目前國內(nèi)外橋梁多采用哪種結(jié)構(gòu)，以及橋梁結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢？

【專家解說】：　　1.1.1 我國公路橋梁建設(shè)水平改革開放以來，我國公路建設(shè)事業(yè)迅猛發(fā)展，作為公路建設(shè)重要組成部分的橋梁建設(shè)也得到了相應(yīng)發(fā)展，特別是近十年來，我國大跨徑橋梁的建設(shè)進(jìn)入了一個最輝煌的時期，一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計和施工難度大和科技含量高的大跨徑橋梁相繼建成，標(biāo)志著我國的公路橋梁建設(shè)水平已躋身于國際先進(jìn)行列。近幾年建成的特大橋梁，不少在世界橋梁科技進(jìn)步中具有顯著地位。諸如正在建設(shè)的重慶朝天門大橋是世界最大跨度鋼拱橋，并創(chuàng)造了該類型橋梁十余項世界第一；蘇通大橋以主跨1088m為世界第一跨度斜拉橋，同時成為世界上連續(xù)長度最大的雙塔斜拉橋；潤揚長江公路大橋南汊懸索橋，以1490m跨度為世界第三大懸索橋；剛通車的杭州灣跨海大橋為世界第一長跨海大橋；萬縣長江大橋為目前世界上跨度最大的混凝土拱橋；此外江陰長江公路大橋、香港青馬大橋，其跨度分別在懸索橋中居世界第四位和第五位；南京長江二橋、白沙洲長江大橋、荊沙長江大橋、鄂黃長江大橋、大佛寺長江大橋、李家沱長江大橋等特大橋的跨度名列預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋世界前十位。
一座座橋，實現(xiàn)了天塹的跨越，縮短了時間與空間的距離，美化了秀美山川，為我國疆域的溝通和經(jīng)濟(jì)的騰飛起著了重要的作用。
1.1.2 我國公路橋梁發(fā)展趨勢 隨著科技的發(fā)展，新材料的開發(fā)和應(yīng)用，在橋梁設(shè)計階段采用高度發(fā)展的計算機(jī)輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。目前，我國橋梁建設(shè)正在與國際接軌，開始向大跨、新型、輕質(zhì)和美觀方向發(fā)展。
（1） 跨徑不斷增大
目前，世界上鋼梁、鋼拱的最大跨徑已超過500m，鋼斜拉橋為890m，而鋼懸索橋達(dá)1990m。隨著跨江跨海的需要，鋼斜拉橋的跨徑已經(jīng)突破1000m，鋼懸索橋?qū)⒊^3000m。至于混凝土橋，梁橋的最大跨徑為300m，拱橋已達(dá)420m，斜拉橋為530m。
（2） 橋型不斷豐富
本世紀(jì)50～60年代，橋梁技術(shù)經(jīng)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(xiàn)，極大地提高了混凝土橋梁的競爭能力；斜拉橋的涌現(xiàn)和崛起，展示了豐富多彩的內(nèi)容和極大的生命力；懸索橋采用鋼箱加勁梁，技術(shù)上出現(xiàn)新的突破。
（3） 結(jié)構(gòu)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(chǔ)上采用開口截面甚至是板，使梁的高跨比大大減少，非常輕盈；拱橋采用少箱甚至拱肋或桁架體系；梁橋采用長懸臂、薄板件等，這些都使橋梁上部結(jié)構(gòu)越來越輕型化。
（4） 重視美學(xué)及環(huán)境保護(hù)
橋梁是人類最杰出的建筑之一，聞名遐爾的美國舊金山金門大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國上海楊浦大橋、南京長江二橋、香港青馬大橋，這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為城市標(biāo)志性建筑。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。
1.2 大跨徑橋梁的分類與特點 對橋梁按結(jié)構(gòu)體系分類是以力學(xué)特征為基本著眼點，以主要的受力構(gòu)件為基本依據(jù)，可分為梁式橋、拱式橋、斜拉橋、懸索橋、剛架橋五大類。
