橋梁的基本組成和分類

橋梁的基本組成和分類

橋梁?程

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道路路線遇到江河湖泊、??深溝以及其他線路（鐵路或公路）等障礙時，為了保持道路的連續性，就需要建造專門的??構造物 —— 橋

梁來跨越障礙。

橋梁指的是為道路跨越天然或??障礙物?修建的建筑物。

第?節 橋梁的基本組成

圖1-2-1表??座公路橋梁的概貌，從圖中可見，橋梁?般由橋跨結構、橋墩和橋臺等?部分組成。

橋跨結構是在路線中斷時跨越障礙的主要承重結構。

橋墩和橋臺是?承橋跨結構并將恒載和車輛等活載傳?地基的建筑物。橋墩和橋臺中使全部荷載傳?地基的底部奠基部分，通常稱為基礎，

它是確保橋梁能安全使?的關鍵。

通常?們還習慣地稱橋跨結構為橋梁上部結構，稱橋墩和橋臺（包括基礎）為橋梁的下部結構。

?座橋梁中在橋跨結構與橋墩或橋臺的?承處所設置的傳?裝置，稱為?座，它不僅要傳遞很?的荷載，并且要保證橋跨結構能產??定的

變位。

在路堤與橋臺銜接處，?般還在橋臺兩側設置?砌的錐形護坡，以保證迎?部分路堤邊坡的穩定。

在橋梁建筑?程中，除了上述基本結構外，根據需要還常常修筑護岸、導流結構物等附屬?程。

河流中的?位是變動的，在枯?季節的最低?位稱為低?位；洪峰季節河流中的最??位稱為??位。橋梁設計中按規定的設計洪?頻率計

算所得的??位，稱為設計洪?位。

橋梁布置和結構有關的主要尺?和術語名稱：

凈跨徑

對于梁式橋是設計洪?位上相鄰兩個橋墩（或橋臺）之間的凈距，?l0表?(圖1-2-1)；對于拱式橋是每孔拱跨兩個拱腳截?最低點之間的?

平距離(圖1-2-2)。

總跨徑

是多孔橋梁中各孔凈跨徑的總和，也稱為橋梁孔徑（sum{l_o}），它反映了橋下宣泄洪?的能?。

計算跨徑

對于具有?座的橋梁，是指橋跨結構相鄰及兩個?座中?之間的距離，?l表?。對于圖1-2-2所?的拱式橋，是兩相鄰拱腳截?形?點之間

的?平距離。橋跨結構的?學計算是以l為基準的。

橋梁全長

簡稱橋長，是橋梁兩端兩個橋臺的側墻或?字墻后端點之間的距離，以L表?。

橋梁?度

簡稱橋?，是指橋?與低?位之間的?差(如圖1-2-1中的H_1）或為橋?與橋下線路路?之間的距離。橋?在某種程度上反映了橋梁施?的

難易性。

橋下凈空?度

是設計洪?位或計算通航?位?橋跨結構最下緣之間的距離，以H表?，它應保證能安全排洪，并不得?于對該河流通航所規定的凈空?

度。

建筑?度

是橋上?車路?(或軌頂)?程?橋跨結構最下緣之間的距離(圖1-2-1中的h及h')，它不僅與橋跨結構的體系和跨徑??有關，?且還隨?車部

分在橋上布置的?度位置?異。公路(或鐵路)定線中所確定的橋?(或軌頂)?程，對通航凈空頂部?程之差，?稱為容許建筑?度。顯然，橋

梁的建筑?度不得?于其容許建筑?度，否則就不能保證橋下的通航要求。

凈??

是從拱頂截?下緣?相鄰兩拱腳截?下緣最低點之連線的垂直距離，以f_0表?（圖1-2-2）。

計算??

是從拱頂截?形??相鄰兩拋腳截?形?之連線的垂直距離，以f表?(圖1-2-2)。

?跨?

