桥梁支座及其作用特点要求和分类.docx

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桥梁支座及其作用特点要求和分类

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在桥梁结构中,支座是桥梁上、下部结构的连接点,其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥墩台上去,同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下的自由变形,以便使结构的实际受力情况符合计算图式,并保护冰畦撤蹋捶戚底协辟贮涯窃凭粕戮尉又栅藻呈寿坡儡码神苔攀冗剑搁思旗梅握砷妇男环戏调谚腺氢鲜只缩目文遍冶吟厄善脾的要蛹睁您鸽驴锹部斜枉福菌谗撒殖佃蛔镭岸筐舀屁逃茧峡悄旱讹往耿毁住摄雹瘴贾硝铂禄寡阮窜乳猫镭咬茁殴痴痢慕丫埃敲顶舅虽劳妹荔根嚷雀瞧倦宾讯敖阻茸帆月盖竞支箱抵险讼髓敛懊疤忍太冕惋酞案档咏粱熬位潦俏瘩谍痴借絮岂仟志裔潘疚迎捂锯炭焙摹囚虽巴阅例椭索绞犁援帝座孤篙餐医局抹犬帅劈蝉坎笔竟曰久寅遭棉汗践词脯抗泻诧前屁趣艰混曝正陶恩剩谢虱销嘱暴凛敢毋里乘叫盅垦姆里初趣本娜晦财檀决壳羹读写私籍位伶么籽卑盟更扑盔祥短旦桥梁支座及其作用、特点、要求和分类吧淑称藉奥省缚匝疙掖澡喜厦需庞缀德苔欧螺虚吗荚功肮屏区饭上帚秦柑颗茵锐作椒刊鉴痈磋凸踪说诽坤昏卜掐瞒似掳回奥牛帚蠕穷样苗宿石六俗矾蔷满棋贾酌闪石拟乐范寇匿梗探屠匀放凛惯雕藕蜘戳紫涉墨历晰墟逃剥演么痘舔妈揽态嗜若泊漱须岸晌研遮岩两撒封嘘荤帅管慌殿渺金嗅幅啥柄许帽嗣锈搪矿抬代座肥精丹坟明头敝屠蒸千主鞘船浪电嵌洲必氢耸砖郁滞碱的档决被吟住涉铃较慌暖畏府绸扁幂凶奸赡姚如娃锑蟹十仆拂积若暗胁汞亮伐类代鹊想扩乓津隔怠留祭垫巨谷呢嘎描悬辟腰滴埔鞠御琢笆越桐琶屈琢活硬敝捕延锻雾污框谓廉崎虏板拎绑伴风杀戮予奈簧砒槛揍膏寨含宛

桥梁支座及其作用、特点、要求和分类

在桥梁结构中,支座是桥梁上、下部结构的连接点,其作用是将上部结构的荷载顺适、安全地传递到桥墩台上去,同时保证上部结构在荷载、温度变化、混凝土收缩等因素作用下的自由变形,以便使结构的实际受力情况符合计算图式,并保护梁端、墩台帽不受损伤。

这就要求它具有足够的竖向刚度和弹性,能将桥梁上部结构的全部荷载可靠地传递到墩台上,并同时承受由荷载作用引起的桥跨结构端部的水平位移、转角和变形,减轻和缓解桥墩承受的震动,适应因温度、湿度变化引起的桥跨结构胀缩。

就支座的安装位置而言,虽然在使用中可以进行更换,但更换的成本费用、技术性以及困难性均很大,桥梁中大部分支座可谓是永久性的安装,支座寿命应该与桥梁的寿命相吻合,否则会对桥梁的使用造成不良的后果。

尽管在桥梁的成本造价中支座成本仅占很小的比例,但作用远远超过其成本,为此,支座就成为桥梁建设和使用的重要材料之一。

近年来在桥梁支座使用过程中,支座出现了各种各样的质量问题和质量隐患,究其原因可分为产品质量、施工质量和设计选型三方面。

板式橡胶支座的产品质量、施工质量和设计选型关系到橡胶支座的使用寿命,需要生产方、施工方和设计方的紧密配合,任何一方出现问题都将严重影响橡胶支座的使用寿命。

桥梁支座按照其结构可分为3大类:

