學習勵志座右銘一句話

[拼音]:qiaoliang

[英文]:bridge

供鐵路、道路、渠道、管線、行人等跨越河流、山谷或其他交通線路時使用的建築物。簡稱橋。

橋樑組成

由橋樑上部結構(也稱橋跨結構)和橋樑下部結構組成(圖1)。

橋樑上部結構

承擔線路荷載,跨越障礙。由橋面系、主要承重結構和支座組成。

(1)橋面系。一般由橋面、縱梁和橫樑組成。公路橋和城市橋的橋面包括橋面鋪裝及橋面板兩部分:橋面鋪裝用以防止車輪直接磨耗橋面板、排水和分佈輪重;橋面板用以承受區域性荷載,常採用鋼筋混凝土板,當主樑間距較大時可用預應力混凝土,或鋼橋面板(鋼橋)做成。鐵路橋的橋面一般採用明橋面或道碴橋面。明橋面不設橋面板,鋼軌和枕木直接聯結在縱梁上(小橋無縱橫樑,則設在主樑上)。這樣可以減少恆載,但噪聲和衝擊較大,橋下容易汙染。與之相反,道碴橋面需設橋面板,上鋪道碴、軌枕與鋼軌,噪聲和衝擊力較小,橋下汙染也少。

上承式橋樑跨度小時,可將縱梁及橫樑省去,讓橋面直接聯結在多根主樑上比較經濟(圖2a),但跨度大時,因每片主樑的造價較高,就需要減少主樑(如用雙主樑),而採用縱梁及橫樑將橋面荷載傳給主樑(圖2b)。下承式橋的橋面系,必須用縱、橫樑傳遞橋面荷載(圖3)。

(2)主要承重結構。它的作用是承擔上部結構所受的全部荷載並傳給支座。例如桁架樑橋中的主桁,實腹樑橋中的主樑。拱橋中的拱肋(拱圈)等。在桁架樑橋中為將主要承重結構聯結成整體以承受各方向的荷載,應於其頂面和底面內分別設定縱向聯結系,並在豎直平面內設橫向聯結系(簡稱橫聯),為讓車輛通行無阻,所有橫聯杆件必須佈置在橋樑限界之外(見橋樑建築限界)。位於下承式橋兩端及連續桁架樑橋中間支座上的橫聯稱橋門架(圖3)。此外,在鐵路橋中縱梁跨度較大時,在兩縱梁間也應設定縱向及橫向聯結系。在實腹樑橋中,現代大跨度預應力混凝土樑橋多采用箱形樑;鋼實腹樑橋則採用帶正交異性板橋面的箱形樑作主要承重結構(見實腹樑橋)。箱形樑中的頂板(橋面板)除起著橋面系的作用外,還與底板共同參與箱形樑整體受力,並起著縱向聯結系的作用,這樣就減輕了自重,節約了材料,也提高了跨越能力。

(3)支座。設於橋臺(墩)頂部,支承上部結構並將荷載傳給下部結構的裝置(見橋樑支座)。

橋樑下部結構

是橋臺、橋墩及橋樑基礎的總稱,用以支援橋樑上部結構並將荷載傳給地基。橋臺和橋墩一般合稱墩臺。

(1)橋臺。位於橋樑的兩端,支承橋樑上部結構,並使之與路堤銜接的建築物,其功能是傳遞上部結構荷載於基礎,並抵抗來自路堤的土壓力。為了維持路堤的邊坡穩定並將水流匯入橋孔,除帶八字形翼牆的橋臺外,在橋臺左右兩側築有保持路肩穩定的截錐體填土,稱錐體填方(也稱錐體護坡),其坡面以片石圍護。

(2)橋墩。位於多孔橋樑的中間部位,支承相臨兩跨上部結構的建築物,其功能是將上部結構荷載傳至基礎。

(3)橋樑基礎。是橋樑最下部的結構,上承墩臺,並將全部橋樑荷載傳至地基。基底應設定在有足夠承載力的持力層處,並要求有一定的埋置深度。

橋樑主要標高和總體尺寸

橋樑沿高度方向的結構位置,用國家標準水準高程表示,主要的控制部位有基底、地面、襟邊、墩(臺)頂、橋面(公路橋)和軌底(鐵路橋)等處。在設計中的主要水位有低水位、設計水位、洪水位及通航水位等(見橋渡設計)。

