浅谈我国公路桥梁.docx

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浅谈我国公路桥梁

中南大学现代远程教育

毕业论文

论文题目浅谈我国公路桥梁的发展趋势

姓名赵峰

专业土木工程

层次专升本

入学时间2009年春

管理中心河南电大

学习中心河南电大

指导教师夏晋华

2011年4月27日

浅谈我国公路桥梁的发展趋势

摘要:

５０年来，新中国桥梁建设水平取得了突飞猛进的发展，公路铁路两用桥向着大跨度、重荷载、高时速方向发展。

从大桥主跨度上看，武汉长江大桥主跨为１２８米，而正在建设中的武汉天兴洲长江大桥主跨则达到５０４米，比２０００年修建的世界最大公铁两用桥丹麦厄勒海峡大桥主跨还宽１４米。

从荷载和时速上看，武汉天兴洲长江大桥荷载达到了２万吨，而南京大胜关长江大桥设计时速达到了３００公里／小时，成为世界上设计运行速度最高的铁路桥梁。

当前，我国桥型桥式异彩纷呈，梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥的设计和施工水平都迈入了国际先进水平行列。

斜拉桥是现代桥梁的标志性桥梁，比梁式桥有更大的跨越能力，更美观、更轻型。

据统计，我国已建和在建的跨度大于４００米的斜拉桥有３４座，成为拥有斜拉桥最多的国家。

悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一，因其优美的造型和宏伟的规模，被称为“桥梁皇后”，当跨径大于８００米，悬索桥方案具有很大的竞争力。

１９９７年建成的西陵长江大桥为单跨９００米的钢箱梁悬索桥，是我国首座“一跨过长江”的公路大桥。

从上世纪９０年代初开始，我国的桥梁建设者就积极开展从内陆建桥向跨海建桥的研究和谋划。

中铁大桥局集团总经理刘自明说，大跨、轻型、快速施工是２１世纪的跨海桥梁发展的方向。

２００５年建成的东海大桥是我国第一座真正意义上的跨海大桥，全长３２．５公里，当时是全球３０多座跨海大桥中最长的一座；而刚刚贯通的杭州湾跨海大桥，全长约３６公里，又改写了这项世界之最。

正在建设中的跨海大桥还包括上海崇明越江通道工程、青岛跨海大桥、厦门跨海大桥等。

专家介绍说，未来的桥梁发展趋势是：

向着更长、更大、更柔的方向发展；新材料的应用和开发更加普遍；在设计阶段采用高度发达的现代技术手段；实施大型深水基础工程；采用自动检测和管理系统保证桥梁的安全；更加重视桥梁美学及环境保护。

目前，世界上已经出现各种材料新颖的桥梁，如草桥、塑料桥、玻璃桥、充气桥、智能结构桥等。

随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。

特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。

更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金来源。

本文结合常用的桥型谈谈对公路桥梁发展趋势的看法,不当之处,请同行指正。

关键词:

公路;桥梁;发展趋势

Abstract:

50yearsago,WuhanYangtzeRiverBridgeopenedtotraffic,openedthebridgeofmodernconstructionanddevelopmentoftheprelude,thenewChinesebridgeconstructiononthebasisofthebridge,thebridgespan,bridge-typebridge,constructionmethods,hasbeencatchinguptheworldadvancedlevel.ChinaRailwayBridgeBureauoftheexpertsinterviewedbyreporters,saidthebridgewillbethenextlonger,larger,moreflexibledirection,thebridgewillalsopaymoreattentiontoaestheticsandtheenvironment.

ChinaRailwayBridgeBureauGroupGeneralManagerLiuZimingsaid,50years,thenewbridgeconstructioninChinahasachievedrapiddevelopment,highwayandrailwaybridgetowardsthelarge-span,heavyloads,highspeeddirection.Pointofviewfromthebridgemainspan,WuhanYangtzeRiverBridgemainspanof128meters,whileunderconstructioninWuhanYangtzeRiverBridgeTianxingzhoureached504mmainspan,builtin2000theworld'slargestrail-cum-DanishOresundBridgeBridgemainspanisalso14meterslong.Fromtheloadandspeedpointofview,WuhanYangtzeRiverBridgeTianxingzhouloadreached20,000tons,whiletheNanjingYangtzeRiverBridgeDashengguandesignspeedof300km,designedtorunontheworld'shighestrailwaybridge.Roadsandbridgesaremovingandbeautiful,largecross,lightdirection.

Chinahasalwaysbeen,"Xiang",thefamousarchbridgeistheworld'soldestandbestpreservedofthegreatstonearchbridge.Today,China'sbridge-typebridgeisvariedandcolorful,beambridge,archbridge,suspensionbridge,cable-stayedbridgedesignandconstructionstandardshaveenteredtheinternationaladvancedlevel.

