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      淺談我國公路橋梁發(fā)展趨勢

      2016-09-07 18:45:10吳朝江
      關(guān)鍵詞:道路橋梁趨勢發(fā)展

      吳朝江

      【摘 要】 隨著我國經(jīng)濟發(fā)展,材料、機械、設(shè)備工業(yè)相應(yīng)發(fā)展,這為我國修建大跨徑斜拉橋和懸索橋提供了有力保障。再加上廣大橋梁建設(shè)者的精心設(shè)計和施工,使我國建橋水平已躍身于世界先進行列。

      【關(guān)鍵詞】 道路橋梁;發(fā)展;趨勢

      【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)18-00-02

      1 板式橋

      板式橋是公路橋梁中量大、面廣的常用橋型,它構(gòu)造簡單、受力明確,可以采用鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu);可做成實心和空心,就地現(xiàn)澆為適應(yīng)各種形狀的彎、坡、斜橋,因此,一般公路、高等級公路和城市道路橋梁中,廣泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原區(qū)高速公路上的中、小跨徑橋梁,特別受到歡迎,從而可以減低路堤填土高度,少占耕地和節(jié)省土方工程量。

      實心板一般用于跨徑13m以下的板橋。因為板高較矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成鋼筋混凝土實心板,立?,F(xiàn)澆或預(yù)制拼裝均可??招陌逵糜诘扔诨虼笥?3m跨徑,一般采用先張或后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。先張法用鋼絞線和冷拔鋼絲;后張法可用單根鋼絞線、多根鋼絞線群錨或扁錨,立模現(xiàn)澆或預(yù)制拼裝。成孔采用膠囊、折裝式模板或一次性成孔材料如預(yù)制薄壁混凝土管或其他材料。

      鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土板橋,其發(fā)展趨勢為:采用高標號混凝土,為了保證使用性能盡可能采用預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu);預(yù)應(yīng)力方式和錨具多樣化;預(yù)應(yīng)力鋼材一般采用鋼絞線。板橋跨徑可做到25m,目前有建成35~40m跨徑的橋梁。在我看來跨徑太大,用材料不省,板高矮、剛度小,預(yù)應(yīng)力度偏大,上拱高,預(yù)應(yīng)力度偏小,可能出現(xiàn)下?lián)?;若采用預(yù)制安裝,橫向連接不強,使用時容易出現(xiàn)橋面縱向開裂等問題。由于吊裝能力增大,預(yù)制空心板幅寬有加大趨勢,1.5m左右板寬是合適的。

      2 梁式橋

      2.1簡支T型梁橋

      80年代以來,我國公路上修建了幾座具有代表性的預(yù)應(yīng)力混凝上簡支T型梁橋(或橋面連續(xù)),如河南的鄭州、開封黃河公路橋,浙江省的飛云江大橋等,其跨徑達到62m,吊裝重220t。

      T形梁采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的已經(jīng)很少了,從16m到50m跨徑,都是采用預(yù)制拼裝后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁。預(yù)應(yīng)力體系采用鋼絞線群錨,在工地預(yù)制,吊裝架設(shè)。其發(fā)展趨勢為:采用高強、低松弛鋼絞線群錨:混凝土標號40~60號;T形梁的翼緣板加寬,25m是合適的;吊裝重量增加;為了減少接縫,改善行車,采用工型梁,現(xiàn)澆梁端橫梁濕接頭和橋面,在橋面現(xiàn)澆混凝土中布置負彎矩鋼束,形成比橋面連續(xù)更進一步的“準連續(xù)“結(jié)構(gòu)。預(yù)應(yīng)力混凝土T形梁有結(jié)構(gòu)簡單,受力明確、節(jié)省材料、架設(shè)安裝方便,跨越能力較大等優(yōu)點。其最大跨徑以不超過50m為宜,再加大跨徑不論從受力、構(gòu)造、經(jīng)濟上都不合理了。大于50m跨徑以選擇箱形截面為宜。

      2.2連續(xù)箱形梁橋

      箱形截面能適應(yīng)各種使用條件,特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋。因為嵌固在箱梁上的懸臂板,其長度可以較大幅度變化,并且腹板間距也能放大;箱梁有較大的抗扭剛度,因此,箱梁能在獨柱支墩上建成彎斜橋;箱梁容許有最大細長度;應(yīng)力值σg+p較低,重心軸不偏一邊,同T形梁相比徐變變形較小。

      箱梁截面有單箱單室、單箱雙室(或多室),早期為矩形箱,逐漸發(fā)展成斜腰板的梯形箱。箱梁橋可以是變高度,也可以是等高度。從美觀上看,有較大主孔和邊孔的三跨箱梁橋,用變高度箱梁是較美觀的;多跨橋(三跨以上)用等高箱梁具有較好的外觀效果。

      由于連續(xù)箱梁在構(gòu)造、施工和使用上的優(yōu)點,近年來建成預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋較多。其發(fā)展趨勢為:減輕結(jié)構(gòu)自重,采用高標號混凝土40~60號;隨著建筑材料和預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展,其跨徑增大,葡萄牙已建成250m的連續(xù)箱梁橋,超過這一跨徑,也不是太經(jīng)濟的。

      2.3 T形構(gòu)橋

      這種結(jié)構(gòu)體系有致命弱點。從60年代起到80年代初,我國公路橋梁修建了幾座T形剛構(gòu)橋,如著名的重慶長江大橋和滬州長江大橋,80年以后這種橋型基本不再修建了,這里不贅述。