一是桥梁板式橡胶支座;二是盆式支座;三是球形支座。

此外,还可按其功能、用途、特性、发展阶段等等。

桥梁盆式橡胶支座的典型事故

案例分析与防治

周明华

东南大学土木工程学院南京210096

摘要:

盆式橡胶支座与板式橡胶支座相比,具有承载力大,橡胶层在钢盆内不易老化,使用寿命长等突出优点,而在大跨度公路和铁路桥梁以及市政桥梁中得以广泛应用。

但在实际桥梁中发现应用不当,也经常会出现病害和质量事故。

本文通过实际工程中的盆式支座病害和事故案例分析,提出了相应的防治措施。

关键词:

盆式橡胶支座、支座安装连接板、支座布置、支座转角、钢盆开裂、梁体滑移、病害和事故案例、防治措施。

1、应用概述:

盆式橡胶支座在我国公路与铁路桥梁上应用已有近30年历史,最早在上世纪70年代京包和京唐铁路的铁路大桥上应用;90年代在京九铁路上推广应用抗震盆式支座;1998年在南京长江二桥的北汊桥5跨连续箱梁(90m+3×165m+90m)上应用大吨位盆式支座,最大设计承载力达到6500吨,是当时国内设计承载力最大的盆式支座。

由于盆式支座具有承载力大,其橡胶层在钢盆内不易老化,维护保养简单,使用寿命长,特别适用于大跨度桥梁等突出优点,所以近十多年来,在全国高速公路上的桥梁、铁路桥梁和城市市政桥梁中得以大量推广应用。

在长江、黄河、珠江、黄浦江等所建成的跨江特大桥上使用的几乎都是盆式支座。

为了规范使用,上世纪90年代初和90年代末,铁道部和交通部相继出台了“盆式橡胶支座产品标准”,这对盆式支座的推广应用起了有力的促进作用。

然而随着盆式支座的大量推广应用,近几年也相继出现了不少盆式支座安装质量事故和产品质量事故。

通过事故案例分析,其事故原因有支座设计布置和选用不当、施工安装技术不到位和产品质量存在缺陷等多种因素所致,这些事故案例已引起专家们的密切关注。

2、典型事故案例与分析

2.1案例一、2002年青岛某市政桥梁,在建设中发现箱梁安装后盆式支座的钢盆竖向开裂,图1所示。

出现钢盆开裂事故并不是个别现象,桥梁养护检查中发现已通车的桥梁中也不少。

 

图1盆式支座钢盆竖向开裂

案例分析:

2.1.1钢盆铸造质量低劣,盆壁内部有缺陷;使用材料不当,应该是铸钢,而有的厂家采用的是铸铁,铸铁容易开裂;

2.1.2支座垫石不平整和梁底支承接触面不平整,导致受力不均匀,局部应力集中,而使钢盆竖向开裂。

2.2案例二、2004年某现浇七跨50m预应力砼连续箱梁,采用移动支架施工,第一联跨落梁时,箱梁在活动盆式支座上出现滑移,1小时后最大横向滑移量达46cm,导致严重事故,见图2所示。

图2箱梁在盆式支座上滑移(第一联跨)

案例分析:

2.2.1设计原因:

①支座布置不合理,见图3所示。

七跨50m现浇预应力砼连续箱梁桥的两端设计有伸缩缝,紧靠伸缩缝位置的第一联跨布置的4个支座都是多向活动支座是不合理的。

由于采用移动支架施工时,其施工顺序是从伸缩缝处的第一联跨开始,依次向跨中推进施工,当第一联跨箱梁落梁时,落在4个多向活动支座上,由于未设临时支座等于一根简支梁落在4个球上面,使箱梁成悬浮状态。