橋樑上部結構底緣以下的空間界限稱為橋下淨空。在不通航河流上的橋下淨空高度應滿足設計洪水位或流冰面以上的最小高度的要求;在通航(跨河橋)或通車(跨線橋)的橋樑中,尚應滿足通航或通車的淨空要求。

從橋面或軌底到上部結構底緣的鉛垂距離稱為橋樑建築高度,由橋面或軌底到低水位或橋下線路路面之間的垂直距離稱為橋樑高度。

沿橋樑中心線,兩岸橋臺側牆尾端之間的水平距離(無橋臺的橋為橋面系的行車道長度)稱為橋樑全長或總長度 L(公路橋)。在橋臺擋碴牆間的長度稱為橋樑長度(鐵路橋)。在墩臺邊緣之間,沿設計水位量計的長度(不計墩臺的厚度)稱為淨跨度,如圖1中所示的L01、L02,淨跨度的總和稱橋樑孔徑,它必須滿足洩洪的要求。位於兩個支座中心的水平距離稱為計算跨度,如圖所示的l1、l2,簡稱跨度。跨度愈大則內力也愈大,主要承重結構的尺寸也變大,設計和施工的要求也高。因此,跨度的大小往往是用來權衡橋樑技術水平高低的一個方面。計算跨度一般由橋下淨空,上、下部結構施工的難易及經濟條件來決定。

橋樑橫向的總寬度一般指欄杆兩內側之間的水平距離。由軌道股數(鐵路橋)或快、慢車道(公路橋)和人行道寬度決定。如在高速公路和一級公路中,還應考慮設定中間帶的寬度。此外,兩側主樑(主桁、拱肋)中心線間的寬度是保證橋樑橫向穩定的重要尺寸,應通過計算決定。

橋樑分類

按主要承重結構體系分有樑式橋、拱橋、懸索橋、剛架橋、斜張橋和組合體系橋等(圖4),前三種是橋樑的基本體系。

按橋樑上部結構的建築材料分

有木橋、石橋、混凝土橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋(有時三者統稱混凝土橋)、鋼橋和結合樑橋等。木橋易腐蝕多用於臨時性橋樑。石料和混凝土抗壓強度高而抗拉強度低,主要用於拱橋。鋼筋混凝土橋為耐壓的混凝土和抗拉、抗壓效能均好的鋼筋結合而成的橋,主要用於跨度不大的樑式橋和拱橋。預應力混凝土橋是採用高強度鋼筋(絲)和高標號混凝土建成,可達到比鋼筋混凝土大得多的跨度,可採用的結構體系也比鋼筋混凝土橋廣泛得多。鋼橋用結構鋼製造,現常用於實腹樑橋及大跨度的桁架樑橋、拱橋、斜張橋和懸索橋。其主要優點是施工速度較快,跨越能力大;缺點是用鋼量較多,維修費大。結合樑橋也稱組合樑橋,是由兩種不同建築材料結合而成的橋,通常指用鋼樑和鋼筋混凝土橋面板結合而成的橋,可以節省鋼材。

此外,還有用輕質混凝土、鋁合金、玻璃鋼等建築材料建造的橋樑。

按用途分

有公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、城市橋。公路橋的活載一般小於鐵路橋,但活載的作用點(車輪)在橋的橫向是變化的,橋面較寬,橋樑的容許撓度也大。鐵路橋活載沿軌道執行,在橋上橫向位置不變,橋面系易於佈置,但橋面通常較窄,在大跨度鐵路橋的設計中,由於橫向穩定、剛度和風振等原因而需加寬橋樑;其活載大,容許撓度小,因此在選擇結構體系上不如公路橋有較多的自由。在同一橋位上供公路和鐵路使用的橋樑稱公鐵兩用橋。公路、鐵路一般分別佈置在上、下兩個平面上;也可佈置在同一平面上,將公路設定在鐵路兩側,但運營效能較差。城市橋的構造接近公路橋,但車行道和人行道較寬,橋樑高度要低,以減少橋頭引道長度和填土數量;在通行混合交通時,橋樑縱坡不宜大於2%;設計中應考慮公用事業管線(電信、照明、自來水、暖氣和雨水管等)的過橋設定,不得妨礙橋樑的維修和養護,但高壓輸電線路、煤氣管、輸油管與汙水管等不允許在橋上敷設。城市橋應視為重要的藝術建築之一,應注意橋樑本身的造型要和周圍的景觀協調,對橋頭堡、欄杆、燈柱的藝術要求也高。城市橋上游人樂於駐足,以選用不影響眺覽風景的上承式橋樑為最好。

