【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 幾何圖形穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。縱向聯(lián)結(jié)系設(shè)在主桁架的上、下弦桿平面內(nèi)，分別稱(chēng)為上平縱聯(lián)與下平縱聯(lián)?？v向聯(lián)結(jié)系的主要作用是承受作用于橋跨結(jié)構(gòu)上的橫向水平荷載，它包括作用于主桁架、橋面系、橋面和列車(chē)上的橫向風(fēng)力、列車(chē)搖擺力及曲線(xiàn)橋上的離心力。另外，縱向聯(lián)結(jié)系橫向支撐弦桿，減少弦桿在主桁平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。有縱向聯(lián)結(jié)系和橫向聯(lián)結(jié)系兩種，其作用是聯(lián)系主桁架并同主桁架一起使橋跨結(jié)構(gòu)成為幾何圖形穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)?？v向聯(lián)結(jié)系設(shè)在主桁架的上、下弦桿平面內(nèi)，分別稱(chēng)為上平縱聯(lián)與下平縱聯(lián)?？v向聯(lián)結(jié)系的主要作用是承受作用于橋跨結(jié)構(gòu)上的橫向水平荷載，它包括作用于主桁架、橋面系、橋面和列車(chē)上的橫向風(fēng)力、列車(chē)搖擺力及曲線(xiàn)橋上的離心力。另外，縱向聯(lián)結(jié)系橫向支撐弦桿，減少弦桿在主桁平面外的計(jì)算長(zhǎng)度。有縱向聯(lián)結(jié)系和橫向聯(lián)結(jié)系兩種，其作用是聯(lián)系主桁架并同主桁架一起使橋跨結(jié)構(gòu)成為幾何圖形穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)?？v向聯(lián)結(jié)系設(shè)在主桁架的上、下弦桿平面內(nèi)，分別稱(chēng)為上平縱聯(lián)與下平縱聯(lián)。縱向聯(lián)結(jié)系的主要作用是承受作用于橋跨結(jié)構(gòu)上的橫向水平荷載，它包括作用于主桁架、橋面系、橋面和列車(chē)上的橫向風(fēng)力、列車(chē)搖擺力及曲線(xiàn)橋上的離心力。另外，縱向聯(lián)結(jié)系橫向支撐弦桿，減少弦桿在主桁平面外的計(jì)算長(zhǎng)度?；蚍Q(chēng)制動(dòng)撐架，它的作用是使作用于縱梁上的縱向水平制動(dòng)力通過(guò)制動(dòng)聯(lián)結(jié)系傳至主桁架，再由主桁架傳給支座，從而減小縱向荷載對(duì)橋面系桿件特別是橫梁的不利影響。制動(dòng)聯(lián)結(jié)系通常由四根短桿組成，設(shè)置在與橋面系相鄰的平縱聯(lián)的中部。下承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋通常采用明橋面，由橋枕、正軌、護(hù)軌、護(hù)木、鉤螺栓及人行道等組成。下承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋通常采用明橋面，由橋枕、正軌、護(hù)軌、護(hù)木、鉤螺栓及人行道等組成。下承式簡(jiǎn)支鋼桁架橋通常采用明橋面，由橋枕、正軌、護(hù)軌、護(hù)木、鉤螺栓及人行道等組成。主桁架幾何因素（1）橋位所在地的水文、地質(zhì)、地形條件等；（2）橋上的運(yùn)輸條件及對(duì)橋下凈空的要求；（3）便于制造、安裝和養(yǎng)護(hù)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、有利于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化；（4）有利于節(jié)約鋼材，力求經(jīng)濟(jì)合理；（5）美觀要求。桁架橋的跨度從以下兩個(gè)方面綜合考慮：（1）橋址處的水文地質(zhì)情況。（2）橋上、橋下凈空的要求。（3）主桁的高度：（4）用鋼量方面。（5）剛度方面。（6）容許建筑高度。節(jié)間長(zhǎng)度：（1）中等跨度經(jīng)濟(jì)節(jié)間長(zhǎng)度是6~8m，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)取8m（2）小跨度桁架橋節(jié)間長(zhǎng)度小到4m。