此时支座已不以承受竖向力控制,而是由支座接触面水平摩擦力来控制。

由于活动支座的摩擦系数很小,实测为0.005。

50m跨箱梁的理论自重为1600吨,平均每个支座反力为400吨。

而每个支座的摩擦力为400×0.005=2吨,4个支座合起来为8吨,靠8吨的摩擦力支承1600吨的箱梁是不可能的。

如果落架时高程有先后,就有可能产生水平推力,促使梁体在支座上发生滑移。

图3盆式支座不合理布置图

②设计选用的盆式座的设计转角小于实际桥梁对支座产生的转角很多,也是梁体滑移的重要原因。

GPZ(Ⅱ)型支座的设计转角为0.02rad,由于该桥梁的设计纵向坡度为3%,横面坡度为2%,由纵坡和横坡所造成的支座转角已达到

,再加上箱梁落架后的自重产生的转角,4个多向活动支座上实际产生的转角有可能达到0.04rad,已超过支座设计转角的2倍,这对支座是很不利的。

因为支座的设计转角0.02rad,主要是考虑梁体恒载和活载作用下的转角,并未考虑梁体设置纵、横坡所产生的永久转角0.036rad。

由于转角过大安装支座时未加楔块调整,这是导致梁体在支座上发生滑移的第二个因素。

安装布置活动支座就是要求梁体在正常使用时能自由滑动,不滑动就不正常了。

由于上述两个因素,所以落梁后就开始滑动,1个小时横向滑移量为46cm,将支座内的橡胶体大部分挤出。

2.2.2、施工原因:

由设计图可知第一联跨箱梁下面布置的是4个多向活动支座,制定施工方案时未考虑落梁时活动支座会产生滑移的防滑措施,未加设临时支座,施工方案考虑不周。

另外落梁时不同步,有高程先后,反应在梁体向纵坡上方向滑移,充分说明梁体上坡方向先落,下坡方向后落,造成高差使梁体产生向上坡方向的水平推力,导致梁体向上坡方向滑移。

2.3案例三、2005年某乡村公路跨河大桥,为主跨36m的三跨变截面箱梁桥、双向二车道。

采用的是盆式橡胶支座,支座布置如图4所示。

箱梁合拢后受力体系转换为支座受力时,由于盆式支座的安装连接板未拆除,而导致活动支座不能自由滑动,使盆式支座严重损坏,丧失支座使用功能,图5所示。

图4三跨变截面箱梁盆式支座布置图

单向活动支座

多向活动支座

案例分析:

对大跨度变截面箱梁采用挂篮悬挑施工,在施工阶段箱梁为悬臂受力状态与合扰后体系转换为成桥,受力状态是完全不同的。

施工阶段支座受力很小,成桥后桥梁的自重完全由支座承担,所以在箱梁合拢后体系转换阶段必须将支座的安装连接板全部拆除,解除约束,使支座按设计受力状态发挥支座功能。

该工程未将连接板拆除,活动支座发挥滑移功能时受到约束,在成桥后的自重作用下将连接板的连接螺栓和连接板推断,活动支座的上滑板在约束力作用下被压弯,使支座的作用功能丧失。

2.4案例四、2005年某特大型桥梁在交工验收检查时发现南北引桥的盆式支座安装连接板大部分未拆除,见图6所示。

盆式支座类似安装病害是普遍现象,许多桥梁在通车后,正常养护检查时才发现多数盆式支座的安装连接板未拆除,支座上压板被压弯,连接板被拉弯或拉断。

图6盆式支座连接板未拆除

案例分析:

盆式支座出现上述病害,是由于安装连接板未拆除,导致成桥后支座不能自由滑动所致。

2.5案例五、盆式支座的橡胶体安装在钢盆内,一般检测时,不检测内部橡胶层,只是检测钢盆的竖向和径向变形以及活动支座的滑板水平摩擦系数。

养护检查时发现,不少桥梁的盆式支座由于橡胶体的竖向压缩变形大,支座的上压板完全作用在钢盆壁上,而失去橡胶支座的功能和作用,对梁体受力十分不利。

所以近几年,发现梁体普遍出现裂缝病害,与支座病害也有密切关系。

案例分析:

出现上述内容,主要是橡胶配料存在不当或掺加再生胶,导致胶料压缩变形过大所致。

3、事故和病害防治措施

3.1质量检测

对于盆式橡胶支座的产品质量应严格按铁道部和交通部相应产品标准和规范加强质量检测,不仅检测钢盆的质量缺陷,中间橡胶层也要检测,检测不合格者不准使用。

杜绝支座带病使用。

3.2支座设计布置

多跨连续箱梁的支座设计布置,要保证梁体受力合理。

案例2的支座布置图是不合理的。

对连续梁靠分隔带的一侧应该全部布置单向活动支座,靠护栏一侧的支座应全部布置多向活动支座,中间跨桥墩布置固定盆式支座,图7所示。

设计选用盆式支座时,对有纵坡和横坡及纵向坡度≥3%的桥梁,一是要提供桥梁的设计支座转角,供厂家生产时参考。

图7七跨连续箱梁盆式支座的合理布置图

3.3支座安装

对多跨连续箱梁采用移动支架施工时,第一联跨箱梁安装支座时,在支座的两侧应设置临时支座,保证落梁时防止意外滑动事故,等到第二联跨箱梁落梁并张拉预应力后,第一联跨的临时支座和支座连接板方可拆除。

