桥跨结构,什么是桥跨结构

桥跨结构是指路线遇到障碍而中断时，跨越这类障碍的结构物。或称桥孔结构。（上部结构）。包括桥面板，桥面梁、以及支撑他们的结构构件如大梁，拱，悬索，其作用是承受桥上的行人和车辆。
　　桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成。
　　五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证。包括：(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础。
　　五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造。包括：(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明。

1、引言 桥梁是一种复杂的受力结构，如今已经能够利用有限元软件对各种复杂的桥梁结构进行详细的力学分析，但与此同时，桥梁结构最基本的力学概念往往会被忽略，有些学生把所学的桥梁专业知识与力学概念脱节，从而限制了其总体判断力和创新思维。本文从基本的力学视角来看待桥梁结构，将其力学特征用最简单、最基础的方式进行描述。 2、桥梁结构体系分类 从功能上可把桥梁上部结构分为直接承受活载的桥面系和承受主要恒、活载的承重结构两个部分。而承重结构的主要形式有以受弯为主的梁和以受轴力为主的拱和索，因而从工程角度看，桥梁基本承重结构体系就有梁桥、拱桥和索桥三类。但从力学特性上看，悬索倒过来就是拱，一个受拉一个受压，反之亦然（见图1）。二者可以看作是一类结构,姑且称之为拱/索。所以，仅从力学角度看，就只有两类基本的桥梁承重结构：梁和拱/索，其余的桥梁结构形式都可以看作这两类的扩展或组合。 图1 悬索与拱 3、一般梁桥 一般的梁式桥其桥面系和承重结构是合二而一的。随着人们对桥梁跨越能力的更大需求，对于梁式桥而言，就要提高梁的跨越能力，要设法降低梁的弯曲应力，有两个途径可以达到此种效果，一是增加桥墩形成连续梁桥或连续刚构，一是加大截面抗弯刚度。从受力角度看，在同样的截面尺寸、材料和所受弯矩情况下，连续梁的跨度可以比简支梁大很多。加大截面抗弯刚度最好的方法是加大截面高度，而在加大截面高度的同时，把梁中性轴附近的材料减少则有助于减轻结构自重，于是就出现了工字截面、箱形截面、桁架等形式的梁。1890年建成的英国福斯桥就是一座典型的悬臂桁梁带挂孔的桥梁，最大桁高110米，跨度达到521米(图2)。 图2 英国福斯桥 4、梁桥扩展—斜拉桥和板拉桥 斜拉桥可以看作是梁桥的扩展类型，如图3a所示，斜拉索为主梁提供了中间支承，同时其水平分力还提供了轴向压力，相当于预应力，从而提高了梁的跨越能力，或者说减小了梁内的弯曲应力。对于矮塔斜拉桥(图3b)，斜拉索的作用更像体外预应力束，桥塔的作用更像体外预应力束的支承结构（图3c）。 图3 斜拉桥 板拉桥（图4）可看作是刚性斜拉索的矮塔斜拉桥，也可以看作是一个刚性节点的桁架，或者一个变截面空腹式桁梁。 图4 板拉桥 5、悬索桥和拱桥 由于悬索和拱以承受轴力为主，比以受弯为主的梁具有更大的跨越能力。悬索可以采用高强钢丝材料，且因受拉而不会失稳，因而跨越能力比受压为主的拱更大。当把桥面系通过吊杆或者立柱支承在悬索或者拱上时，就构成了悬索桥和拱桥（图5）。当上述拱桥的立柱间距为零时，就变成了实腹拱，当然此时立柱材料是填土或圬工砌体。 图5 悬索桥与拱桥 悬索桥的主缆是其主要承重结构，由于它是抗弯刚度很小的柔性的缆索，所以其几何线形与其所受到的荷载密切相关，表现出强烈的几何非线性特性。也由于其极小的抗弯刚度，所以它的竖向刚度主要来源于其重力和拉力构成的刚度，即通常所说的重力刚度。而大跨度拱桥的拱肋，由于是承受巨大轴向压力的曲线构件，因此也表现出较强的几何非线性特征，其中的稳定性问题尤为重要。 6、斜腿刚构桥 斜腿刚构桥（图6a）的主梁中有较大的弯矩，这是梁桥的受力特征。但同时其主梁和斜腿内也有较大的轴向压力，并且其支承处有较大的水平推力，这又是拱桥的受力特征。因此，斜腿刚构桥可以看作是梁和拱的组合体系桥梁。Y形刚构支承桥（图6b）也可以看作是斜腿刚构桥，不同的是在桥墩处相邻两跨的水平推力全部或部分相互抵销。

1、梁式体系 梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的。梁分简支梁、悬臂梁、固端梁和连续梁等。悬臂梁、固端梁和连续梁都是利用支座上的卸载弯矩去减少跨中弯矩，使梁跨内的内力分配更合理，以同等抗弯能力的构件断面就可建成更大跨径的桥梁。 2、拱式体系 拱式体系的主要承重结构是拱肋（或拱箱），以承压为主，可采用抗压能力强的圬工材料（石、混凝土与钢筋混凝土）来修建。 3、钢架桥 钢架桥是介于梁与拱之间的一种结构体系，它是由受弯的上部梁（或板）结构与承压的下部柱（或墩）整体结合在一起的结构。由于梁与柱的刚性连接，梁因柱的抗弯刚度而得到卸载作用，整个体系是压弯结构，也是有推力的结构。 4、悬索桥 就是指以悬索为主要承重结构的桥。其主要构造是：缆、塔、锚、吊索及桥面，一般还有加劲梁。其受力特征是：荷载由吊索传至缆，再传至锚墩，传力途径简捷、明确。 5、斜拉桥 斜拉桥是梁、塔和索三个基本承载构件所组成的组合体系桥梁。由桥塔引出的斜拉索作为桥跨的多点弹性支承，使主梁受力类似于连续桥梁，从而大大降低了主梁截面弯矩，有效提高了主梁的跨越能力。