是拱橋中拱圈(或拱肋)的計算??f與計算跨徑l之?(f/l)，也稱拱?度，它是反映拱橋受?特性的?個重要指標。

標準跨徑

此外，我國《公路橋涵設計通?規范》(JTG D60—2004)中規定，對標準設計或新建橋涵跨徑在50m以下時，?般均應盡量采?標準跨

徑l_b)。對于梁式橋，它是指兩相鄰橋墩中線之間的距離，或墩中線?橋臺臺背前緣之間的距離；對于拱式橋，則是指凈跨徑。

第?節 橋梁的主要類型

?前?們所見到的橋梁，種類繁多。它們都是在長期的?產活動中，通過反復實踐和不斷總結逐步發展起來的。

為了對各種類型的橋梁結構先有個概略的認識，下?加以簡要的分析說明。

?、橋梁的基本體系

結構?程上的受?構件，總離不開拉、壓和彎三種主要受??式。由基本構件所組成的各種結構物，在?學上也可歸結為梁式，拱式和懸吊

式三種基本體系以及它們之間的種組合。現代的橋梁結構也?樣，不過其內容更豐富，形式更多樣，材料更堅固，技術更進步。下?從受?

特點、建橋材料、適?跨度、施?條件等??來闡明橋梁各種體系的特點。

1. 梁式橋

梁式橋是?種在豎向荷載作?下??平反?的結構【圖1-2-3中的a)和b)】。由于外?（恒載和活載）的作??向與承重結構的軸線接近垂

直，故與同樣跨徑的其他結構體系相?，梁內產?的彎矩最?，通常需?抗彎能?強的材料(鋼、?、鋼筋混凝?等)來建造。為了節約鋼材

和?料(?橋使?壽命不長，除臨時性橋梁或戰備需要外，?般不宜采?)，?前在公路上應?最?的是預制裝配式的鋼筋混凝?簡?梁橋。

這種梁橋的結構簡單，施??便，對地基承載能?的要求也不?，但其常?跨徑在25m以下，當跨度較?時，需要采?預應?混凝?簡?梁

橋，但跨度?般也不超過50m。為了達到經濟、省料的?的，可根據地質條件等修建懸臂式或連續式的梁橋，如圖1-2-3c)和d)所?。對于很

?跨徑，以及對于承受很?荷載的特?橋梁，可建造使??強度材料的預應?混凝?梁橋外，也可建造鋼橋，如圖1-2-3e)所?。

圖1-2-3梁式橋

2. 拱式橋

拱式橋的主要承重結構是拱圈或拱肋（圖1-2-4）。這種結構在豎向荷載作?下，橋墩或橋臺將承受?平推?，如圖1-2-4b)所?。同時，這

種?平推?將顯著抵消荷載所引起在拱圈(或拱肋)內的彎矩作?。因此，與同跨徑的梁相?，拱的彎矩和變形要?得多。鑒于拱橋的承重結

構以受壓為主，通常就可?抗壓能?強的坊?材料(如磚、?、混凝?)和鋼筋混凝?等來建造。

拱橋的跨越能?很?，外形也較美觀，在條件許可的情況下，修建拱橋往往是經濟合理的。

同時應當注意，為了確保拱橋能安全使?，下部結構和地基必須能經受住很?的?平推?的不利作?。此外，拱橋的施??般要?梁橋困難

些。對于很?跨度的橋梁，也可建造鋼拱橋。

在地基條件不適于修建具有強?推?的拱橋的情況下，必要時也可建造?平推?由鋼或預應?筋做成抗拉系桿來承受的系桿拱橋，如圖1-2-

4d)所?。近年來還發展了?種所謂“飛鳥式”三跨?推?拱橋，如圖1-2-4e)所?。即在拱橋邊跨的兩端施加強?的預加?，傳?拱腳，以抵消

主跨拱腳巨?的恒載?平推?。

圖1-2-4中還?出三種不同承式的橋梁。通常稱車輛在主要承重結構(拱或梁)之上?駛者為上承式橋梁，如圖1-2-4a)所?；車輛在主要承重結

構之下?駛者為下承式橋梁，如圖1-2-4d)所?；圖1-2-4中的c)和e)則稱為中承式橋梁。

圖1-2-4拱式橋

3. 剛架橋

剛架橋的主要承重結構是梁或板和?柱或豎墻整體結合在?起的剛架結構，梁和柱的連接處具有很?的剛性，如圖1-2-5a)所?。在豎向荷載

作?下，梁部主要受彎，?在柱腳處也具有?平反?[圖1-2-5b)]，其受?狀態介于梁橋與拱橋之間。剛架橋跨中的建筑?度就可以做得較

?。當遇到線路?體交叉或需要跨越通航江河時，采?這種橋型能盡量降低線路?程，以改善縱坡并能減少路堤??量。但普通鋼筋混凝?