Cable-stayedbridgeisasymbolofthemodernbridge,thebridgethanthebeamcrossgreatercapacity,morebeautifulandmorelight.Accordingtostatistics,stablingformorethan400mspancable-stayedbridgehas34.Large-spansuspensionbridgeisoneofthemainform,becauseofitsbeautifulshapeandgreatsize,knownasthe"Queenofthebridge."

Fromtheearly1990s,Chinahasactivelycarriedoutthebridgebuildersofthebridgefromtheinlandseabridgetotheresearchandplanning.LiuZimingthatspan,light,fastconstructionofcross-seabridgetothe21stcenturydevelopment.EastChinaSeaBridge,builtin2005,isChina'sfirsttrulycross-seabridge,totallengthof32.5km,morethan30seatsattheworld'slongestcross-seabridgeinthea;andjustrunthroughtheHangzhouBayBridge,totallength36km,andrewrotetheworld.UnderconstructionintheseaprojectalsoincludestheShanghaiChongmingcross-riverchannelengineering,bridge,Qingdao,XiamenBridge,etc.

Expertssaidthatthefuturedevelopmenttrendofthebridgeis:

towardalonger,larger,moreflexibledirection,moreattentiontobridgeaestheticsandtheenvironment.Currently,theworldhasemergedCaoqiao,plasticbridge,glassbridge,inflatablebridge,smartstructuresbridges.

Witheconomicdevelopment,comprehensivenationalstrength,China;buildingmaterials,equipment,constructiontechniqueshavebeendevelopedrapidly.Especiallytheextensiveuseofcomputingtechnology,forthemajorityofengineersandtechniciansprovideaconvenient,fastcalculationandanalysistools.Moreimportantly,China;seconomicpoliciesforthehighwaystoprovideawiderangeofcareerdevelopmentfundingsourcestoensuretheconstructionfunding.Inthispaper,commonlyusedinbridge-typebridgeonthehighwaytotalkabouttrendsinview,inappropriate,pleasepeercorrection

Keywords:

road;bridge;trends

第1章绪论…………………………………………………………………7

1.1引言…………………………………………………………………7

第2章板式桥分析…………………………………………………………8

第3章梁式桥分析…………………………………………………………9

3.1简支T型梁桥………………………………………………………10

3.2连续箱形梁桥………………………………………………………11

3.3T形构桥……………………………………………………………12

3.3连续刚构桥…………………………………………………………13

第4章钢筋混凝土桥分析…………………………………………………14

第5章斜拉桥桥分析………………………………………………………15

第6章悬索桥桥分析………………………………………………………19

第7章结论…………………………………………………………………22

主要参考文献………………………………………………………………23

第1章绪论

1.1引言

改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,从无到有,现已建成8700km。

作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江（河）、海峡（湾）的长大桥梁建设也相继修建,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全、舒适的服务。

我国广大桥梁工作者,充分认识到这一可贵、难得的机遇,竭尽全力,发挥自己的聪明才智,为我国公路桥梁建设事业,积极工作,多作贡献。

第2章板式桥分析

板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。

尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。

实心板一般用于跨径13m以下的板桥。

因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。

空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。

先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。

成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。

钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:

采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。

板桥跨径可做到25m,目前有建成35～40m跨径的桥梁。

在我看来跨径太大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。

由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。

预制装配式板应特别注意加强板的横向连接，保证板的整体性，如接缝处采用“剪力键”。

为了保证横向剪力传递，至少在跨中处要施加横向预应力。

建议中、小跨径板桥，应由交通行业主管部门组织编制标准图，这样对推动公路桥梁建设，提高质量，加快设计速度都会带来明显的好处。

第3章梁式桥式桥分析

梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。

公路桥梁常用的梁式桥形式有:

按结构体系分为:

简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。

按截面型式分为:

T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。

梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标，一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。

现从以下几种常用的结构形式介绍梁式桥在公路桥梁上的使用和发展趋势。

3.1简支T型梁桥

T型梁桥在我国公路上修建最多,早在20世纪50、60年代,我国就建造了许多T型梁桥,这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。

80年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续）,如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。

T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了,从16m到5Om跨径,都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。

预应力体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装架设。

其发展趋势为:

采用高强、低松弛钢绞线群锚:

混凝土标号40～60号;T形梁的翼缘板加宽,25m是合适的;吊装重量增加;为了减少接缝,改善行车,采用工型梁,现浇梁端横梁湿接头和桥面,在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束,形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。

预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。

其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。

大于50m跨径以选择箱形截面为宜。

目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。

为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/2～2/3。

预应力混凝土简支或“准连续”T形梁，建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。

3.2连续箱形梁桥

箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。

因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值σg+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。

