論國外橋梁發展的動向和趨勢

論國外橋梁發展的動向和趨勢

摘要： 隨著公路建設的高潮，我國橋梁的技術也得到了飛速發展，但是不可否認，很多發達國家橋梁技術的發展比我們早幾十年，了解那些發達國家橋梁發展的動向和趨勢，對于指導我國目前橋梁的發展有很重要的意義。

關鍵詞：橋梁
1、跨徑不斷增大
　　目前，鋼梁、鋼拱的最大跨徑已超過500m，鋼斜拉橋為890m，而鋼懸索橋達1990m。隨著跨江跨海的需要，鋼斜拉橋的跨徑將突破1000m，鋼懸索橋將超過3000m。至于混凝土橋，梁橋的最大跨徑為270m，拱橋已達420m，斜拉橋為530m。
2、橋型不斷豐富
　　本世紀50～60年代，橋梁技術經歷了一次飛躍：混凝土梁橋懸臂平衡施工法、頂推法和拱橋無支架方法的出現，極大地提高了混凝土橋梁的競爭能力；斜拉橋的涌現和崛起，展示了豐富多彩的內容和極大的生命力；懸索橋采用鋼箱加勁梁，技術上出現新的突破。所有這一切，使橋梁技術得到空前的發展。
3、結構不斷輕型化
　　懸索橋采用鋼箱加勁梁，斜拉橋在密索體系的基礎上采用開口截面甚至是板，使梁的高跨比大大減少，非常輕穎；拱橋采用少箱甚至拱肋或桁架體系；梁橋采用長懸臂、板件減薄等，這些都使橋梁上部結構越來越輕型化。
　　以下分別就各種橋型，進行簡述。
梁橋
　　梁橋仍然是最常用的一種橋型，目前，國外跨徑在15m以下，用鋼筋混凝土梁橋；以上則用預應力混凝土梁橋；跨徑25-40m，往往用結合梁橋或預彎預應力梁橋。從50年代德國首次采用平衡懸臂施工法修建跨徑114.2m的Worms橋以后，混凝土梁橋也用于大跨徑橋梁。最大的混凝土梁橋，國外是跨徑270m的巴拉圭Asuncion橋。
　　鋼梁橋一般用于大跨徑，尤其是桁架梁，用于特大跨徑。最大的鋼桁梁橋，是跨徑549m的加拿大魁北克橋，為懸臂梁橋，公鐵兩用。
1、混凝土連續梁和連續剛構橋有了快速發展。
　　交通運輸的迅速發展，要求行車平順舒適，多伸縮縫的T型剛構已經不能滿足要求，因而連續梁和連續剛構得到了迅速發展。
　　連續梁的不足之處是需用大噸位的盆式橡膠支座，養護工作量大。連續剛構的結構特點是梁保持連續，梁墩固結。既保持了連續梁行車平順舒適的優點，又保持了T型剛構不設支座減少養護工作量的優點。
2、預應力應用更加豐富和靈活
　　部分預應力在公路橋梁中得到較廣泛的采用。不僅允許出現拉應力，而且允許在極端荷載時出現開裂。其優點是，可以避免全預應力時易出現的沿鋼束縱向開裂及拱度過大；剛度較全預應力為小，有利于抗震；并可充分利用鋼筋骨架，減少鋼束，節省用鋼量。
　　體外預應力得到了應用與發展。體外預應力早在本世界20年代末就開始應用，70年代后應用多了起來。體外配索，可以減小截面尺寸，減輕結構恒載，提高構件的施工質量；力筋的線型更適合設計要求，其更換維修也較方便。加固橋梁時用體外索更是方便。著名的美國Longkey橋，跨徑36m，即是采用了體外索。
　　大噸位預應力應用增加。現在不少橋梁中已采用每束500t的預應力索。預應力索一般平彎，錨固于箱梁腋上，可以減小板件的厚度，減輕自重，局部應力也易于解決。
　　無粘結預應力得到了應用與發展。無粘結預應力在國外50年代中期廣泛用于建筑業，美國目前樓板中，99%采用現澆無粘結預應力。無粘結預應力結構施工方便，無需孔道壓漿，修復容易，可以減小截面高度；荷載作用下應力幅度比有粘結的預應力小，有利于抗疲勞和耐久性能。