此外,尚有人行橋、飛機場橋、運河橋、給水橋(渡橋)和供油、供氣、供煤粉的管道橋等。

按跨越障礙分

有跨河橋、跨谷橋、跨線橋和高架線路橋等。跨河橋的長度和高度,應滿足洩洪和通航的要求,在主河槽部分的橋樑稱為正橋,跨度較大;其餘部分稱為引橋,其跨度一般由經濟條件確定,宜優先選用標準設計(見橋樑標準設計)。跨谷橋的長度和高度由地形決定。跨線橋為線路(公路、鐵路等)立體交叉時,一條線路跨越另一條線路的橋樑,也稱立交橋;如在地下穿過既有線路的稱為地道橋。高架線路橋是修建於地面或道路上空,供車輛行駛的旱橋,是一種用橋樑結構代替路堤的高架線路,可以避免線路平面交叉,提高交通運輸能力。

按橋面位置分

有上承式橋、中承式橋、下承式橋和雙層橋。將橋面佈置在主要承重結構之上的稱為上承式橋(圖4a、b),在主要承重結構下緣附近的稱為下承式橋(圖3);介於上、下緣之間的稱為中承式橋(圖4f);上下緣均設橋面的稱為雙層橋。上承式橋具有構造簡單、容易養護、製造架設方便,節省墩臺圬工數量以及視野開闊等優點,在橋樑設計中常優先選用。中、下承式橋都具有橋樑建築高度小的優點,視設計要求而用。雙層橋多用於公鐵兩用橋。

按橋樑平面的形狀分

有正交橋、斜橋和彎橋。正交橋的橋樑中心線和主河槽的流向(或被跨越線路的中心線)正交。斜橋的中心線和主河槽流向斜交。斜交的度數一般用橋樑的中心線和支承線的法線交角表示。斜橋受力和構造都較複雜,用材料也多。彎橋是主要承重結構軸線順著線路曲線佈置的橋,其受力和構造也較複雜;為便於行車,橋面應按線路要求設定超高及加寬。

按製造方法分

混凝土橋分就地灌築橋和裝配式橋兩類。後者的構件在工廠(場)中預製,運往工地拼裝架設,其優點可使橋樑製造工業化、機械化,降低成本,提高速度,而且質量也有保證。也有兩者結合的裝配、現澆式混凝土橋。鋼橋一般都是裝配式的。

按橋樑長度分

橋樑在技術要求和養護設施等方面需要按橋樑長度進行分類。中國鐵路橋按橋樑長度的分類見表1。中國公路橋按多孔橋的總長或單孔跨徑進行的分類見表2。

按使用期限分

有臨時性橋、永久性橋和半永久性橋。臨時性橋的構造簡易,僅在有限的短期內使用或在永久性橋未建成以前供維持交通之用。永久性橋為長期使用的橋樑,需按規定的設計洪水頻率、橋面寬度和檢查維修裝置等進行設計。半永久性橋一般是下部結構按永久性橋設計,而上部結構是臨時性的。

其他特殊橋樑

有活動橋、軍用橋與漫水橋等。活動橋是橋跨結構可以移動或轉動,以擴大或開放橋下自由通道的橋樑,多用於河流下游靠近入海的港口處。軍用橋是為軍事目的而設的臨時性橋樑,用以跨越河流、峽谷溝壕、與彈坑等障礙,通常要求材料重量輕而強度高,構件可以互換,拆裝簡便,能迅速組裝成各種跨度和不同承載力的橋樑。漫水橋是三、四級公路在交通容許有限度中斷時修建的一種半永久性橋樑,橋面建在設計洪水位標高之下,汛期洪水漫頂而過,常採用圬工材料建造。

參考書目

同濟大學等編:《橋樑工程》(上冊),人民交通出版社,北京,1980。

H.Weidemann, Brückenbau,Werner-Verlag.Düs-seldoaf,1982.

參考文章

高速鐵路橋樑施工廢棄泥漿處理工藝研究廢水治理