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梁桥
beam bridge
以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。按照主梁的静力体系，分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。①简支梁桥。主梁以孔为单元，两端设有支座，是静定结构。一般适用于中、小跨度，结构简单，制造、运输和架设均甚方便，多做成标准设计，以便于构件生产工艺工业化、施工机械化，提高质量，降低造价。如洛阳黄河桥（67孔跨径50米，全长3429米，1977年建成）。郑州黄河桥（28孔跨径20米、62孔跨径50米、47孔跨径40米，全长5550米，1986年建成）、开封黄河桥（31孔跨径20米、77孔跨径50米，全长4475米，1989年建成）均为公路预应力混凝土T形简支梁桥。②连续梁桥。主梁若干孔为一联，连续支承在几个支座上，是超静定结构。当跨度较大时，采用连续梁较省材料，更适合用悬臂拼装或悬臂灌筑、纵向拖拉或顶推法施工。如京石公路永定河桥，为预应力混凝土箱形连续梁，1988年建成；武汉长江桥、南京长江桥为钢桁架连续梁桥。③悬臂梁桥。上部结构由锚固孔、悬臂和悬挂孔组成，悬挂孔支承在悬臂上，用铰相联。有单悬臂梁桥（三跨构成，中跨较大以满足通航要求）和双悬臂梁桥（可构成多跨的长大梁桥）。如陕西省咸阳渭河桥（主跨174米，全长448米，1954年建成)为钢筋混凝土悬臂梁桥。梁桥为桥梁的基本体系之一，使用广泛，在桥梁建筑中占有很大比例，其上部结构可以是木结构、钢结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构或钢筋混凝土桥面板和钢梁的组合结构。
梁桥是我国古代最普遍、最早出现的桥梁，古时称作平桥。它的结构简单，外形平直，比较容易建造。把木头或石梁架设在沟谷河流的两岸，就成了梁桥。早在原始社会时，我国就有了独木桥和数根圆木排拼而成的木梁桥。战国时期，单跨和多跨的木、石梁桥已普遍在黄河流域及其他地区建造。1972年，在春秋战国时期齐国的京城山东临淄的考古挖掘中，首次发现了梁桥的遗址和桥台遗迹，两处桥梁的跨径均在八米左右。北魏郦道元《水经注》记录了在山西省汾水上有一座始建于春秋时期晋平公时的木柱木梁桥。桥下有30根柱子，每根柱子直径五尺。这是见于古书记载的最早的一座梁桥。
座落在咸阳故城附近的渭水三桥，在古代是很有名的。三桥包括中渭、东渭和西渭桥，都是多跨木梁木柱桥。其中，中渭桥始建于战国秦昭王的时候，后来秦始皇又作了改建和加固。这座桥全长约525米，宽约13.8米，接近南京长江大桥汽车道宽度；它由750根木柱桩组成了67个桥墩，68个桥孔，平均每孔跨径为7.72米，中间桥孔跨径达九米；在木柱桩群上加盖顶横梁组成排架墩，再在排架上搁置大木梁，然后铺上木桥面，桥两侧设雕花栏杆。中间桥孔高而大，两边桥孔低而小，呈八字形，既能使高大楼船顺利通过，又可以迅速排除桥面雨水，防止腐朽。桥两端还竖立着华表、镇水妖石件、石灯柱等，作示标、照明之用。到了汉朝，又重修了中渭桥，增建了东渭桥和西渭桥。汉朝时的梁桥，已经比较普及了。山东省沂南出土的汉墓画像石上，甚至已刻有石梁桥的图案。
唐朝时期出现了不少名闻天下的石梁桥。据《唐六典》说，天下著名的石梁桥有四座：河南洛阳的天津桥、永济桥和中桥，西安的灞桥。灞桥位于西安东北20里的灞水上，是一座石柱墩木梁桥。自汉朝建桥后，两千年间屡毁屡修，直到清朝道光十三年（公元1833年）花了九个月才建成了今天的多跨梁桥。桥长近400米，67孔，每孔净跨度六米左右，桥宽约七米。桥墩由六根石柱组成。六根石柱顶端盖上一根石梁，把它们合成一体，构成了桥梁史上最早的一种轻形墩，即今天所说的石排架墩。这座千百年来作为交通咽喉的古桥，今天已改造成为现代的公路桥。