      2.4連續(xù)剛構(gòu)橋

      連續(xù)剛構(gòu)可以多跨相連,也可以將邊跨松開,采用支座,形成剛構(gòu)一連續(xù)梁體系。一聯(lián)內(nèi)無縫,改善了行車條件;梁、墩固結(jié),不設(shè)支座;合理選擇梁與墩的剛度,可以減小梁跨中彎矩,從而可以減小梁的建筑高度。所以,連續(xù)剛構(gòu)保持了T形剛構(gòu)和連續(xù)梁的優(yōu)點。連續(xù)剛構(gòu)橋適合于大跨徑、高墩。高墩采用柔性薄壁,如同擺柱,對主梁嵌固作用減小,梁的受力接近于連續(xù)梁。柔性墩需要考慮主梁縱向變形和轉(zhuǎn)動的影響以及墩身偏壓柱的穩(wěn)定性;墩壁較厚,則作為剛性墩連續(xù)梁,如同框架,橋墩要承受較大彎矩。由于連續(xù)剛構(gòu)受力和使用上的特點,在設(shè)計大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋時,優(yōu)先考慮這種橋形。當然,橋墩較矮時,這種橋型受到限制。

      3 鋼筋混凝立拱橋

      拱橋在我國有悠久歷史,屬我國傳統(tǒng)項目,也是大跨徑橋梁形式之一。石拱橋由于自重大,在料加工費時費工,大跨石拱橋修建少了。山區(qū)道路上的中、小橋涵,因地制宜,采用石拱橋(涵)還是合適的。大跨徑拱橋多采用鋼筋混凝土箱拱、勁性骨架拱和鋼管混凝土拱。

      鋼筋混凝土拱橋的跨徑,一直落后于國外,主要原因是受施工方法的限制。我國橋梁工作者都一直在探索,尋求安全、經(jīng)濟、適用的方法。根據(jù)近年的實踐,常用的拱橋施工方法有:(1)主支架現(xiàn)澆;(2)預(yù)制梁段纜索吊裝;(3)預(yù)制塊件懸臂安裝;(4)半拱轉(zhuǎn)體法;(5)剛性或半剛性骨架法。

      鋼筋混凝土拱橋自重較大,跨越能力比不上鋼拱橋,但是,因為鋼筋混凝土拱橋造價低,養(yǎng)護工作量小,抗風(fēng)性能好等優(yōu)點,仍被廣泛采用,特別是崇山峻嶺的我國西南地區(qū)。

      4 斜拉橋

      斜拉橋是我國大跨徑橋梁最流行的橋型之一。我國斜拉橋的主梁形式:混凝土以箱式、板式、邊箱中板式;鋼梁以正交異性極鋼箱為主,也有邊箱中板式。現(xiàn)在已建成的斜拉橋有獨塔、雙塔和三塔式。以鋼筋混凝土塔為主。塔型有H形、倒Y形、A形、鉆石形等。

      斜拉橋的鋼索一般采用自錨體系。近年來,開始出現(xiàn)自錨和部分地錨相結(jié)合的斜拉橋,如西班牙的魯納(Luna)橋,主橋440m;我國湖北鄖縣橋,主跨414m。地錨體系把懸索橋的地錨特點融于斜拉橋中,可以使斜拉橋的跨徑布置更能結(jié)合地形條件,靈活多樣,節(jié)省費用。斜拉橋的施工方法:混凝土斜拉橋主要采用懸臂澆筑和預(yù)制拼裝;鋼箱和混合梁斜位橋的鋼箱采用正交異性板,工廠焊接成段,現(xiàn)場吊裝架設(shè)。鋼箱與鋼箱的連接,一是螺栓,二是全焊,三是栓焊結(jié)合。斜拉橋發(fā)展趨勢:跨徑會超過1000m;結(jié)構(gòu)類型多樣化、輕型化;加強斜拉索防腐保護的研究;注意索力調(diào)整、施工觀測與控制及斜拉橋動力問題的研究。

      5 懸索橋

      懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一,可以說是跨千米以上橋梁的唯一橋型(從目前已建成橋梁來看說是唯一橋型)。但從發(fā)展趨勢上看,斜拉橋具有明顯優(yōu)勢。但根據(jù)地形、地質(zhì)條件,若能采用隧道式錨碇,懸索橋在千米以內(nèi),也可以同斜拉橋競爭。根據(jù)理論分析,就目前的建材水平,懸索橋的最大跨徑可達到3500m左右。已建成的日本明石海峽大橋,主跨已達1990m。正在計劃中的意大利墨西拿海峽大橋,設(shè)計方案之一是懸索橋,其主跨3500m。當然還有規(guī)劃中更大跨徑的懸索橋。

      懸索橋跨徑增大,如上所述當跨徑達3500m時,動力問題將是一個突出的矛盾,所以,對特大跨橋梁,已提出用懸索橋和斜拉橋相結(jié)合的“吊拉式“橋型。在國外這種橋型目前還停留在研究之中,并未諸實施。然而,在我國貴州省烏江1997年底建成了一座用預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土薄壁箱梁作為加勁梁的吊拉組合橋,把橋梁工作者多年夢寐追求的橋型付諸實現(xiàn),這是貴州橋梁工作者的大膽嘗試,對推動我國乃至世界橋梁建設(shè)都有巨大作用。

      6 結(jié)語

      我國幅員遼闊,經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊,經(jīng)濟上總體水平不高,公路橋梁發(fā)展還是要著眼于量大、面廣的一般大、中橋,這類橋梁仍以預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)為主。首先,要著重抓多樣化、標準化,編制適用經(jīng)濟的標準圖,提高施工水平和質(zhì)量,然后再抓住跨越大江(河)、海灣的特大型橋梁建設(shè),不斷總結(jié)經(jīng)驗,既體現(xiàn)公路人的建橋水平,又要保證高標準、高質(zhì)量建橋。

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