当多跨连续箱梁施工结束后,一定要检查将所有支座安装连接板全部拆除。

保证支座按设计要求发挥作用功能。

3.4支座连接板应及时解除

对多跨预应力变截面连续箱梁,采用挂篮悬挑法施工时,施工阶段箱梁为悬臂受力状态,支座受力很小,当箱梁合拢后体系转换为成桥受力状态时,梁体自重全部作用在支座上。

所以体系转换阶段前应将盆式支座的安装连接板全部拆除、解除约束,使支座按设计受力状态正常发挥作用功能。

否则将会产生案例3的工程质量事故。

3.5清除垃圾及废弃砼

支座垫石要保证平整,模板和废弃砼要随即清除干净,防止积水导致钢盆锈蚀,影响支座使用功能。

参考文献

1、庄军生编著《桥梁支座》第二版中国铁通出版社2000.4

2、铁道部行业标准《铁路桥梁盆式橡胶支座》TB/T2331-04中国铁道出版社2004图7七跨连续箱梁盆式支座的合理布置图

3.3支座安装

对多跨连续箱梁采用移动支架施工时,第一联跨箱梁安装支座时,在支座的两侧应设置临时支座,保证落梁时防止意外滑动事故,等到第二联跨箱梁落梁并张拉预应力后,第一联跨的临时支座和支座连接板方可拆除。

当多跨连续箱梁施工结束后,一定要检查将所有支座安装连接板全部拆除。

保证支座按设计要求发挥作用功能。

3.4支座连接板应及时解除

对多跨预应力变截面连续箱梁,采用挂篮悬挑法施工时,施工阶段箱梁为悬臂受力状态,支座受力很小,当箱梁合拢后体系转换为成桥受力状态时,梁体自重全部作用在支座上。

所以体系转换阶段前应将盆式支座的安装连接板全部拆除、解除约束,使支座按设计受力状态正常发挥作用功能。

否则将会产生案例3的工程质量事故。

3.5清除垃圾及废弃砼

支座垫石要保证平整,模板和废弃砼要随即清除干净,防止积水导致钢盆锈蚀,影响支座使用功能。

案例分析:

2.1.1钢盆铸造质量低劣,盆壁内部有缺陷;使用材料不当,应该是铸钢,而有的厂家采用的是铸铁,铸铁容易开裂;

2.1.2支座垫石不平整和梁底支承接触面不平整,导致受力不均匀,局部应力集中,而使钢盆竖向开裂。

2.2案例二、2004年某现浇七跨50m预应力砼连续箱梁,采用移动支架施工,第一联跨落梁时,箱梁在活动盆式支座上出现滑移,1小时后最大横向滑移量达46cm,导致严重事故,见图2所示。

3、交通部行业标准《公路桥梁盆式橡胶支座》JT391-1999人民交通出版社1999桥梁盆式橡胶支座的典型事故

4、胡选儒、欧阳先凯等《大吨位桥梁盆式橡胶支座的受力分析、加工质量控制与工程应用》

中国路桥集团新津筑路机械厂1999年全国桥梁学术会议论文集人民交通出版社1999

5、周明华《公路桥梁橡胶支座的使用寿命与应用对策》土木工程学报2005年第6期

6、梅魁、刘利平《200t公路桥梁盆式橡胶支座的研制》云南化工2003年第5期

7、邢月英《公路桥梁盆式橡胶支座新标准修订介绍》[J]公路1999年第9期

8、周明华主编《土木工程结构试验与检测》东南大学出版社2003.9

作者信息:

周明华,男,教授,高级工程师,东南大学工程结构与材料试验中心总工程师,土木工程学院教授,1996~1997日本爱知工业大学访问学者,长期从事锚具、橡胶支座、桥梁伸缩装置等的检测与试验研究,国内外学术刊物发表论文40余篇,出版专著2本。