1.2.1 梁式橋 梁式橋種類很多，也是公路橋梁中最常用的橋型，其跨越能力可從20m直到300m之間。公路橋梁最常用的大跨徑梁式橋主要為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱形梁橋（圖1-1），70年代我國公路上開始修建連續(xù)箱梁橋，到目前為止我國已建成了多座連續(xù)箱梁橋，如一聯(lián)長度1340m的錢塘江第二大橋和跨越高集海峽全長2070m的廈門大橋等，目前，我國預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁最大跨徑為165m（南京二橋北汊主橋）。由于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁它具有橋面接縫少、梁高小、剛度大、整體性強(qiáng)，外形美觀，便于養(yǎng)護(hù)等在構(gòu)造、施工和使用上的優(yōu)點，近年來已成為建成較多的橋梁。其發(fā)展趨勢為：減輕結(jié)構(gòu)自重，采用高標(biāo)號混凝土。隨著建筑材料和預(yù)應(yīng)力技術(shù)發(fā)展，其跨徑增大，葡萄牙已建成250m的連續(xù)箱梁橋，超過這一跨徑，也不是太經(jīng)濟(jì)的。大跨徑梁橋的上部結(jié)構(gòu)大多采用箱形截面，是因為箱形截面有較大的抗扭剛度，箱梁允許有最大細(xì)長度，同T形梁相比徐變變形較小。由于嵌固在箱梁上的懸臂板，其長度可以較大幅度變化，并且腹板間距也能放大，能適應(yīng)各種使用條件，特別適合于預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋、變寬度橋，因此，箱梁能在獨柱支墩上建成彎斜橋。
連續(xù)箱梁橋的施工方法多種多樣，只能因時因地，根據(jù)安全經(jīng)濟(jì)、保證質(zhì)量、降低造價、縮短工期等方面因素綜合考慮選擇。一般常用的方法有：立支架就地現(xiàn)澆、預(yù)制拼裝（可以整孔、分段串聯(lián)）、懸臂澆筑、頂推、用滑模逐跨現(xiàn)澆施工等。預(yù)應(yīng)力鋼束采用鋼絞線，可以分段或連續(xù)配束，一般采用大噸位群錨。為了減輕箱梁自重，可以采用體外預(yù)應(yīng)力鋼束。雖然連續(xù)箱梁橋采用預(yù)應(yīng)力混凝土建造，能就地取材、工業(yè)化施工、耐久性好、適應(yīng)性強(qiáng)、整體性好且美觀；這種橋型在設(shè)計理論及施工技術(shù)上都發(fā)展得比較成熟。但由于結(jié)構(gòu)本身的自重大（約占全部設(shè)計荷載的30%至60%），且跨度越大其自重所占的比值更顯著增大，大大限制了其跨越能力。還有大跨徑連續(xù)箱梁要采用大噸位支座，如南京二橋北汊橋165m變截面連續(xù)箱梁，盆式橡膠支座噸位達(dá)65O0kN。這種樣大噸位支座性能如何、將來如何更換等一系列問題有待研究。

1.2.2 拱式橋拱橋，在橋梁的發(fā)展史上曾經(jīng)占有重要地位，迄今為止，已有三千多年的歷史，當(dāng)今亦因其形態(tài)美、造價低、承載潛力大而得到廣泛的應(yīng)用，也是大跨徑橋梁形式之一，跨徑從幾十米到四百多米。我國大跨度混凝土拱橋的建設(shè)技術(shù)，居國際領(lǐng)先水平。拱橋的受力特點為拱肋承壓、支承處一般有水平推力，按其建造材料來分，可分為圬工拱橋、鋼筋（骨）混凝土拱橋、鋼管混凝土拱橋、鋼拱橋等。
（1） 圬工拱橋最常見的為石拱橋，我國古代石拱橋建造就有很高的成就，如修建于公元606年的河北趙縣安濟(jì)橋，跨徑37.4m，矢高7.23m，寬約9m，在跨度方面曾保持記錄達(dá)1350年之久，且至今保存完好。圬工拱橋不便于實現(xiàn)工廠化施工，施工周期較長，相應(yīng)的費用較高。同時，圬工材料盡管適合承壓，但其自重相對于許用應(yīng)力而言較大，因而不適于用作大跨度橋梁。
（2） 鋼筋混凝土拱橋為拱橋的主要形式，它分箱形拱、肋拱、桁架拱。根據(jù)近年的實踐，常用的拱橋施工方法有主支架現(xiàn)澆、預(yù)制梁段纜索吊裝、預(yù)制塊件懸臂安裝、半拱轉(zhuǎn)體法、剛性或半剛性骨架法。我國鋼筋混凝土拱橋的發(fā)展趨勢為拱圈輕型化，長大化以及施工方法多樣化。剛建成的萬縣長江大橋為勁性骨架箱拱，跨徑420m，居世界第一。
（3） 在我國自90年代以來，鋼管混凝土拱橋（圖1-2）迅速發(fā)展，現(xiàn)已建成跨徑大于200m的十幾座，最大跨徑為2005年建成的重慶巫山長江大橋（主跨460m）中承式鋼管混凝土雙肋拱橋，為世界第一鋼管混凝土拱橋。鋼管混凝土鋼管混凝土是在鋼管內(nèi)填充混凝土，使鋼管和混凝土在受壓方面實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)：鋼管借助于其內(nèi)部的混凝土其抗壓性能和穩(wěn)定性得以增強(qiáng)；而內(nèi)部的混凝土由于處于三向受壓狀態(tài)而使自身的強(qiáng)度得以提高。鋼管混凝土更接近于一種新材料，具有強(qiáng)度高、塑性好、耐高溫、耐腐蝕、抗沖擊性能好等優(yōu)點。它不僅在力學(xué)方面性能優(yōu)越，而且在施工方面也有許多優(yōu)點。例如鋼管本身可以兼作模板骨架，不用拆模、支模，混凝土可以泵灌；鋼管本身可以兼作縱筋和箍筋，卷制鋼管較制作、綁扎鋼筋骨架容易。