　　箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。

　　箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。

从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。

　　随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。

它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。

　70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。

　　连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。

一般常用的方法有：

立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。

　　预应力钢束采用钢绞线，可以分段或连续配束，一般采用大吨位群锚。

为了减轻箱梁自重，可以采用体外预应力钢束。

　　由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。

其发展趋势为：

减轻结构自重，采用高标号混凝土40～60号；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥，超过这一跨径，也不是太经济的。

大跨径连续箱粱要采用大吨位支座，如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁，盆式橡胶支座吨位达65O0kN。

这种样大吨位支座性能如何？

将来如何更换等一系列问题有待研究。

我国公路桥梁在100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。

中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径40～8Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。

3.3T形构桥

这种结构体系有致命弱点。

从60年代起到80年代初，我国公路桥梁修建了几座T形刚构桥，如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥，80年以后这种桥型基本不再修建了，这里不赘述。

3.4连续刚构桥

连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一,一般采用变截面箱梁。

我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥,至今方兴未艾。

连续刚构可以多跨相连,也可以将边跨松开,采用支座,形成刚构一连续梁体系。

一联内无缝,改善了行车条件;梁、墩固结,不设支座;合理选择梁与墩的刚度,可以减小梁跨中弯矩,从而可以减小梁的建筑高度。

所以,连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。

连续刚构桥适合于大跨径、高墩。

高墩采用柔性薄壁,如同摆柱,对主梁嵌固作用减小,梁的受力接近于连续梁。

柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性;墩壁较厚,则作为刚性墩连续梁,如同框架,桥墩要承受较大弯矩。

由于连续刚构受力和使用上的特点,在设计大跨径预应力混凝土桥时,优先考虑这种桥形。

当然,桥墩较矮时,这种桥型受到限制。

我国的预应力混凝土连续刚构桥,几乎都采用悬臂浇筑法施工。

一般采用50～60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。

现在,有人正准备设计300m左右跨径的预应力混凝土连续刚构,在我看来,若能采用轻质高强混凝土材料,其跨径有望达300m左右。

由于连续刚构跨径加大,自重随着加大,恒载比例已高达90%以上,故片面增大跨径,已无实际意义。

此时应考虑选择斜拉桥或别的桥型。

第4章钢筋混凝土桥分析

拱桥在我国有悠久历史,属我国传统项目,也是大跨径桥梁形式之一。

我国公路上修建拱桥数量最多。

石拱桥由于自重大,在料加工费时费工,大跨石拱桥修建少了。

山区道路上的中、小桥涵,因地制宜,采用石拱桥（涵）还是合适的。

大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。

钢筋混凝土拱桥的跨径，一直落后于国外，主要原因是受施工方法的限制。

我国桥梁工作者都一直在探索，寻求安全、经济、适用的方法。

根据近年的实践，常用的拱桥施工方法有：

（1）主支架现浇；

（2）预制梁段缆索吊装；（3）预制块件悬臂安装；（4）半拱转体法；（5）刚性或半刚性骨架法。

钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。

钢筋混凝土拱桥形式较多,除山区外,也适合平原地区,如下承式系杆拱桥。

结合环境、地形,加之拱桥的雄伟、美丽的外形,可以创造出天人合一的景观。

例如,贵州省跨乌江的江界河桥,地处深山、峡谷,拱桥跨径330m,桥面离谷底263m,桥面仁立,令人叹服桥梁设计者和建设者的匠心和伟大。

还有刚建成的万县长江大桥,劲性骨架箱拱,跨径420m,居世界第一。

广西邕宁县的邕江大桥,钢管混凝土拱,跨径312m,都是令人称道的拱桥。

我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势：

拱圈轻型化，长大化以及施工方法多样化。

值得提醒注意的是，大跨径拱桥施工阶段及使用阶段的横向稳定性，据统计国内、外拱桥垮塌事故，多发生在施工阶段。

第5章斜拉桥分析

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。

目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有3O余座,仅次于德国、日本,而居世界第三位。

而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

50年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥，40多年来，斜拉桥的发展，具有强劲势头。

我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。

我国一直以发展混凝土斜拉桥为主,近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥,如汕头石大桥,主跨518m;武汉长江第三大桥,主跨618m。

钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥,主跨628m;武汉军山长江大桥,主跨460m。

前几年上海建成的南浦（主跨423m）和杨浦（主跨6O2m）大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。

我国斜拉桥的主梁形式:

混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。

现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。

以钢筋混凝土塔为主。

塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。

斜拉索仍以传统的平行镀锌钢丝、冷铸锚头为主。

钢绞线斜拉索目前在汕头石大桥采用。

钢绞线用于斜拉索，无疑使施工操作简单化，但外包PE的工艺还有待研究。

斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。

近年来,开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥,如西班牙的鲁纳（Luna）桥,主桥440m;我国湖北郧县桥,主跨414m。

地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中,可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件,灵活多样,节省费用。

斜拉桥的施工方法：

混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装；钢箱和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板，工厂焊接成段，现场