城市桥梁结构体系探析

摘要：该文主要介绍城市桥梁结构体系的设计原则、各结构体系的优缺点和适用范围，对桥梁结构体系进行了总结和分析，对于城市桥梁结构体系选取和桥梁方案的确定做了基础性分析，为城市桥梁的设计提供了进入的大门。

关键词：设计原则，结构体系，简支体系，连续梁（刚构）体系，先简支后连续体系

中图分类号：S611文献标识码： A

前言

随着城镇化的发展，越来越多的人口聚集城市，特别是城市中心区，人们上班、购物、上学、商业活动等出行的要求越来越大，汽车进入家庭，家庭汽车的保有量井喷式增长，远远超出原有道路的通行能力，造成一个一个堵城，对于寸土寸金的城市，道路通行的只有向上（高架桥）和向下（地下隧道），

根据比选选择适用经济合理方案，以高架桥方案较多。

1 桥梁设计原则

1、桥梁方案充分考虑桥梁景观需要，力求桥梁结构与周边环境融为一体。

桥梁方案应结合城市规划及桥梁沿线建筑及景观特色，充分考虑桥梁与周边环境的融合。本项目桥梁位于城市发展区，对景观细节要求比较高。

2、桥梁设计尽量考虑标准化。

桥梁方案设计可充分利用线路平面简单的特点，桥跨布置可尽量标准化。运用较为成熟、先进的结构型式，配以先进、快捷、成熟的施工方法，节省工程投资，缩短建设周期。同时适当考虑桥梁景观及桥梁施工时沿线的生态环境保护。

3、桥梁方案应充分适应当代城市建设可持续发展的总体要求,选用施工简便快捷的结构型式，尽早创造经济价值。

4、桥梁方案遵循经济合理原则。

桥梁方案应对拟建工程场地区域的交通、环境、工程地质情况进行详细分析，充分利用特定区位的综合条件和资源优势，因地制宜合理的选择适合其特点的桥梁建筑及结构的形式，桥梁结构应进行充分比选，选择适用经济合理方案。

2桥梁结构体系

桥梁结构的体系从承重构件受力分类包括梁、拱、刚架、斜拉、悬索及组合体系。目前，国内建成及在建的城市高架桥，除特殊节点桥梁外，城市高架桥梁应用较多的为梁桥。梁式桥按承重结构的静力体系中又可分为简支体系、连续体系及先简支后连续体系。

1、简支体系

简支梁属静定结构体系，受力明确，结构构造及钢束布置简单，基础沉降对简支结构的影响相对较小，对桥梁基础的要求较低，混凝土收缩、徐变及温度对结构内力的影响较小。

简支体系一般采用预制吊装结工艺，施工误差难以保证，对结构的适应性较差，景观效果一般。

简支体系的缺点在于：由于结构体系特点，简支梁跨中荷载弯矩效应随跨度增加而显著增加，因此，简支梁比较适用于中、小跨度的高架桥梁。此外，简支体系的接缝较多，行车舒适性较差。

2、连续梁（刚构）体系

连续体系包括连续梁体系和连续刚构体系，从受力特性分析可知，连续体系属超静定受力结构，中间墩顶主梁受负弯矩，跨中受正弯矩，由于支点负弯矩的存在，使得其跨中正弯矩与同等跨径的简支梁相比要小。由于连续体系的弯矩绝对值比同等跨径简支梁的弯矩值要小，因此，主梁跨中截面高度可比简支梁主梁截面高度设计得小，或相同梁高下，连续体系的跨越能力较大。

连续体系一般常采用现浇施工工艺，对结构的适应性较强，外观质量易于保证，景观效果较好。全桥采用连续体系时，刚度大，对抗震有利；结构接缝少，有利于改善行车条件。

连续梁体系的缺点在于：结构对混凝土收缩、徐变、温度及支座不均匀沉降的反应比简支体系要敏感。连续梁多采用支架现浇施工，施工速度较慢，工程造价较高，对施工周边及桥下植被环境影响较大。

3、先简支后连续体系

随着交通运输的发展，为减少桥上伸缩缝，使行车更舒适、安全，现在采用最多的梁桥结构形式有两种：一种为桥面连续的简支梁桥，伸缩缝最大间距达100米左右；另一种为先简支后连续梁桥，此种结构伸缩缝最大间距可达300米，相对桥面连续梁桥，伸缩缝更少。

先简支后连续梁桥与连续梁在受力上存在较大差别。先简支后连续结构从施工到运营主要可分为两个阶段: 预制简支构件的安装架设(简支阶段),现浇湿接缝混凝土、预应力钢筋后期张拉形成完整的连续结构(连续阶段)。简支阶段构件承受的是本身自重和前期预加力以及施工荷载等前期荷载；形成连续梁后，构件还要承受后期恒载，活载、后期预加力以及使用阶段的其它可变荷载等后期荷载。该结构在简支阶段由荷载产生的变形，在临时支座的接缝砼浇筑后，其变形是被约束的，这样前期荷载和后期荷载分别在两个不同的结构体系下产生变形，且互不干扰。

先简支后连续结构兼有简支体系和连续体系桥的大多数优点，且具有整体性好，刚度大，对砼的收缩、徐变以及支座不均匀沉降等影响小，质量容易控制，造价低等优点。由于支点处采用了现浇湿接缝的技术措施，可通过现浇段混凝土宽度，底面坡度等满足斜、弯、坡桥的变梁长及支座顶变高度的构造要求。

先简支后连续体系的缺点在于：在施工中需要体系转换，施工要求比简支体系稍复杂。

3 结语

先简支后连续和连续体系在城市高架桥梁中都有应用，可根据现场施工条件及使用条件的不同进行选择，但在景观效果要求较高的市内区域，如主干路、互通立交高架大多采用连续体系桥梁；在地理位置位置受限、保通压力大的地方，如已建成城市平交处在保通情况下架设桥梁等地方大多采用简支或先简支后连续体系的桥梁结构。

参考文献：

[1] 中冶京诚工程技术有限公司. 初步设计[R]，2013.

[2] 中冶京诚工程技术有限公司.施工图设计[R]，2013.

[3] CJJ 11－2011，城市桥梁设计规范[S].

[4]JTG/T D65-04－2007，公路桥涵设计通用规范[S].