修建的剛架橋施??較困難，梁柱剛接處較易裂縫。

圖1-2-5c)所?的T型剛構是修建較?跨徑鋼筋混凝?橋曾采?的橋型，它是結合了剛架橋和多孔靜定懸臂梁橋的特點發展起來的?種多跨結

構。對于普通鋼筋混凝?T型剛構橋，由于懸臂根部的負彎矩很?，修建時不僅鋼材?量?，?且控制混凝?裂縫的開展成為關鍵，因此，

跨徑就不能做得太?(通常達40～50m)，?前已很少修建。

預應?混凝??藝的發展，使得T型剛構橋和連續剛構橋得到了很?的推?。特別是由于采?了懸臂安裝或懸臂澆筑的分段施??法，不但

加速了修建?跨度橋梁的施?速度，?且也克服了要在江河或深?中搭設?架的困難。

圖1-2-5d)所?的多跨連續剛構橋，屬多次超靜定結構，在設計中?般應減?墩柱的抗彎剛度，不然的話會在結構內引起較?的附加內?。對

很長的橋，為了降低這種附加內?，往往將兩側的邊跨設置活動餃?座，甚?將主跨的墩柱做成雙壁式結構。

當跨越陡峭河岸和深邃狹?時，修建斜腿式的剛構橋往往既經濟合理，?造型輕巧美觀，如圖1-2-5e)所?。由于斜腿墩柱置于岸坡上，有較

?斜?，在主梁跨度相同的條件下，斜腿剛構橋的橋梁跨度?門式剛構橋要?得多。

圖1-2-5 剛構矯

T型剛構橋的懸臂主梁，主要承受負彎矩，因此，橫截?宜?箱形截?。連續剛構橋和斜腿剛構橋的主梁受?與連續梁相近，通常也采?各

式箱形橫截?。

4. 懸索橋

傳統的懸索橋(也稱吊橋)均?懸掛在兩邊塔架上的強?纜索作為主要承重結構，如圖1-2-6所?。在豎向荷載作?下，通過吊桿使纜索承受很

?的拉?，通常就需要在兩岸橋臺的后?修筑?常巨?的錯碇結構。懸索橋也是具有?平反?(拉?)的結構。現代的懸索橋上?泛采??強

度的鋼絲成股編制的鋼纜，以充分發揮其優異的抗拉性能，因此結構?重較輕，就能以較?的建筑?度跨越其他任何橋型?與倫?的特?跨

度。懸索橋的另?特點是：成卷的鋼纜易于運輸，結構的組成構件較輕，便于??架懸吊拼裝。我國在西南?嶺地區和在遭受?洪泥?沖擊

等威脅的?區河流上，以及對于?跨徑橋梁，當修建其他橋梁有困難的情況下，往往采?懸索橋。

圖1-2-6a)所?為在?區跨越深溝或河?的單跨式吊橋。圖1-2 6b)所?則是在?江或湖海上跨越深?區的三跨式吊橋。

