17.61/66.71311.587285.52532~13550~8032~12050~8032~12040~6028~15032~12040~7040~602525157251/6325132832~120501262530~14040~701/5322.511.5283232~17045~701/157.61/541572532~13040~601/207.7跨中顶底顶板底板腹板梁宽(m)板厚(cm)边跨主跨截面14.81514.54.254.55单室箱单室箱单室箱0.558两单室箱140.5590.583单室箱单室箱单室箱13.74.213.84.30.5480.5840.552两单室箱13.84.3单室箱1313.53.613.44.113.63.644.1154.2144单室箱15.14.6梁高跨根部中最大底边跨合龙板厚跨方法比备 注
0.51832~15040~601/176.7落地支架1/185.7落地支架35~14540~1001/185.750~701/21028~15040~701/166.7落地支架32~15040~601/166.7落地支架32~70落地支架1/2001/2001/1601/200落地支架双幅双幅序号桥 名建成跨径(m)年虎门大桥辅航11997150+270+1500.556道桥2苏通大桥副桥20083云南红河大桥20034宁德下白石大2003桥重庆鱼洞长江52006大桥6泸州长江二桥20017重庆黄花园大1999桥马鞍石嘉陵江82001大桥9广州珠江大桥2004138.7+268+138.758+182+265+194+70145+2×260+145145.32+2×260+145.32145+252+49.5137+3×250+137146+3×250+146138+250+13810宜水路金沙江大桥140+249+1400.562双幅,桥在R=7000m平曲线上双幅,1.6次抛物线主跨悬臂对顶300t合拢梁底用1.6次抛物线1.8次抛物线,双幅,远期轻轨49.5m边跨重力式锚碇桥台双幅,连续长度1024m双幅,连续长度1042m1.6次抛物线双幅,全宽24.5m,1.5次抛物线1/181.5落地支架连续长度1060m11黄石长江大桥1995121314桥面至水面高306m
15162.5+3×0.663单室箱245+162.5江津长江大桥1997140+240+1400.583单室箱重庆高家花园1997140+240+1400.583单室箱嘉陵江大桥145.1+240+贵比公路六广0.518单室箱河大桥145.1重庆龙溪河大2000140+240+1400.583两单室箱桥
我国混凝土连续刚构桥(L≥160m)表3(续)高跨比根部1/18.41/56.01/18.61/5816.6830~12545~751/185.68.35落地支架跨中顶底顶板底板腹板梁宽(m)板厚(cm)边跨主跨截面单室箱412.84.2梁高跨根部中最大底边跨合龙板厚跨方法比备 注1.7次抛物线,桥高大于190m双幅,4个主墩,中间2个与梁固结,边上2个设铰序号桥 名建成跨径(m)年16广西布柳河大桥127+3×232+1270.547两单室箱12.50.533单室箱27.5两单室箱0.568两单室箱0.6500.425单室箱单室箱3123.51/16.71/57.11/18.21/66.71/57.11/57.11341/15.41/500.5300.550两单室箱110.550两单室箱10.53.50.5500.5300.579单室箱9.531/201/63.31/18.11/59.413.5732~1001/19015.873312.56.513.5713.87.52835~14032~11060~9040~701/142.91/182单室箱13.541/16.31/55.012.562532~1101/209120+4×225+120145+235+1450.617杭州钱塘江下172002沙大桥(六桥)18贵州虎跳河大桥19南澳跨海大桥0.614122+221+1220.552梁底用1.65次抛物线20刚构 -连续梁体系双幅,全宽22.5m刚构 -连续梁体系挂篮悬臂合拢边跨22.512.21.8次抛物线,墩高178m
梁底用1.5次方抛重庆北培东阳2001135+220+135嘉陵江大桥116+200+220东营黄河公路21大桥+200+116都汶路岷江大22125+220+125桥65+160+21023济南黄河二桥1999+160+65金厂岭澜沧江242002130+200+85大桥湖北龙潭河大106+3×25桥200+106陕西徐水河大110+2×26桥200+11027广州新龙大桥2004110+200+110110+3×恩施马水河大28桥200+110贵州朱昌河大29106+200+106桥30广州华南大桥1998110+190+110广东镇海湾大31105+190+105桥0.553两单室箱10.53.2