（3）大跨度桁架橋節(jié)間長(zhǎng)度有大到15m。斜桿傾角：（1）合理的傾角，在有豎桿的桁架橋50度左右。（2）合理的傾角，在無(wú)豎桿的桁架橋60度左右。主桁中心距：（1）主桁中心距與桁架橋的橫向剛度和穩(wěn)定性有關(guān)。（2）我國(guó)《橋規(guī)》規(guī)定，主桁中心距不宜小于跨度的1/20。案例分析外白渡橋，是中國(guó)的第一座全鋼結(jié)構(gòu)鉚接橋梁和僅存的不等高桁架結(jié)構(gòu)橋，同時(shí)也是自1856年以來(lái)在蘇州河河口附近同樣位置落成的第四座橋梁。由于處于蘇州河與黃浦江的交界處，因此成為連接黃浦與虹口的重要交通要道。現(xiàn)在的外白渡橋于1908年1月20日落成通車(chē)。由于其豐富的歷史和獨(dú)特的設(shè)計(jì)，外白渡橋成為上海的標(biāo)志之一，同時(shí)也是上海的現(xiàn)代化和工業(yè)化的象征。1994年2月15日，上海市人民政府將外白渡橋列為優(yōu)秀歷史保護(hù)建筑之一。在上海這樣一個(gè)日新月異的城市里，外白渡橋仍舊散發(fā)著獨(dú)特的魅力。自1908年落成后，外白渡橋便是成為上海天際線(xiàn)的組成部分。建成后的上海白渡橋上海白渡橋施工現(xiàn)場(chǎng)（二）拱結(jié)構(gòu)拱橋是我國(guó)公路上使用廣泛且歷史悠久的一種橋梁結(jié)構(gòu)型式，它外形宏偉壯觀，且經(jīng)久耐用。由力學(xué)知識(shí)知道，拱式結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支撐處不僅產(chǎn)生豎向反力，而且還產(chǎn)生水平推力。這樣拱的彎距比相同跨徑的梁的彎距小的多，而使整個(gè)拱主要承受壓力。這樣就可以充分利用抗壓性能較好的的圬工材料來(lái)修建。軸曲線(xiàn)造型的千變?nèi)f化，其中具有代表意義的是建于公元 595605年的趙州橋。公元1188 1192年北京宛平盧溝橋。拱橋指的是在豎直平面內(nèi)以拱作為結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。在容器內(nèi)的粉料層中如果形成能承受上方粉料的壓力而不將此壓力傳遞給下方的面，此面即稱(chēng)為拱橋。拱橋是向上凸起的曲面，其最大主應(yīng)力沿拱橋曲面作用，沿拱橋垂直方向的最小主應(yīng)力為零。在重力作用下進(jìn)行的粉料流出過(guò)程中可能反復(fù)出現(xiàn)拱橋的形成和崩解過(guò)程，此種拱橋稱(chēng)為動(dòng)拱橋。按照拱上建筑的形式可以分為:實(shí)腹式拱橋及空腹式拱橋、組合體系式拱橋?qū)嵏故焦皹?是指拱上建筑作成實(shí)體結(jié)構(gòu)，拱圈和主梁之間用石料或砌塊填充的拱橋形式。按照拱軸線(xiàn)的型式可分為:圓弧拱橋、拋物線(xiàn)拱橋、懸鏈線(xiàn)拱橋。（1）圓弧拱橋: 拱圈軸線(xiàn)按部分圓弧線(xiàn)設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單，石料規(guī)格最少，備料、放樣、施工都很簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是受荷時(shí)拱內(nèi)壓力線(xiàn)偏離拱軸線(xiàn)較大，受力不均勻。一般適用于跨度小于20m的石拱橋。（2）拋物線(xiàn)拱橋: 拱圈軸線(xiàn)按拋物線(xiàn)設(shè)置的拱橋，是懸鏈線(xiàn)拱橋的一種特例。優(yōu)點(diǎn)是彎矩小，材料省，跨越能力較大。缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，如果是石拱橋則料石的規(guī)格較多，施工較不方便。（3）懸鏈線(xiàn)拱橋: 拱圈軸線(xiàn)按懸鏈線(xiàn)設(shè)置的拱橋。優(yōu)點(diǎn)是受力均勻，彎矩不大，節(jié)省材料。多適用于實(shí)腹拱橋，大跨度的空腹拱橋中也常常采用這種線(xiàn)形布置。按照有無(wú)水平推力可分為:有推力拱橋、無(wú)推力拱橋。（1）無(wú)推力拱橋:在豎向荷載作用下拱腳對(duì)墩臺(tái)無(wú)水平推力作用的拱橋。