摘 要:本文简述了桥梁中的三大主要体系结构及组合结构体系,从定义到分类到各种体系的特点都进行了比较简要的概述及分析,阐述了桥梁在各种结构中的优缺点,明确了桥梁结构体系的概念,提出了桥梁的发展方向。
关键词:桥梁 结构体系 ;分类 ;承重 ;特点 ;发展
中***分类号:U445文献标识码:A
一、引言
桥梁是供车辆(列车,汽车)和行人等跨越障碍(河流,山谷,海湾或者其他线路等)的工程建筑物。简而言之,就是跨越障碍的通道。当原始人类尚不知道如何造桥时,会利用自然界物体,如天然倒下的树干,地壳长期侵蚀形成的拱状物,森林里攀缠悬挂的藤萝等来帮助他们度过溪流、山涧、峡谷。地面上并不是一片坦途,总会有沟壑山涧,当工程需要的时候不得以都得跨越障碍,天堑变通途,桥梁的作用也就不言而喻了。桥梁的发展历史悠久,样式丰富,造型各异。
二、梁桥
梁桥 (Beam Bridge) 以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁,是一种高度刚性,横跨在两端支架上的水平结构,在结构上如同一根横梁用以支通运输。它是直接传承自独木桥,现在一般使用I型钢、箱梁、强化水泥或预拌混凝土建造于浅滩上。它是一种常用的行人天桥及公路交流道和高架桥。如同它的早期样式,这种桥在结构上是众多桥梁种类中最简单的一种。 主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁横截面形式多为T型、I字型和箱型等,其构造简单,制造、架设和维修均较方便,广泛用于中、小跨度桥梁,但在材料利用上不够经济。桁架梁(又称空腹梁)的杆件承受轴向力,常采用等高度T型梁(混泥土)或I型梁(钢)跨度大时可以采用变截面,其材料能充分利用,自重较轻,跨越能力大,多用于建造大跨度桥梁。按照主梁的静力体系,分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。
三、拱桥
拱桥是以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈(拱肋)及其支座组成。支座处的支承反力除了竖向力还有较大的水平推力。根据拱的受力特点,多采用抗压能力较强且经济合算的砌体材料(石材等)和钢筋混泥土来修建拱桥,也因拱桥的推力,地基要求比较高,地基选择比较严格。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构,后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小,比有铰拱经济,结构简单,施工方便,普遍采用的形式。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。按承力形式分为上承式,中承式,下承式。拱桥为桥梁基本体系之一,跨越能力比较大,钢筋混泥土拱桥目前在世界最大跨度为460米,石拱桥为146米,钢拱桥为550米。就地取材,与钢筋混泥土梁式桥相比,可节约大量的钢材和水泥,能耐久,养护和维修费少,外形美观,构造简单,一直是大跨径桥梁的主要形式。
四、悬索桥
悬索桥,又名吊桥(suspension bridge)是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作 其缆索几何形状由力的平衡条件决定,一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆,把桥面吊住,在桥面和吊杆之间常设置加劲梁,同缆索形成组合体系,以减小活载所引起的挠度变形。 主缆是结构体系中主要承重构件,是几何可变体,主要承受拉力作用。主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件,在恒载作用下,以轴向受压为主;在活载作用下,以压弯为主,呈梁柱构件特征。加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构,主要承受弯曲内力。锚碇是锚固主缆的结构,它将主缆中的拉力传递给地基,通常采用重力式锚和隧道式锚。吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件,是连系加劲梁和主缆的纽带,承受轴向拉力。
五、 组合体系
组合体系桥是指承重结构采用两种基本体系,或者一种基本体系与某些构件(梁,柱,塔,索等)组合在一起的桥。分为:钢架桥:梁与立柱的组合体系;T型钢架桥和连续钢架桥;梁,拱组合体系:柔性拱和刚性梁的组合;斜拉桥:梁与塔,斜索组成的结构体系;其它组合体系主要包括斜拉体系与梁,拱,索的组合。基本都是利用三个基本结构体系根据各自的优缺点进行有效组合,使其达到互利互补的效果,具有结构合理,设计先进,也便于发挥各机构的特点,弥补不足之处,都建立在对基本结构具有很好的掌握的基础上,这就是桥梁的概念设计的一种体现。工程中会遇到很多现实问题,需要坚持原则,灵活处理。
六、总结
当今桥梁发展已经很成熟了,无论是结构形式,工程材料,设计理论,施工设备,制造工艺都非常的完善,但是不能固步自封,未来桥梁发展方向是沿着更完美的方向发展主要有:1 桥跨结构继续向大跨发展,因为在具备一定的承载能力条件下,跨越能力仍然是反映桥梁技术水平的主要指标,修建跨海(峡)大桥也一直是人类的奋斗目标; 2 新桥设计理论与旧桥评估理论更趋完善,因为桥梁设计理论是桥梁工程的基石,随着桥跨的增加,建桥环境的变化,结构体系的多样和复杂,桥梁设计会面临更多的困难和难题,需要适应桥梁发展的需要,开展设计理论研究,完善设计规范。
参考文献:
[1]徐君兰,孙淑红,钢桥(第二版)人民交通出版社.
[2]姚玲森,桥梁工程(第二版),人民交通出版社.
[3]李亚东,桥梁工程概论(第二版),西南交大出版社.
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