国外桥梁“步伐”越迈越大-工程机械动态-中国路面机械网

2007-08-17 03:34:02

目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500米，钢斜拉桥为890米，而钢悬索桥达1990米。随着跨江跨海的需要，钢斜拉桥的跨径将突破1000米，钢悬索桥将超过3000米。
　　桥型不断丰富。20世纪50年代～60年代，桥梁技术经历了一次飞跃：混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力。斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力。悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现新的突破。
　　结构不断轻型化。悬索桥采用钢箱加劲梁，斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面，使梁的高跨比大大减少。拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系。梁桥采用长悬臂、板件减薄等，这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。
一部桥梁发展的历史，是桥梁跨径不断增大的历史，是桥型不断丰富的历史，是结构不断轻型化的历史。
　　梁桥梁桥仍然是最常用的一种桥型，目前，国外跨径在15米以下，用钢筋混凝土梁桥，15米以上则用预应力混凝土梁桥；跨径25米～40米，往往用结合梁桥或预弯预应力梁桥。
　　钢梁桥一般用于大跨径，尤其是桁架梁，用于特大跨径。最大的钢桁梁桥是跨径549米的加拿大魁北克桥，为悬臂梁桥，公路铁路两用。
　　混凝土连续梁和连续刚构桥有了快速发展。交通运输的迅速发展，要求行车平顺舒适，多伸缩缝的T型刚构已经不能满足要求，因而连续梁和连续刚构得到了迅速发展。
　　连续梁的不足之处是需用大吨位的盆式橡胶支座，养护工作量大。连续刚构的结构特点是梁保持连续，梁墩固结，既保持了连续梁行车平顺舒适的优点，又保持了T型刚构不设支座减少养护工作量的优点。
　　预应力应用更加丰富和灵活。部分预应力在桥梁中得到较广泛的采用，不仅允许出现拉应力，而且允许在极端荷载时出现开裂。其优点是，可以避免全预应力时易出现的沿钢束纵向开裂及拱度过大；刚度较全预应力小，有利于抗震；并可充分利用钢筋骨架，减少钢束，节省用钢量。
　　体外预应力得到了应用与发展。体外配索，可以减小截面尺寸，减轻结构恒载，提高构件的施工质量。力筋的线型更适合设计要求，其更换维修也较方便，加固桥梁时用体外索更为方便。
　　大吨位预应力应用增加。现在不少桥梁中已采用每束500吨的预应力索。预应力索一般平弯，锚固于箱梁腋上，可以减小板件的厚度，减轻自重，局部应力也易于解决。
　　无粘结预应力得到了应用与发展。无粘结预应力结构施工方便，无需孔道压浆，修复容易，可以减小截面高度。荷载作用下应力幅度比有粘结的预应力小，有利于抗疲劳和耐久性能。
　　双预应力，即除用预张拉预应力外，还采用了预压力筋，使梁的载面在预拉及预压力筋作用下工作。简支梁双预应力梁端部的局部应力较大，后来将预压力筋设在离端部一定距离的上缘预留槽中，而不是锚在梁端部，使局部应力问题趋于缓和。
　　国外还较多应用预弯预应力梁。预弯预应力梁是在钢工字梁上，对称加两集中力，浇筑混凝土底板，卸除集中力，这样底板混凝土受到预压，然后再浇筑腹板和顶板混凝土。
　　箱梁内力计算更切合实际。对于箱梁，必要时需考虑约束扭转、翘曲、畸度、剪滞的内力。由于剪滞的影响，箱梁顶底板在受弯情况下，其纵向应力是不均匀的，靠箱肋处大，横向跨中处小。
　　箱梁温差应力的计算。箱梁由于架设方向及环境的不同，会承受不同的温差。温差应力必须考虑，在特定的情况下，温差应力很大，甚至超过荷载应力。因此，必须按照现场可能出现的温差，计算内力，加以组合，进行配筋。
　　按施工步骤计算恒载内力。按结构的最终体系计算恒载内力，往往并不是实际的内力。必须按照施工顺序，逐阶段地进行计算，在计算中考虑混凝土龄期不同的变化收缩影响。这样，既得到了各施工阶段的控制内力，又得到了结构形成时的内力和将来的内力。
