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橋梁都有什么結構?
內容摘要:
1從功能上可把橋梁上部結構分為直接承受活載的橋面系和承受主要恆、活載的承重結構兩個部分。而承重結構的主要形式有以受彎為主的梁和以受軸力為主的拱和索,因而從工程角度看,橋梁基本承重結構體系就有梁橋、拱橋和索橋三類。
2從力學特性上看,懸索倒過來就是拱,一個受拉一個受壓,反之亦然。二者可以看作是一類結構,姑且稱之為拱/索。所以,僅從力學角度看,就只有兩類基本的橋梁承重結構:梁和拱/索,其余的橋梁結構形式都可以看作這兩類的擴展或組合。
3、一般梁橋一般的梁式橋其橋面系和承重結構是合二而一的。隨著人們對橋梁跨越能力的更大需求,對于梁式橋而言,就要提高梁的跨越能力,要設法降低梁的彎曲應力,有兩個途徑可以達到此種效果,一是增加橋墩形成連續梁橋或連續剛構,一是加大截面抗彎剛度。從受力角度看,在同樣的截面尺寸、材料和所受彎矩情況下,連續梁的跨度可以比簡支梁大很多。加大截面抗彎剛度好的方法是加大截面高度,而在加大截面高度的同時,把梁中性軸附近的材料減少則有助于減輕結構自重,于是就出現了工字截面、箱形截面、桁架等形式的梁。1890年建成的英國福斯橋就是一座典型的懸臂桁梁帶掛孔的橋梁,大桁高110米,跨度達到521米。
4、梁橋擴展—斜拉橋和板拉橋斜拉橋可以看作是梁橋的擴展類型,斜拉索為主梁提供了中間支承,同時其水平分力還提供了軸向壓力,相當于預應力,從而提高了梁的跨越能力,或者說減小了梁內的彎曲應力。對于矮塔斜拉橋,斜拉索的作用更像體外預應力束,橋塔的作用更像體外預應力束的支承結構斜拉橋板拉橋可看作是剛性斜拉索的矮塔斜拉橋,也可以看作是一個剛性節點的桁架,或者一個變截面空腹式桁梁。
5、懸索橋和拱橋由于懸索和拱以承受軸力為主,比以受彎為主的梁具有更大的跨越能力。懸索可以采用高強鋼絲材料,且因受拉而不會失穩,因而跨越能力比受壓為主的拱更大。當把橋面系通過吊桿或者立柱支承在懸索或者拱上時,就構成了懸索橋和拱橋。當上述拱橋的立柱間距為零時,就變成了實腹拱,當然此時立柱材料是填土或圬工砌體。 懸索橋與拱橋懸索橋的主纜是其主要承重結構,由于它是抗彎剛度很小的柔性的纜索,所以其幾何線形與其所受到的荷載密切相關,表現出強烈的幾何非線性特性。也由于其極小的抗彎剛度,所以它的豎向剛度主要來源于其重力和拉力構成的剛度,即通常所說的重力剛度。而大跨度拱橋的拱肋,由于是承受巨大軸向壓力的曲線構件,因此也表現出較強的幾何非線性特征,其中的穩定性問題尤為重要。
6、斜腿剛構橋斜腿剛構橋的主梁中有較大的彎矩,這是梁橋的受力特征。但同時其主梁和斜腿內也有較大的軸向壓力,并且其支承處有較大的水平推力,這又是拱橋的受力特征。因此,斜腿剛構橋可以看作是梁和拱的組合體系橋梁。Y形剛構支承橋也可以看作是斜腿剛構橋,不同的是在橋墩處相鄰兩跨的水平推力全部或部分相互抵銷。