圖1-2-6懸索橋

近年來，鑒于對橋梁美觀的要求，在不宜修建錨碇的情況下，也可建造將主纜錨固在主梁兩端的所謂“?錨式”懸索橋。這種橋型雖然很有特

?，但其結構設計和施??藝?較復雜，經濟性較差，?且跨徑也不宜過?，?前最?跨徑為385m。

然?，相對于前?所說的其他體系??，懸索橋的?重輕，結構的剛度差，在車輛動荷載和風荷載作?下，橋有較?的變形和振動。可以

說，整個懸索橋的發展歷史，是不斷研究和克服其有害的變形與振動的歷史，亦即是爭取其結構剛度的歷史。

5. 斜拉橋

斜拉橋由斜索、塔柱和主梁所組成，如圖1-2-7所?。??強鋼材制成的斜拉索將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛荷載傳?塔柱，再

通過塔柱基礎傳?地基。這樣，跨度較?的主梁就像?根多點彈性?承(吊起)的連續梁?樣?作，從?可使主梁尺???減?，結構?重顯

著減輕，既節省了結構材料，??幅度地增?橋梁的跨越能?。此外，與懸索橋相?，斜拉橋的結構剛度?，即在荷載作?下的結構變形?

得多，且其抵抗風振的能?也?懸索橋好，這也是在斜拉橋可能達到的?跨度情況下使懸索橋遜?的重要因素。

斜拉橋的斜索組成和布置、塔柱形式以及主梁的截?形狀是多種多樣的。我國常?平??強鋼絲束、平?鋼絞線束等制作斜索，并?熱擠法

在鋼絲束上包?層?密度的??聚?烯(HDPE)外套進?防護。

斜索在??上也可布置成不同形式。各種索形在構造和?學上各有特點，在外形美觀上也各具特?。常?的索形布置為豎琴形[圖1-2-7b)]和

扇形[圖1-2-7c)]兩種。另-種是斜索集中錨固在塔頂的輻射形布置[圖1-2-7a)]，因其塔項錨固結構復雜?較少采?。

圖1-2-7斜拉橋

常?的斜拉橋是三跨雙塔式結構，但在實踐中也往往根據河流、地形、通航要求等情況，采?對稱與不對稱的雙跨獨塔式斜拉橋。

斜拉橋是半個多世紀來最富于想象?和構思內涵最豐富且引?矚?的橋型，它具有?泛的適應性。?般說來， 對于跨度從200m?700m，甚

?超過1000m的橋梁，斜拉橋在技術和經濟上都具有相當優越的競爭能?。誠然，隨著斜拉橋跨度的增?，將會?臨塔過?和斜索過長等?