到了宋朝，人们战胜自然的能力提高了，又在福建泉州建成了我国第一座濒临海湾的大石梁桥万安桥，即洛阳桥。这座桥桥长834米，宽七米，桥中间有岛，岛南七孔，岛北41孔，每孔跨度约11米。建桥之处正当入海口，水流湍急，当地又多地震台风，建桥工程相当艰巨。本书下一节对此将作专题介绍。洛阳桥建成后轰动一时，有“天下第一桥”的美誉，因而在当地掀起了“造桥热”。这个时期福建新建的石梁石墩桥无论在长度、跨度、重量、建造速度、施工技术、桥型和桥梁基础等方面都达到了新的水平，在中外建桥史上占有重要地位。突出的可以座落在福建晋江市的安平桥和位于漳州市的虎渡桥为代表。安平桥总长811丈，五华里多，362孔，为世界上少见的古长桥，被誉为“天下无桥长此桥”。虎渡桥最大的石梁长23.7米，宽1.7米，高1.9米，重达207吨，可谓世界上最重的石梁。
随着社会生产力的发展，梁桥的形式也在不断变化。例如在我国江南水乡地区，人们常常把这种桥建造成中间孔高大、边孔低小的八字式或台阶式，两边桥头还砌有外观非常别致的几级台阶踏步，以便引人上桥。在绍兴至杭州的运河边还有一种与河流平行的纤道桥。有些古石梁桥在桥下设闸或在桥上设渠道，使一桥多用。据史料记载，在甘肃与新疆交界地区古代被称作段国的地方，曾建有伸臂木梁桥。这种桥采用圆木或方木纵横相隔叠起，由岸边或桥墩上层层向河谷中心挑出，犹如古建筑中的层层斗拱。当地人称这种桥为“飞桥”，在南方木材较多的地区容易见到。有的桥上还有桥屋或桥廊，屋廊内有彩画、佛座仙像，桥景似花，所以称它为花桥。逢年过节花桥又成了人们娱乐、赶集、赶庙会的场所。如广西三江程阳桥就是把功能与装饰有机结合在一起的著名花桥。此外，还有木撑架桥以及伸臂木梁与撑架相结合的梁桥等。
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摘要：老龙沟二号桥为山西运（城）-三（门峡）高速公路上的一座跨深谷桥梁，为预应力混凝土单箱单室等截面连续弯箱梁。文中以该桥施工图设计为根据，对其设计特点及施工顺序进行了简单介绍。
关键词：预应力混凝土 弯箱梁 斜腹板 设计
一、概述
运平至三门峡高速公路是国道主干线209（二连浩特至河口）公路山西境内的一部分，是山西省"大"字型公路主骨架的重要组成部分，是晋煤外运主要通道之一。
老龙沟二号桥位于209国道运城至平陆段内的山岭重丘区，跨越老龙沟，为双幅分离式高速公路大桥，桥梁全宽20.5m。两幅桥之间的分离带为50cm。设计行车速度为60km／h。桥梁中心桩号为K17 930，起点中心桩号为K17 825，终点桩号为K18 035。该桥位于平曲线为圆曲线内，路线中心线半径为25lm，左幅桥中心线半径为256.25m，右幅桥中心线半径为245.75m。桥梁纵断面部分位于半径为R＝13000m的竖曲线内。竖曲线两边纵坡分别为3．8％和3％，竖曲线半径为R＝13000m，T＝117m，E=0．526m。横桥向设有5％的超高。桥梁结构体系为单箱单室等截面预应力混凝土连续弯梁桥。
二、技术及工程用材（表1）
设计荷载：汽车-超20级 挂车-120。
地震基本烈度：Ⅶ度。
温度：极端最高温度43℃，最低温度-13.2℃，常年平均温度14．6℃。
支座沉降：0．015m。
三、桥址区自然概况
1．地形、地貌
老龙沟二号桥位于山岭重丘区，跨越老龙沟，沟谷呈"V"字型，地形起伏很大，山岭陡峭，沟谷幽深，属中条山脉西南段的低山重丘区，地层上部为坡积物，下伏为太古界二长花岗片麻岩，高差达80m。
2．气象
桥址区属温带大陆性季风气候，一年四季分明，夏季干热多雨，冬季寒冷干燥，春秋季风较温和。年平均气温14．6℃，最冷一月平均气温-1℃，极端最低气温-13．2℃，最热平均气温27.6℃，极端最高气温43℃。最大冻深33cm，最大积雪厚14cm，平均风速3.5m/s，最大风速18m/s，主导风向为东风。
