桥梁的结构体系及各自特点概述

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摘 要：本文简述了桥梁中的三大主要体系结构及组合结构体系，从定义到分类到各种体系的特点都进行了比较简要的概述及分析，阐述了桥梁在各种结构中的优缺点，明确了桥梁结构体系的概念，提出了桥梁的发展方向。

关键词：桥梁 结构体系 ；分类 ；承重 ；特点 ；发展

中图分类号：U445文献标识码：A

一、引言

桥梁是供车辆（列车，汽车）和行人等跨越障碍（河流，山谷，海湾或者其他线路等）的工程建筑物。简而言之，就是跨越障碍的通道。当原始人类尚不知道如何造桥时，会利用自然界物体，如天然倒下的树干，地壳长期侵蚀形成的拱状物，森林里攀缠悬挂的藤萝等来帮助他们度过溪流、山涧、峡谷。地面上并不是一片坦途，总会有沟壑山涧，当工程需要的时候不得以都得跨越障碍，天堑变通途，桥梁的作用也就不言而喻了。桥梁的发展历史悠久，样式丰富，造型各异。

二、梁桥

梁桥 (Beam Bridge) 以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁，是一种高度刚性，横跨在两端支架上的水平结构，在结构上如同一根横梁用以支通运输。它是直接传承自独木桥，现在一般使用Ｉ型钢、箱梁、强化水泥或预拌混凝土建造于浅滩上。它是一种常用的行人天桥及公路交流道和高架桥。如同它的早期样式，这种桥在结构上是众多桥梁种类中最简单的一种。 主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁横截面形式多为T型、I字型和箱型等，其构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁（又称空腹梁）的杆件承受轴向力，常采用等高度T型梁（混泥土）或I型梁（钢）跨度大时可以采用变截面，其材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。按照主梁的静力体系，分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。

三、拱桥

拱桥是以承受轴向压力为主的拱圈或拱肋作为主要承重构件的桥梁,拱结构由拱圈(拱肋)及其支座组成。支座处的支承反力除了竖向力还有较大的水平推力。根据拱的受力特点，多采用抗压能力较强且经济合算的砌体材料（石材等）和钢筋混泥土来修建拱桥，也因拱桥的推力，地基要求比较高，地基选择比较严格。按拱圈的静力体系分为无铰拱、双铰拱、三铰拱。前二者为超静定结构，后者为静定结构。无铰拱的拱圈两端固结于桥台,结构最为刚劲,变形小，比有铰拱经济，结构简单,施工方便，普遍采用的形式。拱桥按结构形式可分为板拱、肋拱、双曲拱、箱形拱、桁架拱。按承力形式分为上承式，中承式，下承式。拱桥为桥梁基本体系之一，跨越能力比较大，钢筋混泥土拱桥目前在世界最大跨度为460米，石拱桥为146米，钢拱桥为550米。就地取材，与钢筋混泥土梁式桥相比，可节约大量的钢材和水泥，能耐久，养护和维修费少，外形美观，构造简单，一直是大跨径桥梁的主要形式。

四、悬索桥

悬索桥，又名吊桥（suspension bridge）是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作 其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。 主缆是结构体系中主要承重构件，是几何可变体，主要承受拉力作用。主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，在恒载作用下，以轴向受压为主；在活载作用下，以压弯为主，呈梁柱构件特征。加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构，主要承受弯曲内力。锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基，通常采用重力式锚和隧道式锚。吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带，承受轴向拉力。

五、 组合体系

组合体系桥是指承重结构采用两种基本体系，或者一种基本体系与某些构件（梁，柱，塔，索等）组合在一起的桥。分为：钢架桥：梁与立柱的组合体系；T型钢架桥和连续钢架桥；梁，拱组合体系:柔性拱和刚性梁的组合；斜拉桥：梁与塔，斜索组成的结构体系;其它组合体系主要包括斜拉体系与梁，拱，索的组合。基本都是利用三个基本结构体系根据各自的优缺点进行有效组合，使其达到互利互补的效果，具有结构合理，设计先进，也便于发挥各机构的特点，弥补不足之处，都建立在对基本结构具有很好的掌握的基础上，这就是桥梁的概念设计的一种体现。工程中会遇到很多现实问题，需要坚持原则，灵活处理。

六、总结

当今桥梁发展已经很成熟了，无论是结构形式，工程材料，设计理论，施工设备，制造工艺都非常的完善，但是不能固步自封，未来桥梁发展方向是沿着更完美的方向发展主要有：1 桥跨结构继续向大跨发展，因为在具备一定的承载能力条件下，跨越能力仍然是反映桥梁技术水平的主要指标，修建跨海（峡）大桥也一直是人类的奋斗目标; 2 新桥设计理论与旧桥评估理论更趋完善，因为桥梁设计理论是桥梁工程的基石，随着桥跨的增加，建桥环境的变化，结构体系的多样和复杂，桥梁设计会面临更多的困难和难题，需要适应桥梁发展的需要，开展设计理论研究，完善设计规范。

参考文献：

[1]徐君兰，孙淑红，钢桥（第二版）人民交通出版社.

[2]姚玲森，桥梁工程（第二版），人民交通出版社.

[3]李亚东，桥梁工程概论（第二版），西南交大出版社.