系列技術難點，這不僅涉及到?聳塔柱抗震和抗風等動?穩定??的問題，?且還有主梁受壓?過?以及長斜索因?重垂度增??引起的種

種技術問題。另外，必須提到的是，斜拉橋的斜索可以說是這種橋梁的?命線，?今國內外已發?過?起通車僅?年就因斜索腐蝕嚴重?導

致全部換索的不幸?程實例。因此，確保其使?壽命，仍是當今橋梁界?分關切和重視的重要課題。可以相信，隨著?性能新材料的開發、

計算理論的進?步完善、施??法的改進、特別是設計構思的不斷創新，斜拉橋還在向更?跨度和更新的結構形式發展。

6. 組合體系橋梁

除了以上5種橋梁的基本體系以外，根據結構的受?特點，還有由?種不同體系的結構組合?成的橋梁，稱為組合體系橋。圖1-2-8a)所?為

?種梁和拱的組合體系，其中梁和拱都是主要承重結構，兩者相互配合共同受?。由于吊桿將梁向上(與荷載作?的撓度?向相反)吊住，這

樣就顯著減?了梁中的彎矩；同時由于拱與梁連接在?起，拱的?平推?就傳給梁來承受，這樣梁除了受彎以外尚且受拉。這種組合體系橋

能跨越較?般簡?梁橋更?的跨度，?對墩臺沒有推?作?，因此，對地基的要求就與?般簡?梁橋?樣。圖1-2-8b)所?為拱置于梁的下

?、通過?柱對梁起輔助?承作?的組合體系橋。

圖1-2-8拱梁組合體系橋梁

圖1-2-9?出?座?跨度組合體系鋼橋的實例。圖1-2-9a)中所?是鋼桁架和鋼拱的組合；圖1-2-9b)所?是鋼梁與懸吊系統的組合；圖1-2-9c)

所?是鋼梁與斜拉索的組合；圖1-2-9d)所?是斜拉索與懸索的組合。

圖1-2-9組合體系橋梁

a)九江長江?橋； b)丹東鴨綠江?橋； o)蕪湖長江?橋； d)紐約布魯克林?橋

?、橋梁的其他分類簡述

除了上述按受?特點分成不同的結構體系外，?們還習慣按橋梁的?途、??規模和建橋材料等其他??來進?分類。

1. 按?途來劃分，有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩?橋、農橋、??橋、運?橋(渡槽)及其他專?橋梁(如通過管路和電纜等)。

2. 按橋梁全長和跨徑的不同，分為特?橋、?橋、中橋和?橋。《公路橋涵設計通?規范》(JTG D60- 2004)規定的劃分標準如下表所

?。

橋涵分類多孔跨徑總長L(m)單孔跨徑L_k(m)橋涵分類多孔跨徑總長L(m)單孔跨徑L_k(m)

特?橋L>1000L_k>150?橋8le Lle305le L_k< 20

?橋100le L<100040le L_kle 150涵洞L_k< 5

中橋30 < L<10020le L_k<> 400

注:①單孔跨徑系指標準跨徑:

②梁式橋、板武橋的多孔跨徑總長為多孔標準跨徑的總長:拱式橋為兩岸橋臺內起拱線間的距離:其他形式橋柔為橋?系?車道長

度。

3. 按主要承重結構所?的材料劃分，有圬?橋(包括磚、?、混凝?橋)、鋼筋混凝?橋、預應?混凝?橋、鋼橋和?橋等。?材易腐，?

且資源有限，因此，除了少數臨時性橋梁外，?般不采?。

4. 按跨越障礙的性質，可分為跨河橋、跨線橋(?體交叉)、?架橋和棧橋。?架橋?般指跨越深溝峽?以代替?路堤的橋梁。為將車道升

??周圍地?以上并使其下?的空間可以通?車輛或作其他?途(如堆棧、店鋪等)?修建的橋梁,稱為棧橋。

5. 按上部結構的?車道位置，分為上承式橋、下承式橋和中承式橋。橋?布置在主要承重結構之上者稱為上承式橋，如圖1-2-3中的a)、

c)和d)以及e)中的公路部分,圖1-2-4的a)等；橋?布置在承重結構之下的稱為下承式橋，如圖1-2-6中的a)和b)以及圖1-2-4中的d)等；橋

?布置在橋跨結構?度中間的稱為中承式橋，如圖1-2-4c)和e)。

上承式橋的構造較簡單，施??便，?且其主梁或拱肋等的間距可按需要調整，以求得經濟合理的布置。?般說來，上承式橋梁的承重結構

寬度可做得?些，因?可節約墩臺圬?數量。此外，在上承式橋上?車時，視野開闊、感覺舒適也是其重要優點。所以，公路橋梁?般盡可

能采?上承式橋。上承式橋的不?之處是橋梁的建筑?度較?，因此，在建筑?度受嚴格限制的情況下，就應采?下承式橋或中承式橋。

除了以上所述各種固定式的橋梁以外,還可按照特殊的使?條件修建開合橋、浮橋漫?橋等。

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