淺談我國公路橋梁發(fā)展趨勢(shì)
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共2頁
三、鋼筋混凝立拱橋
拱橋在我國有悠久歷史，屬我國傳統(tǒng)項(xiàng)目，也是大跨徑橋梁形式之一。
我國公路上修建拱橋數(shù)量最多。石拱橋由于自重大，在料加工費(fèi)時(shí)費(fèi)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(jì)、適用的方法。根據(jù)近年的實(shí)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?yàn)殇摻罨炷凉皹蛟靸r(jià)低，養(yǎng)護(hù)工作量小，抗風(fēng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛采用，特別是崇山峻嶺的我國西南地區(qū)。
鋼筋混凝土拱橋形式較多，除山區(qū)外，也適合平原地區(qū)，如下承式系桿拱橋。結(jié)合環(huán)境、地形，加之拱橋的雄偉、美麗的外形，可以創(chuàng)造出天人合一的景觀。例如，貴州省跨烏江的江界河橋，地處深山、峽谷，拱橋跨徑330m，橋面離谷底263m，橋面仁立，令人嘆服橋梁設(shè)計(jì)者和建設(shè)者的匠心和偉大。還有剛建成的萬縣長江大橋，勁性骨架箱拱，跨徑420m，居世界第一。廣西邕寧縣的邕江大橋，鋼管混凝土拱，跨徑312m，都是令人稱道的拱橋。
我國鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展趨勢(shì)：拱圈輕型化，長大化以及施工方法多樣化。
值得提醒注意的是，大跨徑拱橋施工階段及使用階段的橫向穩(wěn)定性，據(jù)統(tǒng)計(jì)國內(nèi)、外拱橋垮塌事故，多發(fā)生在施工階段。
四、斜拉橋
斜拉橋是我國大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有3O余座，僅次于德國、日本，而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。
50年代中期，瑞典建成第一座現(xiàn)代斜拉橋，40多年來，斜拉橋的發(fā)展，具有強(qiáng)勁勢(shì)頭。我國70年代中期開始修建混凝土斜拉橋，改革開放后，我國修建斜拉橋的勢(shì)頭一直呈上升趨勢(shì)。
我國一直以發(fā)展混凝土斜拉橋?yàn)橹鳎鼛啄晡覈_始修建鋼與混凝土的混合式斜拉橋，如汕頭石大橋，主跨518m；武漢長江第三大橋，主跨618m.鋼箱斜拉橋如南京長江第二大橋南汊橋，主跨628m；武漢軍山長江大橋，主跨460m.前幾年上海建成的南浦（主跨423m）和楊浦（主跨6O2m）大橋?yàn)殇撆c混凝土的結(jié)合梁斜拉橋。
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(dú)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。
斜拉索仍以傳統(tǒng)的平行鍍鋅鋼絲、冷鑄錨頭為主。鋼絞線斜拉索目前在汕頭石大橋采用。鋼絞線用于斜拉索，無疑使施工操作簡(jiǎn)單化，但外包PE的工藝還有待研究。
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(diǎn)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(fèi)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(chǎng)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。
一般說，斜拉橋跨徑300～1000m是合適的，在這一跨徑范圍，斜拉橋與懸索橋相比，斜拉橋有較明顯優(yōu)勢(shì)。德國著名橋梁專家F.leonhardt認(rèn)為，即使跨徑14O0m的斜拉橋也比同等跨徑懸索橋的高強(qiáng)鋼絲節(jié)省二分之一，其造價(jià)低30％左右。
斜拉橋發(fā)展趨勢(shì)：跨徑會(huì)超過10O0m；結(jié)構(gòu)類型多樣化、輕型化；加強(qiáng)斜拉索防腐保護(hù)的研究；注意索力調(diào)整、施工觀測(cè)與控制及斜拉橋動(dòng)力問題的研究。
五、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(shì)上看，斜拉橋具有明顯優(yōu)勢(shì)。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(jìng)爭(zhēng)。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(dá)到3500m左右。已建成的日本明石海峽大橋，主跨已達(dá)1990m.正在計(jì)劃中的意大利墨西拿海峽大橋，設(shè)計(jì)方案之一是懸索橋，其主跨3500m.當(dāng)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(dāng)跨徑達(dá)35O0m時(shí)，動(dòng)力問題將是一個(gè)突出的矛盾，所以，對(duì)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(shí)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(mèng)寐追求的橋型付諸實(shí)現(xiàn)，這是貴州橋梁工作者的大膽嘗試，對(duì)推動(dòng)我國乃至世界橋梁建設(shè)都有巨大作用。烏江吊拉組合橋，經(jīng)過近兩年運(yùn)行和測(cè)試，結(jié)構(gòu)性能良好，特別是兩種橋型交接部位的處理，較為 理。