　　近年来，悬臂施工法中悬拼的应用有所增加。各节段间带有齿槛，涂环氧，使连接良好，并增大抗剪能力，可以缩短工期，特别是利用吊装能力大的浮吊时，可加大节段长度，则更能加快施工进度。
　　顶推施工法也处在不断发展过程，一开始是集中顶推，各用一个千斤顶推动，而且用竖向千斤顶以使水平千斤顶回程。以后发展成为多点顶推，使顶推力与摩阻力平衡，使顶推法可用于柔性墩，同时，也不再使用竖向千斤顶。
　　在这以后，又有下列发展：用环形滑道，不必喂氟板。支座设在梁上，不需顶推后重行设置。拉索锚具可自动开启或闭锁。梁前进时锚定，千斤回程时自动开启。在横向中央设一个滑道，避免两侧滑道时必须两侧同步，特别适用于平曲线梁的顶推。
　　目前，顶推施工法不仅用于直线梁，而且用于竖曲线上的梁，以及平曲线上的梁。同时，因为超高的不同，箱梁腹板的高度也是变化的，在处于3%纵坡和竖曲线的梁，则使板底保持同一个纵坡而改变箱高。因此，箱梁几何尺寸、浇筑平台的模板系统大为复杂。
　　20世纪80年代，逐跨拼装法在国外得到较多的应用。美国LongKey桥101孔，每孔36米，用可移动桁架，用浮吊将梁块件放在桁架上就位，一次张拉，完成整孔，每周完成3孔。
　　斜拉桥自1955年瑞典建成第一座现代斜拉桥———跨径186.2米的Stromsund桥以来，至今已有40多年了，斜拉桥的发展，方兴未艾，具有强烈的势头，并开始出现多跨斜拉桥。结构不断趋于轻型化；从初期的钢斜拉桥，发展为混凝土梁、结合梁和混合式斜拉桥。跨径不断增大，跨径1000米以上的斜拉桥在不久的将来即会出现。
　　斜拉桥的发展，经历了以下几代：用环形滑道，不必喂氟板。支座设在梁上，不需顶推后重行设置。拉索锚具可自动开启或闭锁。梁前进时锚定，千斤回程时自动开启。在横向中央设一个滑道，避免两侧滑道时必须两侧同步，特别适用于平曲线梁的顶推。
　　桥梁基础基础尤其是大跨径桥梁的深水基础，往往需要解决施工技术上的许多难点，也往往是控制整个桥梁工程进度的关键工程，其费用也占桥梁造价相当大的比重。
　　近年来，国外都修建了不少跨越大江大河，甚至跨越海湾的深水基础，取得了很大的成绩与不少新经验：大直径钢管桩、大直径混凝土灌注桩和空心桩、复合基础均得到较广泛的采用，地下连续墙已开始在桥梁基础中运用，超大的沉井已经出现并顺利设置或下沉。下面按基础的主要类型进行介绍。
　　大直径钢管桩、柱。具有施工工艺简便、速度快，可沉入很深土层等优点，近年来发展很快。
　　大直径钢管桩用作摩擦桩，经历两个阶段：初期一般在管内浇筑混凝土，以防止钢管的锈蚀。这样做也会带来一些不利影响：需在管内取土，而对提高桩的承载能力作用不大；增大了桩的刚度，在地震时使桩顶增大；增加了施工难度与造价。
　　以后逐渐倾向于管内不填混凝土，由于管内土存在闭塞效应，因此钢管桩的承载能力比钢管外壁土壤摩阻力要增大不少。而闭塞效应的机理目前还不很清楚，因此往往通过静载试验来确定其承载力。
　　在冲刷深、覆盖层较薄时，往往将钢管桩沉至岩面钻孔嵌岩，成为管柱基础。这时往往用混凝土填实。
　　大直径钻孔灌注桩。大直径灌注桩具有承载力大、刚度大、施工快、造价省的优点。国外很多采用直径2米～4米的大直径钻孔桩，而且往往采用扩孔方法，直径可达3米～4米。
　　在连续结构，尤其是连拱或连续斜拉桥设计中，刚度起关键作用，以减少下部构造的水平位移，减少由此引起的附加内力。这时桩基水平向承载力不控制设计，而是刚度控制设计，大直径灌注桩具有非常明显的优势。
　　沉井。沉井基础承载能力大，刚度大，可以适用于深水，但体积庞大，随着桩基的广泛采用,沉井的应用范围有所减少。不过在特大跨径的桥梁中，沉井仍为主要方法之一。
　　在大跨径桥梁的深水基础中，底节多采用浮式钢壳沉井，用双壁空心结构，浮运至墩位，灌水落床，再浇筑混凝土，接高下沉，直至设计标高。
　　复合基础。将桩或管柱与沉井组合的一种深水基础。沉井下到一定深度,封底，然后钻孔，将沉井内的桩嵌岩，沉井封底与桩或柱共同受力。其优点是：可以降低承台的高度。可提供桩的施工场地。适应性强,尤其适应在岩面标高差异很大以及落差较大的河流。沉井可作防撞设施，保护桩及墩身。

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