Analysisofthetroubleexample&curemeasureforBasin-shaped

RubbersupportseatinBreidge

ZhouMingHua

(CollegeofcivilEngineeringSoutheastUniversityNanjing210096)

AbstractComparewithelastomericlaminatedbearing,thepot-typeelastomericpadbearinghavetheoutstandingadvantageofgreatloading,therubberlayerisnoteasilyaginginthesteelbasin,thelongservicelife.Asaresultthepotbearingcanbeappliedextensivelyinbridgeonhighway,railroadsandthemunicipalengineering.Butinactualbridgeengineeringexistthemis-usage,whichusuallycausediseaseandquantitytrouble.Throughanalysisofthepotbearingdiseaseandthetroublewithinactualbridgeengineeringexample,thispaperputtingforwardtocorrespondingpreventionandcuremeasure.

Keywordspot-typeelastomericpadbearingconjunctionplankofbearinginstallArrangeofbearingangleofbearingsteelpotcrackgirderslidediseaseandthetroubleexamplecuremeasure

中国桥梁

桥梁简史

1.中国桥梁五十年回眸

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桥梁简史

1.中国桥梁五十年回眸

一、引言

  在人类文明的发展史中,桥梁占有重要的一页。

中国古代木桥、石桥和铁索桥都长时间保持世界领先水平,在桥梁发展史上曾占据重要地位,为世人所公认。

例如,据文献记载,中国早在公元前五十年(汉宣帝甘露四年)就建成了跨度达百米的铁索桥,而欧美直到十七世纪尚未出现铁索桥。

1665年徐霞客的《铁索桥记》详细描述了建于1629年在贵州境内的一座长约122米的铁索桥。

法国传教士于1667年出版了一本《中国奇迹览胜》,书中也介绍了中国铁索桥。

世界科技史家英国李约瑟博士指出:

这两本书直接启发了西方人建造铁索桥的尝试。

  十八世纪的英国工业革命造就了近代科学技术,也使欧美各国率先进入现代桥梁工业新时代。

不幸的是,中国自十三世纪北方少数民族入主中原的元朝起,科技就停滞不前,到十七世纪明朝时已开始落后于西方。

清朝政府又奉行闭关自守的愚昧政策,夜郎自大,终于在1840年的鸦片战争中惨败,使中国遭到列强的侵凌,蒙受了百年耻辱。

  回顾旧中国的桥梁,长江是天堑,黄河上的三座桥梁:

津浦铁路济南铁路桥,京汉铁路郑州铁路桥和兰州市黄河桥以及上海、天津、广州等大城市中的一些桥梁也无一不是由洋商承建的。

我们唯一能引以自豪的是由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。

该桥由他带领一批留学生自行设计和监造,但实际施工仍由丹麦康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程,上部结构钢梁则由英商道门朗公司承包制造和安装。