　　雙預應力，即除用預張拉預應力外，還采用了預壓力筋，使梁的載面在預拉及預壓力筋作用下工作。簡支梁雙預應力梁端部的局部應力較大，后來日本將預壓力筋設在離端部一定距離的上緣預留槽中，而不是錨在梁端部，使局部應力問題趨于緩和。
　　國外還較多應用預彎預應力梁。預彎預應力梁是在鋼工字梁上，對稱加兩集中力，澆筑混凝土底板，卸除集中力，這樣底板混凝土受到預壓，然后再澆筑腹板和頂板混凝土。有的國家如日本已有澆筑好底板的梁體作為商品供應。
3、箱梁內力計算更切合實際
　　對于箱梁，必要時需考慮約束扭轉、翹曲、畸度、剪滯的內力。由于剪滯的影響，箱梁頂底板在受彎情況下，其縱向應力是不均勻的，靠箱肋處大，橫向跨中處小。配筋時要用有效寬度。目前已按試驗結果，將縱向應力按多次拋物線分布，得出實用結果。
　　箱梁溫差應力的計算。箱梁由于架設方向及環境的不同，會承受不同的溫差。溫差應力必須考慮，在特定的情況下，溫差應力很大，甚至超過荷載應力。因此，必須按照現場可能出現的溫差，計算內力，加以組合，進行配筋。
　　按施工步驟計算恒載內力。按結構的最終體系計算恒載內力，往往并不是實際的內力。必須按照施工順序，逐階段地進行計算，在計算中考慮混凝土齡期不同的徐變收縮影響。這樣，既得到了各施工階段的控制內力，又得到了結構形成時的內力和將來的內力。同樣，也必須考慮施工順序步驟計算撓度，并反算得到預拱度。
4、施工方法豐富先進
　　近年來懸臂施工法中懸拼的應用有所增加。各節段間帶有齒檻，涂環氧，使連接良好，并增大抗剪能力。可以縮短工期，特別是利用吊裝能力大的浮吊時，可加大節段長度，則更能加快施工進度。國外懸拼最大的橋為跨徑182.9m的澳CaptainCook橋。頂推施工法也處在不斷發展過程，一開始是集中頂推，兩則各用一個千斤頂推動，而且用豎向千斤頂以使水平千斤頂回程。以后發展成為多點頂推，使頂推力與摩阻力平衡，使頂推法可用于柔性墩，同時也不使用豎向千斤頂。在這以后，又有下列發展：
(1)用環形滑道，不必喂氟板。
(2)支座設在梁上，不需頂推后重行設置。
(3)拉索錨具可自動開啟或閉鎖。梁前進時錨定，千斤回程時自動開啟。
(4)在橫向中央設一個滑道，避免兩側滑道時必須兩側同步，特別適用于平曲線梁的頂推。
　　目前，頂推施工法不僅用于直線梁，而且用于豎曲線上的梁，以及平曲線上的梁。香港曾把頂推法成功地使用在處在切線、緩和曲線和R=430m圓曲線的梁上，把線形用最接近的圓曲線來模擬，其差值藉調整箱頂板的懸臂長度來補償。同時因為超高的不同，箱梁腹板的高度也是變化的；在處于3%縱坡和豎曲線的梁，則使板底保持同一個縱坡而改變箱高。因此，箱梁幾何尺寸、澆筑平臺的模板系統大為復雜，但勝利建成，為頂推法提供了新的經驗。
　　80年代，逐跨拼裝法在國外得到較多的應用。美國LongKey橋101孔，每孔36m，用可移動桁架，用浮吊將梁塊件放在桁架上就位，一次張拉，完成整孔，每周完成三孔。
斜拉橋
　　自1955年瑞典建成第一座現代斜拉橋--跨徑186.2m的Stromsund橋以來，至今已有40多年了，斜拉橋的發展，方興未艾，具有強烈的勢頭，并開始出現多跨斜拉橋。結構不斷趨于輕型化；從初期的鋼斜拉橋，發展為混凝土梁、結合梁和混合式斜拉橋。跨徑不斷增大：已建成最大跨徑斜拉橋為跨徑856m法國Normandy橋，跨徑890m的日本多多羅橋正在建設中，跨徑1000m以上的斜拉橋在不久的將來即會出現。
1、斜拉橋的發展階段
　　斜拉橋的發展，經歷了以下三代：
(1)用環形滑

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