桥梁知识

                                                                                                        桥   梁

一、桥梁的基本组成部分 

上部结构

主要包括桥跨结构和桥面系。桥跨结构是直接承受桥上交通荷载、跨越障碍的结构部分。例如梁式桥中的梁体，它的形式多样，有简支梁、连续梁等。简支梁桥的梁体两端搁置在桥墩上，就像一根扁担挑着重量，受力简单明确。

桥面系则由桥面铺装、排水防水系统、栏杆等组成。桥面铺装可以是沥青混凝土或水泥混凝土等材料，它的作用是保护桥面板，分散车轮荷载。排水防水系统能够及时排除桥面上的积水，防止雨水渗透到桥梁主体结构，延长桥梁使用寿命。栏杆主要是保障行人与车辆的安全。

下部结构

桥墩是支承桥跨结构的结构物。它的形式有多种，如重力式桥墩和薄壁桥墩。重力式桥墩主要依靠自身的重力来平衡上部结构传来的荷载，它比较厚实，稳定性好，常用于地质条件较好、承载较大荷载的情况。薄壁桥墩则相对轻巧，利用自身的结构刚度来抵抗外力，适用于一些地基承载能力有限的场合。

桥台是位于桥梁两端，支承桥跨结构并和路堤相衔接的建筑物。它一方面要承受桥跨结构传来的荷载，另一方面要承受路堤填土的压力。桥台的形式包括 U 形桥台、耳墙式桥台等。U 形桥台因其形状像字母 “U” 而得名，它的结构简单，施工方便，是一种常见的桥台形式。

基础

基础是将桥梁的全部荷载传递到地基的结构部分。常见的基础形式有扩大基础和桩基础。扩大基础是把墩台身传来的荷载，通过扩大基底面积使压力减小到地基土的允许承载力范围内。它适用于地基承载力较好的情况。桩基础则是通过桩将荷载传递到深层的坚实土层或岩石上，适用于地质条件较差、地基承载力不足的情况。比如在软土地基上修建桥梁，桩基础可以有效地防止桥梁下沉。

二、桥梁的分类

按受力体系分类

梁式桥

梁式桥是一种在竖向荷载作用下无水平反力的结构。它的主要承重构件是梁，梁体主要承受弯矩和剪力。简单的梁式桥如简支梁桥，其内力计算相对简单。连续梁桥则是由多个连续的梁段组成，它的优势在于可以减小跨中弯矩，使桥梁结构更加经济合理。

拱式桥

拱式桥的主要承重结构是拱圈。在竖向荷载作用下，拱圈主要承受压力，并且会产生水平推力。例如赵州桥，它是世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。由于拱式桥有水平推力，对基础的要求较高，需要良好的地质条件或采用特殊的基础形式来抵抗水平推力。

刚架桥

刚架桥的梁和柱（或墩）刚结在一起，形成一个整体的刚架结构。这种结构在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，柱（或墩）脚处有水平反力和弯矩。刚架桥的特点是外形轻巧，桥下净空大，适用于城市立交桥等对桥下空间要求较高的场合。

悬索桥

悬索桥主要由主缆、塔、锚碇和加劲梁等部分组成。主缆是悬索桥的主要承重构件，它通过桥塔将荷载传递到锚碇。加劲梁的作用是增加桥梁的刚度，改善桥梁的受力性能。例如金门大桥，它的主缆呈优美的曲线，高悬于空中，能够跨越较大的跨度，是大跨度桥梁的典型代表。

斜拉桥

斜拉桥由主梁、斜拉索和索塔组成。斜拉索一端锚固在索塔上，另一端锚固在主梁上，将主梁的荷载传递到索塔。斜拉桥的跨越能力也很强，而且造型美观。上海杨浦大桥就是一座著名的斜拉桥，它的斜拉索犹如琴弦，给人以强烈的视觉冲击。

按材料分类

石桥

石桥是一种历史悠久的桥梁类型，通常采用石材建造。如中国古代的石拱桥，石材的抗压性能好，能够承受较大的压力。石拱桥的拱圈一般是用块石或条石砌筑而成，其坚固耐用，很多古代石桥历经数百年甚至上千年仍然保存完好。