1.2.3 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40余座（圖1-3）。大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。整體來說，我國斜拉橋設(shè)計施工水平已邁入國際先進(jìn)行列，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，我國正建設(shè)的香港昂船洲大橋、建設(shè)將要通車的江蘇蘇通大橋，其主跨均達(dá)到1000m以上。我國至今已建成各種類型的斜拉橋100多座，其中有52座跨徑大于200m，數(shù)量占世界第一。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成主要承重構(gòu)件，利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨內(nèi)增加了彈性支承，減小了梁內(nèi)彎矩，受力特點為外荷載從梁傳遞到索，再到索塔。選擇不同的結(jié)構(gòu)外形和材料可以組合成多彩多姿、新穎別致的各種形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱，材料有鋼、混凝土的。主梁有混凝土梁、鋼箱梁、結(jié)合梁、混合式梁。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面，拉索材料有熱擠PE防護(hù)平行鋼絲索、PE外套防護(hù)鋼絞線索。斜拉橋的施工方法主要采用懸臂澆筑和預(yù)制拼裝。 斜拉橋優(yōu)點：梁體尺寸較小，使橋梁的跨越能力增大；受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制??；抗風(fēng)穩(wěn)定性優(yōu)于懸索橋，且不需要集中錨錠構(gòu)造；便于無支架施工。斜拉橋缺點：由于是多次超靜定結(jié)構(gòu)，計算復(fù)雜；索與梁或塔的連接構(gòu)造比較復(fù)雜；施工中高空作業(yè)較多，且技術(shù)要求嚴(yán)格。斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋有更大的跨越能力。由于拉索的自錨特性而不需要懸索橋那樣巨大錨碇，加之斜拉橋有良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，已成為大跨度橋梁最主要橋型，在跨徑200～800m的范圍內(nèi)占據(jù)著優(yōu)勢。

1.2.4 懸索橋 懸索橋是特大跨徑橋梁的主要型式之一，其造型優(yōu)美，規(guī)模宏偉，常被人們稱為“橋梁皇后”。從1883年美國建成布魯克林橋（主跨486m）開始，至今已有120多年歷史。20世紀(jì)80年代末，世界上修建懸索橋到了鼎盛時期，建成跨徑大于1000m的懸索橋17座。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峽大橋（主跨1991m），將懸索橋跨徑從20世紀(jì)30年代的1000m提高到接近2000m，是世界懸索橋建設(shè)史上的一座豐碑。我國在懸索橋建設(shè)方面猶如異軍突起，1995年在國內(nèi)率先建成了汕頭海灣大橋（主跨452m），在近五年內(nèi)，相繼建成西陵長江大橋（主跨900m）、虎門大橋（主跨888m）、宜昌長江大橋（主跨960m）以及名列世界第四位的江陰長江大橋（主跨1385m），名列世界第五位的（公鐵兩用橋名列第一位）香港青馬大橋（主跨1377m）等11座大跨度懸索橋。多年來，我們積累了豐富的懸索橋設(shè)計與施工經(jīng)驗，已建成的潤揚長江大橋（主跨1490m），標(biāo)志著我國懸索橋設(shè)計和施工水平已邁入國際先進(jìn)水平行列。懸索橋由索塔、錨碇、主纜、吊索（或吊桿）和主梁（加勁梁）5大部分組成。主纜為主要承重構(gòu)件，受力特點為外荷載從梁通過系桿傳遞到主纜，再到兩端錨錠。主要材料為預(yù)應(yīng)力鋼索。

懸索橋由于主纜采用高強(qiáng)鋼材，受力均勻，因此具有很大的跨越能力，但亦具有整體剛度小、抗風(fēng)穩(wěn)定性不佳產(chǎn)，費用高、施工難度大等缺點。此種結(jié)構(gòu)當(dāng)跨徑大于800m時，方具有很大的競爭力。