鍋爐汽溫調節

[拼音]:gongqiao

[英文]:arch bridge

用拱圈或拱肋作為主要承重結構的橋樑(圖1)。拱橋在鉛垂荷載作用下,其拱圈主要受壓,支承拱圈的墩臺不僅承受垂直力,而且還要承受水平推力,稱為推力式拱橋;如在拱圈兩端間連一拉桿以承受拱的水平推力,而墩臺只承受豎直力時,則稱為無推力式拱橋,習稱系杆拱橋(見組合體系橋)。

拱橋為橋樑的基本體系之一,建築歷史悠久,外形優美,古今中外名橋遍佈各地,在橋樑建築中佔有重要地位。它適用於大、中、小跨公路或鐵路橋,尤宜跨越峽谷,又因其造型美觀,也常用於城市、風景區的橋樑建築。

自19世紀中葉以來,隨著鋼鐵和混凝土建築材料的出現,石拱橋已逐步為鋼拱和鋼筋混凝土拱橋所代替。拱橋結構向輕型結構發展,並逐步打破傳統的上承式石拱橋的型式,創造出新型的拱橋。拱橋的拱圈發展成為分離式肋拱,橋面發展成輕型板樑式結構,借立柱支承於拱肋之上(上承式),或用吊杆懸掛於拱肋之下(下承式)。當地勢或受橋樑建築高度限制時,還可作成中承式拱橋(圖2)。拱橋可以是單跨,也可以作成多跨。

分類

(1)按拱圈(肋)結構的材料分:有石拱橋(見石橋)、鋼拱橋、混凝土拱橋、鋼筋混凝土拱橋。

(2)按拱圈(肋)的靜力圖式分:有無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱(見拱)。前二者屬超靜定結構,後者為靜定結構。無鉸拱的拱圈兩端固結於橋臺(墩),結構最為剛勁,變形小,比有鉸拱經濟;但橋臺位移、溫度變化或混凝土收縮等因素對拱的受力會產生不利影響,因而修建無鉸拱橋要求有堅實的地基基礎。雙鉸拱是在拱圈兩端設定可轉動的鉸支承,鉸可允許拱圈在兩端有少量轉動的可能。結構雖不如無鉸拱剛勁,但可減弱橋臺位移等因素的不利影響。三鉸拱則是在雙鉸拱頂再增設一鉸,結構的剛度更差些,但可避免各種因素對拱圈受力的不利影響。

鋼拱橋

鋼拱橋多數採用上承式或中承式雙鉸拱形式。無鉸拱因必須有堅固的地基,使其應用範圍受到限制。目前世界上跨度超過300米以上的8座鋼拱橋中,只有一座是無鉸箱形肋拱橋,即美國尼亞加拉瀑布上的劉易斯頓-昆斯頓橋,建於1962年,拱跨304.8米。三鉸拱因拱頂有鉸,變形時有轉折點,對高速行車不利,且頂鉸構造複雜,維修不便,故只用於較小跨度的鋼拱橋。鋼拱橋的拱肋一般可作成桁架形、箱形或板樑形,分別稱桁拱、箱拱和板拱。

早在1874年美國建成第一座鋼拱橋,即跨越密西西比河的聖路易斯橋(見橋樑工程發展史)。1931年美國建成跨度503.6米的貝永橋,1932年澳大利亞建成跨度503米的悉尼港橋,均為雙鉸桁架拱。

第二次世界大戰後,栓焊結構(用高強度螺栓連線焊接構件的結構)逐步得到廣泛應用,箱形截面的結構得到了發展。拱橋也不例外。如1956年在迦納建成的阿多米橋,為下承式新月形雙鉸桁拱橋,拱跨245米,拱的弦杆採用縱向高強度螺栓連線。捷克斯洛伐克在1967年建成的茲達科夫橋,為雙鉸鋼箱拱橋,拱跨為330米,兩片箱形拱肋支承在伸出26米的鋼筋混凝土橋臺上。

另一座較著名的拱橋為瑞典1961年建成的阿斯克勒峽灣(Asker Fjord)橋。該橋的拱肋和拱上立柱均採用管形截面,拱肋為工廠焊接的直徑3.8米圓管,在工地鉚接而成,拱上立柱為0.32~0.75米的無縫鋼管。因橋址處於海灣口,風速高達150公里/時,採用管狀結構可減少風荷載。橋寬僅9米,為保證結構的橫向穩定,曾進行了風洞模型試驗以確定合理的風荷載。兩端的引橋橋墩均採用鋼筋混凝土管柱結構,以求全橋協調統一,頗為美觀。可惜該橋已於 1980年1月18日凌晨在霧中被貨輪撞毀。