其實(shí)我國很早就開始修建懸索橋，究其跨徑和規(guī)模遠(yuǎn)不能同現(xiàn)代懸索橋相比。到了90年代初，我國才開始建造大跨懸索橋，例如：廣東汕頭海灣大橋，主跨452m，加勁梁采用混凝土箱梁；廣東虎門大橋，主橋跨徑888m，鋼箱懸索橋；正在建設(shè)的鋼箱懸索橋——江陰長江大橋，主跨1385m.由此可見，現(xiàn)代懸索橋在我國已具有相當(dāng)規(guī)模和水平，已進(jìn)人世界懸索橋的先進(jìn)行列。
懸索橋采用鋼箱作為加勁梁，在我國較為普遍。美國和日本的懸索橋的加勁梁一律用桁架。最有名的明石海峽橋，主跨1990m也是桁架加勁粱。歐洲人研究認(rèn)為，正交異性板鋼箱作為加勁梁，梁高矮，如同機(jī)翼一樣，空氣動(dòng)力性能好，橫向阻力小，大大減小了塔的橫向力；抗扭剛度大，頂板直接作橋面板，恒載輕，主纜截面可以減小，從而降低用鋼量和造價(jià)。我國一起步修建現(xiàn)代懸索橋，加勁梁就采用鋼箱，而對(duì)桁架梁作為加勁梁的優(yōu)劣并未作深人分析研究。在已修建的幾座懸索橋上，橋面瀝青鋪裝相繼出現(xiàn)了損壞現(xiàn)象，有的橋梁工作者反思認(rèn)為，一是鋼箱作為加勁梁還有一些方面值得改進(jìn)，如鋼箱橋面板的局部撓度以及箱體的通風(fēng)，降低鋼箱鋪裝層的溫度；二是桁架梁作為加勁梁，還有不少優(yōu)點(diǎn)，如加勁梁剛度大，橋面溫度相對(duì)低，還可解決雙層交通等。用混凝土箱梁作為加勁梁的嘗試，國外有先例，在我國汕頭海灣橋也實(shí)現(xiàn)了。總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，也許不會(huì)再采用混凝土箱梁作為加勁梁了。 塔的材料，國外以鋼為主，我國以混凝土為主，近年來國外也有向混凝土發(fā)展的趨勢(shì)，基礎(chǔ)多為鉆孔樁或沉井。 錨碇一般以重力式和地錨為主，少數(shù)地質(zhì)條件好的采用了隧道錨。深水錨碇往往采用沉井或地下連續(xù)墻。如江陰長江大橋北錨，位于沖積層上，采用69m×51m帶有36個(gè)隔倉的沉井，下沉深度達(dá)58m；日本明石海峽大橋神戶側(cè)錨碇采用環(huán)形地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，直徑85m，高73.5，槽寬2.2m.
懸索橋結(jié)合地形、地質(zhì)、水文可采用單跨懸吊、雙跨不對(duì)稱懸吊和三跨懸吊（簡(jiǎn)支和連續(xù)體系）。據(jù)查，世界上懸索橋多為單跨懸吊，其次是不對(duì)稱雙跨和三跨簡(jiǎn)支懸吊。三跨懸吊連續(xù)體系最少。丹麥大帶橋，三跨懸吊連續(xù)，其跨徑為535m＋1624m＋535m；中國的廈門海滄大橋，三跨懸吊連續(xù)，其跨徑為 230m＋648m＋23Om，可稱世界同類橋梁的第二位。 主纜的施工方法：空中紡線法（AS）；索股法（PWS）。我國幾座懸索橋均采用PWS法。索股采用φ5mm鍍鋅鋼絲，由91或127根φ5組成一根索股，根據(jù)受力鋼纜由不同數(shù)量索股組成。
我國今后還會(huì)在長江、海灣修建更大跨徑的懸索橋；一般加勁梁仍用鋼箱；塔、錨用混凝土，但應(yīng)對(duì)大體積混凝土水化熱的冷卻降溫措施加以研究；懸索橋風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定還需進(jìn)一步研究；鋼箱梁的橋面鋪裝，我國已建成的幾座懸索橋，都存在問題，今后應(yīng)進(jìn)一步研究鋼箱梁橋面鋪裝材料、鋼箱除銹、清潔、鋪裝的粘結(jié)以及施工工藝等。
結(jié)束語
隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，材料、機(jī)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(jì)和施工，使我國建橋水平已躍身于世界先進(jìn)行列。我國幅員遼闊，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不齊，經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)化，編制適用經(jīng)濟(jì)的標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)，既體現(xiàn)公路人的建橋水平，又要保證高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建橋。
改革開放，黨的富民政策，改變了人們的認(rèn)識(shí)，“要致富、先修路”已成共識(shí)，加快交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)已變成了人們的自覺行動(dòng)。國家投資重點(diǎn)傾斜以及集資渠道的多元化，為我國公路橋梁發(fā)展提供了資金保證。展望公路橋梁發(fā)展趨勢(shì)，珍惜時(shí)機(jī)，創(chuàng)造性勞動(dòng)，為改變我國公路建設(shè)落后狀況，努力工作。