我国混凝土连续刚构桥(L≥160m)表3(续)高跨比根部跨中顶底顶板底板腹板梁宽(m)板厚(cm)边跨主跨截面梁高跨根部中最大底边跨合龙板厚跨方法比备 注序号桥 名建成跨径(m)年32佛山季华大桥31/19.41/54.516.58.52832~~851/181/6015.182832~12050~701/150110+190+11533洛溪大桥0.544两单室箱9.39.30.579两单室箱0.60165+125+1800.611单室箱1019880.520+110落地支架落地支架1.6次方抛物线34200498+180+98350.7270.529单室箱单室箱0.6560.5630.5380.6000.6000.563两单室箱91/17.8单室箱8.22.71/19.51/59.2单室箱831/201/53.317单室箱831/201/53.317.5999.473.51/17.61/47.6126.5252510.54.51/161/37.312.67单室箱1031/171/56.71262832~120双室箱10.84.81/15.81/35.828.212~1640~70361999公铁两用,在同一平面上1/141.71/1401/177.525~93.845~8025~10040~651/160落地支架悬拼托架+吊架合拢落地支架铁路单线单主墩37180123.6+170+123.690+2×170+9075~12070~90381996100+168+1000.5953940+166.5+9740广州官洲河大桥蔡甸汉江大桥宁波大榭跨海大桥宁德八尺门大桥攀钢专用线金沙江大桥贵州关兴公路落拉河大桥三门峡黄河大桥199341福建平潭大桥105+4×160+10590+3×160+904286+160+8696+160+96公铁两用,全宽25.5m墩高138m丫髻沙大桥辅2000航道桥重庆牛角沱渝200243澳大桥44贵州乌溪大桥黄延高速葫芦45河大桥96+160+9690+3×160+90
国外混凝土连续刚构桥(L≥160m)表4序号跨径(m)截面单室箱单室箱14.5151214.65.21/17.31/50悬浇四跨双线铁路刚性墩连续刚构3.51/20.61/85.114.5153.51/20.11/86悬浇,72m用支架施工方法94+301+7210.39桥 名国家建成年桥宽(m)梁高(m)高跨比根部跨中根部跨中备 注主跨中部182m用轻质砼;94m边跨的37m和72m边跨的53m,梁内填砾石1Stolma 桥挪威19982Raftsundet 桥挪威9.3单室箱单室箱单室箱双室箱分离双箱12.54.251/17.61/51.871/20.81/35.74.61/15.71/49.7悬浇21.93121812.586+202+298+1199825悬浇,125m边跨桥在R=3000m平曲线上,主跨中部224m3.51/20.61/85.1和202m各设一临用轻质砼,边跨端部7m以C-25砼压重时墩主跨中部224m用LC60(轻质混凝土),其他C653桑达伊桥挪威2002120+298+1204Gateway桥5Schottwien桥澳大利亚1985145+260+1451989250奥地利6Doutor 河桥葡萄牙19912507Houston 运河桥美国1982114+228.6+8Mooney 桥澳大利亚1985130+220+1309斯驼塞特桥2052×22.6双室箱双室箱193.8512挪威1993100+220+1004.91/17.11/41.8悬浇主跨146cm用LC60(轻质混凝土),其他C55C45,底宽14m101985 Jaems河桥美国200211美国挪威2×14.5两单室箱两分离单室箱箱31.1312000主跨LC60,边跨C55中主墩109331/13.81/57.7悬浇1/16.51/51.7悬拼3.51/18.31/47.1悬浇过渡墩上梁高2.65m
詹姆斯敦-维拉扎诺大桥12罗格桑德桥墨尔本Bolte13Yarra 河桥56+190+5672+173+173+7澳大利亚19992马来西亚14第二联络桥96+165+96新加坡85+165+165+8西海大桥辅航道15韩国2000桥5
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