哪一种桥是桥跨界的泰斗?你想真正对各种桥梁结构体系的受力特点和跨越能力有个全面清晰的理解和掌握,就必须花费大量时间和精力好好了解,本文可为你解惑。
划分方法
各种不同版本的书籍对于桥梁结构体系的划分略有不同,一种比较常见的分类方法:梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥及组合体系桥。
梁桥
梁式桥是一种古老的结构体系,由来久远,我们的祖先简单的在两个石墩上搭一根圆木就是梁桥最初的样子。梁桥由于结构形式简单、施工方便也是现代桥梁最常见的一种结构形式。
梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的,所以对于钢筋混凝土梁桥而言其混凝土材料的较差抗裂性就限制了它的跨越能力。
我们拿筷子做类比吧,随便一用力我们就可以把筷子弯曲掰断,但你试试能不能把筷子拉断呢?所以,大多数材料其受弯时,效能就变得很低。
轻松掰断的筷子
梁桥又分为简支梁、悬臂梁、连续梁、连续刚构和T形刚构。
(也有些划分方法中是把刚构体系归类到刚架桥中)
简支梁均布载下的弯矩图
连续梁均布载下弯矩图
1.梁桥结构分类比较
从上面几张图我们可以看出,简支梁是静定体系,在均布荷载作用下,支点弯矩为零,而跨中正弯矩为ql2/8,与跨径成正比级数关系,跨越能力大大受限,目前简支梁的最大跨径仅为50m。
连续梁是超静定体系,在相同跨径下,其支点出现负弯矩将同样是ql2/8的弯矩矢量值整体提升,这样跨中正弯矩就减小了,我们称之为支点的卸载作用。
同样道理,T形刚构也是超静定结构,同时我们做成跨中梁减薄、支点梁加高的变截面形式,这样使得其支点的卸载作用更为明显而大大的提高了T形刚构的跨越能力。
而此处没有提到的悬臂梁,实际是简支梁外延伸跨过支座的桥梁形式,所以又称为外伸梁,有单悬臂和双悬臂之分,其跨越能力与简支梁相同。连续刚构介于连续梁和刚构之间,跨越能力也随支点的卸载作用、梁截面形式、材料强度而不尽相同。
2.梁桥截面特性分类比较
下面a 图就是最普通的梁式桥,是受弯为主的结构,右边是它的截面应力分布图,可以看出无论拉应力还是压应力都集中在外缘,而靠近中性轴处几乎为零。也就是说,只要上下边缘达到了极限,整个截面就离破坏不远了,素混凝土梁的破坏荷载仅仅为混凝土的抗拉极限强度,临界裂缝一贯通,梁就被劈裂成两部分,而发生脆性破坏。所以我们配以钢筋来代替混凝土抗拉,于是就有了普通的钢筋混凝土梁。