其推力由剛性梁或柔性桿件承受，屬于內(nèi)部超靜定、外部靜定的組合體系拱橋。適用于地質(zhì)不良的橋位處，墩臺(tái)與梁式橋基本相似，體積較大，只能做成下承式橋，建筑高度很小，橋面標(biāo)高可設(shè)計(jì)的很低，降低縱坡，減小引橋長(zhǎng)度，因此可以節(jié)約材料。但是，結(jié)構(gòu)的施工比較復(fù)雜。（2）有推力拱橋:在豎向荷載作用下拱腳對(duì)墩臺(tái)有水平推力作用的拱橋。水平推力可減小跨中彎矩，能建成大跨度的橋梁。造型美觀，城市橋梁一般優(yōu)先選用，可做成上承式、中承式橋。缺點(diǎn)是，對(duì)地質(zhì)要求很高，為防止墩臺(tái)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，墩臺(tái)須設(shè)計(jì)很大，施工較麻煩。按照建筑材料的不同可分為:石拱橋、混凝土拱橋、鋼拱橋。（1）石拱橋:用石料建造的拱橋，外形美觀，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便，并可以就地取材，以減低造價(jià)。缺點(diǎn)是自重大，跨越能力有限，石料的開(kāi)采、加工砌筑均需要較多的勞動(dòng)力，且工期較長(zhǎng)。一般用于小跨徑橋梁。（2）混凝土拱橋:用混凝土建造的拱橋，包括素混凝土和鋼筋混凝土兩類(lèi)。其優(yōu)點(diǎn)是加工和制造較石拱橋方便，工期短。缺點(diǎn)是由于混凝土抗拉強(qiáng)度很低，故其跨越能力小，且混凝土耗費(fèi)量大。一般用于小跨徑橋梁。（3）鋼拱橋:上部結(jié)構(gòu)用鋼材建造的拱橋類(lèi)型。其優(yōu)點(diǎn)是跨越能力大，且自重是三種拱橋中最輕的。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于三鉸拱鋼拱橋一般不用，所以對(duì)地基要求高，造價(jià)高，且維護(hù)費(fèi)用高。適用于大跨度橋梁中。按照鉸的多少可分為:兩鉸、三鉸、無(wú)鉸。（1）三鉸拱:在拱冠與拱端處均設(shè)鉸的拱橋，屬于靜定結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)混凝土收縮、徐變、溫度變化，以及墩臺(tái)位移不受影響，適用于地質(zhì)條件差而要求修建大跨度橋的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工麻煩，維護(hù)費(fèi)用高，整體剛度差，由因三處設(shè)置鉸，故對(duì)應(yīng)的橋面處亦需設(shè)置構(gòu)造縫。拱圈撓曲在鉸處急劇變化，因而對(duì)行車(chē)不利。所以，我國(guó)僅在一些較小跨徑的橋上采用。（2）兩鉸拱:拱圈中間無(wú)鉸而兩端設(shè)鉸與墩臺(tái)鉸接的拱橋，屬于外部一次超靜定結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是，拱腳處不承受彎矩，較無(wú)鉸拱橋可減小混凝土收縮、徐變，溫度變化，以及墩臺(tái)位移的影響。缺點(diǎn)是，構(gòu)造較復(fù)雜，對(duì)應(yīng)的橋面處應(yīng)設(shè)置構(gòu)造縫，施工亦較麻煩，對(duì)地基要求比較高，但較無(wú)鉸拱對(duì)地基要求略低。（3）無(wú)鉸拱:又稱(chēng)固端拱橋。拱圈兩端嵌固在橋墩上而中間無(wú)鉸的拱橋，屬于外部三次超靜定結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)是，較有鉸拱橋橋內(nèi)的彎矩分布合理，材料用量較省，結(jié)構(gòu)剛度大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，維護(hù)費(fèi)用少，還可以將拱腳設(shè)計(jì)在洪水位以下，有利于降低橋面的設(shè)計(jì)標(biāo)高，具有較好的經(jīng)濟(jì)與使用效益。缺點(diǎn)是，對(duì)混凝土收縮、徐變、溫度變化，以及墩臺(tái)位移最敏感，會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力，應(yīng)建設(shè)在可靠的地基上。拱橋主要優(yōu)點(diǎn)：（1）跨越能力較大。（2）就地取材，節(jié)省大量的鋼材和水泥。