混凝土桥

混凝土桥是现代桥梁中最常见的类型之一。混凝土可以现场浇筑或预制。预应力混凝土桥是一种应用广泛的混凝土桥，通过对混凝土构件施加预应力，可以有效地提高构件的抗裂性能和承载能力。例如，预应力混凝土简支梁桥在公路和铁路建设中都有大量应用。

钢桥

钢桥具有强度高、自重轻、跨越能力大等优点。钢结构可以工厂化制造，现场安装速度快。但是钢桥也有易腐蚀的缺点，需要定期进行防腐维护。例如，一些大型的跨海大桥部分桥段采用钢结构，以满足大跨度和快速施工的要求。

三、桥梁的建设过程

规划设计阶段

首先要进行工程可行性研究，包括对桥位的选择、交通流量的预测、地质勘察等。桥位的选择要考虑到地形、地质、水文等诸多因素。例如，要尽量避免在河道弯曲处、水流湍急处或地质条件复杂的地方建桥。地质勘察可以确定地基的承载力、土层分布等情况，为基础设计提供依据。

然后进行桥梁的结构设计，根据桥梁的用途、跨度、荷载等要求，选择合适的桥梁类型和结构形式。设计师要进行详细的力学计算，确定桥梁各部分的尺寸和材料。同时，还要考虑桥梁的美观性和与周边环境的协调性。

施工阶段

基础施工是关键的第一步。如果是扩大基础施工，需要进行基坑开挖、基础浇筑等工作。对于桩基础施工，则要进行钻孔、灌注混凝土等工序。在基础施工过程中，要保证基础的质量和稳定性，防止出现基础下沉、倾斜等问题。

上部结构的施工方法因桥梁类型而异。对于梁式桥，可能采用预制梁吊装或现场浇筑的方式。预制梁吊装速度快，但对吊装设备要求较高；现场浇筑可以更好地保证梁体的整体性，但施工周期相对较长。拱式桥的拱圈施工比较复杂，如石拱桥的拱圈砌筑需要严格按照一定的工艺要求进行，保证拱圈的质量和稳定性。

施工过程中还要注意质量控制和安全管理。质量控制包括对原材料的检验、施工工艺的监督等。安全管理则要防止施工人员坠落、物体打击等事故的发生。

验收阶段

桥梁建成后，要进行全面的验收。验收内容包括桥梁的结构性能、外观质量、附属设施等方面。结构性能验收要通过静载试验和动载试验来检测桥梁的承载能力和动力特性。静载试验是在桥上加载一定的静荷载，测量桥梁各部位的变形和内力；动载试验则是通过车辆在桥上行驶，检测桥梁的振动频率、振幅等参数。外观质量检查主要是查看桥梁的表面是否平整、有无裂缝等缺陷。附属设施如栏杆、照明设施等也要检查是否符合设计要求。

四、桥梁的维护与管理

日常检查

日常检查主要是对桥梁的外观进行检查，包括桥面、桥墩、桥台等部位。检查人员要查看桥面是否有裂缝、坑洼，栏杆是否损坏，桥墩和桥台是否有裂缝、剥落等现象。日常检查可以及时发现一些小的问题，便于及时修复，防止问题进一步扩大。

定期检测

定期检测包括对桥梁的结构性能进行检测。一般采用专业的检测设备，如超声波检测仪可以检测混凝土内部的缺陷，应变片可以测量桥梁构件的应变情况。定期检测的周期根据桥梁的类型、使用年限等因素而定，一般重要的桥梁每隔几年就要进行一次全面的结构检测。

维修与加固

当发现桥梁存在病害或损伤时，需要及时进行维修与加固。对于混凝土桥梁的裂缝，可以采用灌浆的方法进行修补；对于钢结构桥梁的腐蚀，可以进行除锈和重新涂装。如果桥梁的承载能力不足，还需要进行加固，如采用粘贴碳纤维布、增加截面等方法来提高桥梁的承载能力。