目前,世界上最大跨度的鋼拱橋是美國的新河峽谷橋,1977年建成,拱跨為518.2米,全長921米,橋面離峽谷底267米,橋面為公路4車道,是上承式雙鉸鋼桁拱橋。

混凝土拱橋

是用混凝土代替石料修築拱圈,其構造形式和石拱橋類同。

鋼筋混凝土拱橋

鋼筋混凝土拱橋因鉸的構造不易處理,多采用無鉸拱,只在小跨度中使用雙鉸或三鉸拱,以上承式或中承式居多。由於混凝土材料的可塑性,它比鋼拱橋更易造型裝飾,可建成各種造型的拱橋,如多跨的高架峽谷拱橋,不同曲線形(圓弧、橢圓、拋物線、懸鏈線等)的拱橋,以及脫離石拱橋傳統形式的片拱、桁架拱等。

20世紀上半葉,鋼筋混凝土拱橋的施工方法從費用昂貴的落地支架現澆拱肋改成較為經濟的木製或鋼製的拱形支架現澆拱肋,既節省了施工費用,又為跨越寬闊的深河峽谷開拓了應用範圍,使跨度紀錄達264米。50~70年代由於成功地採用了懸臂拼裝和懸臂灌築的施工方法,大跨度鋼筋混凝土拱橋得到進一步發展。如1964年建成拱跨304.8米的澳大利亞悉尼港的格萊茲維爾橋,4個箱形拱肋和拱上結構(立柱、橫樑、橋道縱梁)全部用預製構件拼裝;1966年南斯拉夫用懸臂灌築法建成拱跨246.3米的希貝尼克橋。目前,世界上最大跨度的鋼筋混凝土拱橋是1980年建成的拱跨390米的南斯拉夫克爾克橋,為上承式無鉸拱公路、管道兩用橋,拱肋為單箱三室截面,橋面下敷設了17條輸油管、輸水管和工業管道,採用預製構件,懸臂拼裝施工。(見彩圖)

中國拱橋

中國拱橋建築歷史悠久。在古代橋樑中,以石拱橋為主要橋型。無論在山谷、丘陵、平原和水網地區,至今仍存在各種風采的石拱橋。

20世紀50年代以來,中國工業迅猛發展,採用不同材料、不同體系的拱橋也得到迅速發展。在鐵路拱橋建設中,1956年建成包(頭)蘭(州)線東崗鎮黃河單線上承式鋼筋混凝土肋拱橋,拱跨為3孔53米。1959年建成詹(店)東(觀)線丹河上承式鋼筋混凝土拱橋,拱跨增至88米,兩者均為兩片工字形截面拱肋。中國目前最大跨度的鋼筋混凝土鐵路拱橋為1966年建成的豐(臺)沙(城)線永定河7號橋,為單線中承式,拱跨150米,拱肋為箱形截面,採用鋼拱架拼裝施工。

在公路、城市橋樑建設中,如1959年建成湘潭市湘潭橋,為8孔60米上承式拱橋,橫向佈置6片高1.6米的工字形拱肋,橋寬21米。70年代後拱橋向更大跨度發展,主要採用預製拼裝的鋼筋混凝土拱橋,如四川省的拱跨150米的宜賓馬鳴溪橋,即採用無支架纜索吊裝施工。目前,中國公路上最大跨度的鋼筋混凝土箱形拱橋為建於1982年,拱跨170米的四川渡口寶鼎橋(圖3),最大跨度的公路鋼箱形拱橋為建於1966年的四川渡口市區金沙江橋,跨度180米。1969年建成的渡口密地栓焊桁架拱橋,跨度也是180米。

在60年代,為適應廣大農村地區發展農業的要求,曾建立一種採用簡易機具施工的雙曲拱橋。該橋型的主要特點是:拱圈結構化整為零,採用分段拼裝式波形拱肋截面,因其結構簡單,製造容易,安裝方便,形式輕巧,在公路和城市橋樑中曾一度得到廣泛使用。如建於1972年的湖南長沙湘江橋,為8孔76米的鋼筋混凝土雙曲拱橋。隨著建橋技術的進步,施工機具的改進,起重能力的提高,為求得拼裝構件更好的整體性,必然會向較大的拼裝單元發展。因此70年代後期至今,中國在大跨拱橋中,鋼筋混凝土箱形拱佔優勢,而在中、小跨拱橋中,桁架拱橋頗有發展。桁架拱橋是將拱上結構和拱肋組成桁式結構,常用跨度為20~50米。目前鋼筋混凝土桁架拱橋已達60米,如蘇州市郊覓渡橋。但預應力混凝土桁架拱橋最大跨度已達150米,如1985年建成的貴州劍河公路橋,繫帶懸臂的預應力混凝土桁架拱橋。(見彩圖)

參考書目

唐寰澄:《橋》,中國鐵道出版社,北京,1981。

平井敦:《鋼橋》Ⅲ,技報堂,東京,1967。