（3）耐久性好，養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少。（4）外形美觀。（5）構(gòu)造簡(jiǎn)單。拱橋主要缺點(diǎn)：（1）自重較大，相應(yīng)的水平推力也較大，增加了下部結(jié)構(gòu)的工程量，對(duì)地基要求高。（2）拱橋采用支架施工，支架和其他輔助設(shè)備的費(fèi)用大大增加，從而增加施工難度，提高橋的造價(jià)。施工工序多，建橋周期長(zhǎng)。（3）拱橋水平推力較大，需要設(shè)置單向推力墩，增加了造價(jià)。（4）上承式拱橋的建筑高度較高，使兩岸接線(xiàn)的工程量增大或增大了橋面縱坡，增加的造價(jià)又對(duì)行車(chē)不利。拱橋的主要組成拱橋由上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)兩大部分組成。上部結(jié)構(gòu)是由拱圈及其上面的拱上建筑所構(gòu)成。拱圈是主要承重結(jié)構(gòu)。橋面系包括行車(chē)道、人行道及兩側(cè)的欄桿或砌筑的矮墻等構(gòu)造。下部結(jié)構(gòu)由橋墩、橋臺(tái)及基礎(chǔ)等組成。：拱橋與梁橋不僅外形上不同,而且在受力性能上有著本質(zhì)的區(qū)別。梁式橋梁在豎向荷載作用下,梁體內(nèi)主要產(chǎn)生彎矩,且在支承處僅產(chǎn)生豎向支反力,而拱式橋梁在豎向荷載作用下,支承處不僅有豎向反力,還有水平推力。由于這個(gè)水平推力,使拱體內(nèi)的彎矩大為減小。案例分析紅星橋位于湖南省炎陵縣至郴州市上，1967年3月動(dòng)工，12月竣工，是當(dāng)時(shí)亞洲最大跨度的單孔橋、亞洲第二高橋，也是湖南省第一座雙曲大跨徑拱橋，曾是運(yùn)送戰(zhàn)備物資的重要橋梁，扼株洲南大門(mén)咽喉，S322線(xiàn)從這里繞出株洲。該橋跨越深谷，橋高達(dá)65m，、9m及7m。該橋設(shè)計(jì)主拱軸線(xiàn)采用6次拋物線(xiàn)與恒載壓力曲線(xiàn)吻合。，左右采用8次拋物線(xiàn)的不對(duì)稱(chēng)拱線(xiàn)。建成后紅星橋（二）懸索結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)是以一系列受拉鋼索為主要的承重構(gòu)件，按一定規(guī)律布置，并懸掛在邊緣構(gòu)件或支撐結(jié)構(gòu)上而形成的一種空間結(jié)構(gòu)。懸索結(jié)構(gòu)由受拉索、邊緣構(gòu)件、下部支承構(gòu)件及拉錨組成，拉索一般由高強(qiáng)鋼絲組成的鋼絞絲、鋼絲繩或鋼絲束，按一定規(guī)律布置可形成各種不同的體系。邊緣構(gòu)件多是鋼筋混凝土構(gòu)件，它可以是梁、拱或桁架等結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其尺寸根據(jù)所受水平力或豎向力通過(guò)計(jì)算確定。下部支承結(jié)構(gòu)可以是鋼筋混凝土立柱、框架結(jié)構(gòu)。采用立柱支承時(shí)，有時(shí)還要采用鋼攬錨拉的設(shè)施。邊緣構(gòu)件、下部支承構(gòu)件及拉錨的布置則必須與拉索的形式相協(xié)調(diào)，以有效地承受或傳遞拉索的拉力。懸索橋，又名吊橋：指的是以通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸（或橋兩端）的纜索（或鋼鏈）作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線(xiàn)。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在橋面和吊桿之間常設(shè)置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小活載所引起的撓度變形。按主纜的錨固形式分類(lèi)（1）地錨式：主纜的拉力由橋梁端部的重力式錨碇或隧道式錨碇傳遞給地基。（2）自錨式：主錨拉力直接傳遞給它的加勁梁。按孔跨布置形式分類(lèi)（1）三跨懸索橋：結(jié)構(gòu)形式最為合理，是最大懸索橋最為常用的橋型。（2）單跨懸索橋：邊跨地面較高，有曲線(xiàn)進(jìn)入大橋邊跨的情況。（3）兩跨懸索橋：只有一岸邊跨地面較高或線(xiàn)路有平面曲線(xiàn)進(jìn)入。