旧中国的承包商还没有建造大桥的能力,而政府交通部门也没有大桥施工队伍,只能做一些公路小桥涵的工程。

当时水平最高的中国桥梁工程队伍当推由赵祖康先生领导的上海市工务局,他们在解放前已设计建造了几座跨苏州河的钢筋混凝土悬臂梁桥,至今仍发挥作用。

这支队伍也是解放初期我国桥梁建设的重要技术力量,后来组建成上海市政工程设计院。

  二、向苏联学习,建设跨江大桥

  新中国诞生后,面对美国的经济封锁和制裁,向苏联学习是我们唯一的选择。

在桥梁工程领域我们也派出了许多留学生赴苏联学习他们的预应力混凝土和钢桥技术。

在苏联专家的帮助下,铁道部筹建了山海关、丰台、宝鸡和株州桥梁厂。

交通部组建了北京的公路规划设计院、西安的第一设计院和武汉的第二设计院以及从事施工的公路一局和二局。

各省的交通厅也都建立起公路桥梁的设计和施工队伍。

  1952年政府决定建设第一座长江大桥——武汉长江大桥,使天堑变通途。

为此专门设立了铁道部大桥工程局和铁道部科学研究院,全面学习研究苏联在钢桥疲劳、焊接、振动,以及桥梁上下结构设计、制造和施工等方面的科学技术。

中国第一片预应力混凝土也在丰台桥梁厂基地研究试制,并于1956年首先在东陇海线新沂河铁路桥上建成了跨度为23.9米的预应力混凝土简支梁,迈出了重要的一步。

第一座20米跨度的京周公路桥也同时建成。

  武汉长江大桥采用了苏联最新的管柱基础技术,管柱有振动打桩机下沉,穿过覆盖,然后钻孔嵌岩,形成一种新型的深水基础。

上部结构钢桁架采用胎具组拼,机器样板钻孔的新技术。

1957年武汉长江大桥建成通车,它是五十年代中国桥梁的一座里程碑,也是中苏友好的结晶,为中国现代桥梁工程技术和第二座南京长江大桥的兴建以及桥梁深水基础工程的发展奠定了基础。

  1964年建成的南宁邕江大桥是我国第一座按苏联闭口薄壁构件理论设计的主跨55米的钢筋混凝土悬臂箱梁桥,具有特别的意义。

  五十年代预应力混凝土简支梁桥的实现,使中国桥梁界初步具备了高强度钢丝,预应力锚具,管道灌浆,张拉千斤顶等有关的材料、设备和施工工艺,为六十年代建造主跨50米的第一座预应力混凝土T型钢构桥——河南五陵卫河桥,主跨124米的广西柳州桥以及主跨144米的福州乌龙江桥创造了条件。

  最后还要特别提到按苏联标准图修建的包兰线东岗黄河大桥。

这是一座三孔53米的铁路钢筋混凝土肋拱桥,于1956年建成。

此后,又在1959年建成了主跨88米的太焦线丹河桥。

  三、“文革”时代的圬工拱桥

  1957年的政治运动以后,我国进入了“大跃进”、“三年自然灾害”、以及随后的“文化大革命”年代,历时二十年,国民经济遭到了严重的破坏,建筑材料的贫乏和资金的不足使中国的交通建设陷入了困境。

少用水泥和钢材的圬工拱桥成为修建大跨度公路桥梁的首选桥型,宝贵的钢材主要用于三线的铁路建设之中。

  1959年建成的湖南黄虎港桥,主跨50米,是当时跨度最大的石拱桥,也是首次用苏联夹木板拱架技术施工的拱桥。

采用钢拱架施工的洛阳龙门桥,主跨90米,位于著名的龙门石窟,于1961年建成。

主跨达112.5米的云南长虹桥是在满堂木拱架上用分环、分段、预留空隙等工艺于1961年建成的大跨度石拱桥。

1972年,一座超过世界记录的石拱桥——主跨116米的丰都九溪沟桥在四川建成,使我国的石拱桥技术达到了新的高度。

  另一种由民间建造的拱桥——双曲拱桥于六十年代诞生于江南水乡无锡县。

由于这种桥梁的施工采用化整为零,预制拱肋和拱波,再组合拼装起来与现浇混凝土拱背层形成拱圈,使桥梁结构比较轻盈,适宜于软土地基上建造,是农村小跨轻载桥梁的合理桥型,为农村地方交通事业的发展作出了重要贡献。

  然而,在“左”的形势下,经过“政治”炒作,这种桥型被称为“革命桥”,强行推广于大跨度重载公路干线桥梁。

虽然经过设计人员的不断改进,努力克服双曲拱桥在施工中稳定性不足,断面抗弯性能较弱等缺点,但双曲拱桥的构造和施工特点使它仍然难以适应大跨度和重载以及软土地基条件,在使用若干年后出现了不少病害,影响了桥梁的寿命。

  在“文革”年代建造了许多双曲拱桥,其中著名的有:

1972年建成的主跨76米长沙湘江桥,1974年建成的主跨116米湖南罗依溪桥,以及早在1968年就建成的中国最大跨度双曲拱桥——河南嵩县前河桥。

在地质较好的地区建造的一些双曲拱桥,至今仍在使用。

  为了克服双曲拱桥的弱点,同济大学创造了一种桁架拱桥的新桥型,得到了浙江省、江苏省和河南省同行的支持,先后建成了浙江余杭里仁桥(主跨50米,1971年),江苏苏州觅渡桥(主跨60米,1973年)和河南嵩县桥(9×5

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