我国公路桥梁的发展趋势
2016-01-20刘顺神
刘顺神
摘 要:改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,尤其是高速公路建设,无到有,现已建成3.8 万多公里。作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展,跨越大江(河)、海峡(湾)的长大桥梁建设也相继修建,一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥,形式多样,工程质量不断提高,为公路运输提供了安全、舒适的服务。随着经济的发展、综合国力增强,我国的建筑材料、设备、建筑技术都有了较快发展。特别是电子计算技术的广泛应用,为广大工程技术人员提供了方便、快捷的计算分析手段。更重要的是我国的经济政策为公路事业发展提供多元化的筹资渠道,保证了建设资金源。我国广大桥梁工作者,充分认识到这一可贵、难得的机遇,竭尽全力,发挥自己的聪明才智,为我国公路桥梁建设事业,积极工作,多做贡献。本文结合常用的桥型谈谈对公路桥梁发展趋势的看法。
关键词:公路; 桥梁工程; 桥型; 发展趋势
改革开放以来, 我国经济实力不断提高, 科技力量持续增强, 促使我国在施工设备、建筑技术以及建筑材料等领域取得了不少成果, 并不断转化到实际应用中去。科技成果的转化以及优惠国策下充足的资金源促使我国公路桥梁建设有了质的飞跃,从无到有, 现在我国公路通车里程达到8700多公里。桥梁工程是公路建设中非常重要的一个环节,如今也取得了很大进步, 不仅桥型多种多样, 工程施工质量也越来越高。高质量的桥梁工程大大保证了公路运输服务舒适、便捷和安全, 由此我国公路桥梁的发展趋势也可见一斑。
一、梁式桥
公路桥梁常用的梁式桥形式有:
按结构体系分为:简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。
按截面型式分为:T 型梁、箱型梁(或槽型梁)、衍架梁等。
1.简支T 型梁桥
T 型梁桥在我国公路上修建最多,早在50、60 年代,我国就建造了许多T 型梁桥,这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80 年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T 型梁桥(或桥面连续),如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。
预应力混凝土T 形梁有结构简单,受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m 为宜,再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m 跨径以选择箱形截面为宜。
2.连续箱形梁桥
箱形截面能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大;箱梁有较大的抗扭刚度,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥;箱梁容许有最大细长度;应力值σg+p 较低,重心轴不偏一边,同T 形梁相比徐变变形较小。
箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多室),早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度,也可以是等高度。从美观上看,有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥,用变高度箱梁是较美观的;多跨桥(三跨以上)用等高箱梁具有较好的外观效果。
3.连续刚构桥
连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一,一般采用变截面箱梁。我国公路系统从20世纪80年代中期开始设计、建造连续刚构桥,至今方兴未艾。连续刚构可以多跨相连,也可以将边跨松开,采用支座,形成刚构一连续梁体系。一联内无缝,改善了行车条件。梁、墩固结,不设支座,合理选择梁与墩的刚度,可以减小梁跨中弯矩,从而可以减小梁的建筑高度。所以,连续刚构保持了T型刚构和连续梁的优点。
二、板式桥
板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。
三、钢筋混凝土拱桥
拱桥在我国有悠久历史,属我国传统项目,也是大跨径桥梁形式之一。我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重大,在料加工费时费工,大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵,因地制宜,采用石拱桥(涵)还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。
钢筋混凝土拱桥形式较多,除山区外,也适合平原地区,如下承式系杆拱桥。结合环境、地形,加之拱桥的雄伟、美丽的外形,可以创造出天人合一的景观。例如,贵州省跨乌江的江界河桥,地处深山、峡谷,拱桥跨径330m,桥面离谷底263m,[3]桥面仁立,令人叹服桥梁设计者和建设者的匠心和伟大。
四、悬索桥
悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型(从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型)。但从发展趋势上看,斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件,若能采用隧道式锚碇,悬索桥在千米以内,也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析,就目前的建材水平,悬索桥的最大跨径可达到3500m 左右。已建成的日本明石海峡大桥,主跨已达1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥,设计方案之一是悬索桥,其主跨3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。
五、我国公路桥梁未来的整体发展趋势
根据整个公路桥梁发展史, 可以预测我国公路桥梁未来的发展整体趋势, 笔者认为主要有以下几点。
第一, 桥梁建设走向智能化。随着科技的进步与发展, 高科技成果迅速转化于应用, 使桥梁建设从设计到完工都变得简捷、自动, 比如利用先进的制造系统来完成对部件的加工, 用计算机智能系统辅助设计师来完成对桥梁的设计, 利用遥感技术和定位系统完成对桥梁的检测管理等等。
第二, 桥梁的设计与建设不仅注重经济性, 更加注重安全性。目前, 施工单位在对公路桥梁工程质量控制方面, 要求保持合理造价、合理工期以及合理控制的科学态度, 这需要逐步提高自身技术以及装备更新的发展空间, 实现对公路桥梁建设的严格监理。
随着我国经济发展,材料、机械、设备工业相应发展,这为我国修建大跨径斜拉桥和悬索桥提供了有力保障。再加上广大桥梁建设者的精心设计和施工,使我国建桥水平已跃身于世界先进行列。我国幅员辽阔,经济发展水平参差不齐,经济上总体水平不高,公路桥梁发展还是要着眼于量大、面广的一般大、中桥,这类桥梁仍以预应力混凝土结构为主。
参考文献:
[1] 范立础, 徐光辉. 桥梁工程[M]. 北京: 人民交通出版社, 2001
[2] 项海帆, 潘洪萱, 等. 中国桥梁史纲[M]. 上海:同济大学出版社,2009
[3] 经德良:湖北省公路桥梁建设的发展与前瞻[A];中国公路学会2000学术交流论文集[C],2000年