自錨式懸索橋有以下的優(yōu)點(diǎn)：①不需要修建大體積的錨碇，所以特別適用于地質(zhì)條件很差的地區(qū)。②因受地形限制小，可結(jié)合地形靈活布置，既可做成雙塔三跨的懸索橋，也可做成單塔雙跨的懸索橋。③對(duì)于鋼筋混凝土材料的加勁梁，由于需要承受主纜傳遞的壓力，剛度會(huì)提高，節(jié)省了大量預(yù)應(yīng)力構(gòu)造及裝置，同時(shí)也克服了鋼在較大軸向力下容易壓屈的缺點(diǎn)。④采用混凝土材料可克服以往自錨式懸索橋用鋼量大、建造和后期維護(hù)費(fèi)用高的缺點(diǎn)，能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。⑤保留了傳統(tǒng)懸索橋的外形，在中小跨徑橋梁中是很有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。⑥由于采用鋼筋混凝土材料造價(jià)較低，結(jié)構(gòu)合理，橋梁外形美觀，所以不公局限于在地基很差、錨碇修建軍困難的地區(qū)采用。自錨式懸索橋也不可避免地有其自身的缺點(diǎn)：①由于主纜直接錨固在加勁梁上，梁承受了很大的軸向力，為此需加大梁的截面，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的加勁梁則造價(jià)明顯增加，對(duì)于混凝土材料的加勁梁則增加了主梁自重，從而使主纜鋼材用量增加，所以采用了這兩種材料跨徑都會(huì)受到限制。②施工步驟受到了限制，必須在加勁梁、橋塔做好之后再吊裝主纜、安裝吊索，因此需要搭建大量臨時(shí)支架以安裝加勁梁。所以自錨式懸索橋若跨徑增大，其額外的施工費(fèi)用就會(huì)增多。③錨固區(qū)局部受力復(fù)雜。④相對(duì)地錨式懸索橋而言，由于主纜非線(xiàn)性的影響，使得吊桿張拉時(shí)的施工控制更加復(fù)雜。相對(duì)于其它橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋可以使用比較少的物質(zhì)來(lái)跨越比較長(zhǎng)的距離。懸索橋可以造得比較高，容許船在下面通過(guò)，在造橋時(shí)沒(méi)有必要在橋中心建立暫時(shí)的橋墩，因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造。懸索橋比較靈活，因此它適合大風(fēng)和地震區(qū)的需要，比較穩(wěn)定的橋在這些地區(qū)必須更加堅(jiān)固。（1）懸索橋的堅(jiān)固性不強(qiáng)，在大風(fēng)情況下交通必須暫時(shí)被中斷。（2）懸索橋不宜作為重型鐵路橋梁。（3）懸索橋的塔架對(duì)地面施加非常大的力，因此假如地面本身比較軟的話(huà)，塔架的地基必須非常大和相當(dāng)昂貴。（4）懸索橋的懸索銹蝕后不容易更換。自錨式懸索橋的上部結(jié)構(gòu)包括：主梁、主纜、吊桿、主塔四部分。傳力路徑為：橋面重量、車(chē)輛荷載等豎向荷載通過(guò)吊桿傳至主纜承受，主纜承受拉力，而主纜錨固在梁端，將水平力傳遞給主梁。由于懸索橋水平力的大小與主纜的矢跨比有關(guān)，所以可以通過(guò)矢跨比的調(diào)整來(lái)調(diào)節(jié)主梁內(nèi)水平力的大小，一般來(lái)講，跨度較大時(shí)，可以適當(dāng)增加其矢跨比，以減小主梁內(nèi)的壓力，跨度較小時(shí)，可以適當(dāng)減小其矢跨比，使混凝土主梁內(nèi)的預(yù)壓力適當(dāng)提高。由于主纜在塔頂錨固，為了盡量減少主塔承受的水平力，必須保證邊跨主纜內(nèi)的水平力與中跨主纜產(chǎn)生的水平力基本相等，這可以通過(guò)合理的跨徑比來(lái)調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)改變主纜的線(xiàn)形來(lái)調(diào)節(jié)。另外，自錨式懸索橋中的恒載由主纜來(lái)承受，而活載還需要由主梁來(lái)承受，所以主梁必須有一定的抗彎剛度，主梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。案例分析南京長(zhǎng)江大橋建成于1968年，是繼武漢長(zhǎng)江大橋和重慶白沙沱長(zhǎng)江大橋之后第三座跨越長(zhǎng)江干流的大橋，是第一座完全由中國(guó)設(shè)計(jì)建造并基本采用國(guó)產(chǎn)材料的特大