3．水文
桥梁跨越老龙沟为V字型沟，两边基岩裸露，灌木荆棘丛生，沟壁陡峭，沟底平常只有一股细流流淌，水量受季节控制，雨季洪水时，流量增大，最深水位达1～1.5m，枯水期流量减少，水位只有1.5～0.8m左右。洪水主要由两边区域的山坡降雨汇流而成。
4．工程地质
桥址区分布的主要是太古界涑水群的变粒岩和后期燕山期泥合花岗岩以及由于热液变质作用形成的花岗片麻岩。其中夹有多层片麻岩。该区处于构造发育区，且中条山前大断裂至今仍在活动。使得岩石风化变质严重、节理、裂隙发育，岩石破碎。
四、主要材料
1．混凝土
上部结构主桥箱梁采用50号混凝土；防撞护栏采用30号混凝土。
下部结构桥墩采用40号混凝土；基础采用25号混凝土；桥头搭板、桥台耳墙、背墙均采用25号混凝土。
2.钢材
钢筋：直径≥12mm者，均采用Ⅱ级（20MnSi）热扎螺纹钢筋；直径＜12mm者，采用Ⅰ级（A3）光圆钢筋。
钢板：应符合GB700-65规定的A3钢材。
3．其他
锚具及管道成孔：主桥箱梁锚具采用OVM15-12型，OVM15-12型连接器及其配套的相关配件，管道成孔采用内径为90mm的钢波纹管。
支座均采用KPZ系列抗震型盆式橡胶支座。
伸缩缝采用J-75D80B型伸缩装置。
桥面铺装采用沥青混凝土桥面铺装。
五、设计要点
由于老龙沟二号桥位于高山峻岭之中，受地形条件限制因素较多，在不得已的情况下，桥梁位于平曲线内，且半径较小，预制结构很难适应小半径线形的变化，因此该桥系用现浇施工方案，以保证线形的顺畅。
该桥的设计有如下几个特点：其一是预应力混凝土弯箱梁在设计难度较大的情况下，设置了斜腹板，导致了预应力钢束空间线形布设的难度更加繁复化。其二是该桥的桥面超高达5％，导致了内外腹板高差较大，增加了箱梁自身的扭矩。其三是该桥纵断面位于3％的纵坡内，使桥梁的构造处理进一步复杂化。其四是该桥跨越深谷，桥墩高度达66m，为了保证桥墩形状线条简洁，其外形尺寸保守一致，内侧腹板由上向下逐渐加厚。对以上诸条不利因素，在本次施工图设计中都得到了很好的解决。
1．上部构造
上部构造采用梁高为2m（以箱中心为准）的等截面斜腹板单箱单室预应力混凝土连续梁。桥梁横坡由两腹板调节而成。内侧（圆心侧）腹板高度为147.5cm，外侧腹板高度为172.5cm。单幅桥箱梁顶板宽度为10m，底板宽度为4.0m。悬臂板长度为2.5m。箱梁在跨中断面其顶、底板厚度分别为25cm和20cm。腹板宽度为40cm。lm过渡段之后，其腹加厚至60cm，余均不变。再过渡到底板厚50cm。边跨梁端顶、底板厚度分别为50cm及80cm。为了便于施工，在悬臂板与腹板的交接处设R＝10cm的圆弧，以利于脱模。为增加桥梁的美观性，箱梁断面采用斜腹的形式。
为了满足锚具布置的需要，箱梁内侧在端部附近加厚，腹板内预应力钢束除竖向弯曲外，在主梁加厚段尚有平弯，与此相应，锚固面应相应倾斜，使预应力钢束张拉时垂直于锚固端面。
因本桥位于路线中心线半径R=25lm的平曲线上，内、外幅半径不同。为抵消弯箱梁因扭矩产生的不平衡支反力，本桥在桥台处向路线左侧设置了15cm支座预偏心。在桥墩处设置了6.5cm支座预偏心。
由于预应力引起的径向力（崩出力）的作用，腹板箍筋予以加强，从而起到增添防崩箍筋的作用，为方便施工，可不专门设置防崩筋。
2．下部构造
用于承受上部荷载的主墩采用 4m * 3.5m的空心薄壁墩，由于桥位跨越的老龙沟地势陡峭，落差较大，最高的桥墩达68.0m，为减少墩顶产生过大位移，满足规范要求，将薄壁墩的外形上做成等截面，内侧壁厚由上部的0.5m至下逐渐加厚到下部的lm。墩底设3m的实心段，从而达到加强桥墩整体刚度的目的。
根据地质资料显示，桥位处沟谷两侧的基岩强度存较大差异，且存在一条死断层，运城岸基岩风化严重，且较软弱，所以，桥墩基础在运城岸采用钻孔灌注桩，双排桩桩径为150cm，承台厚200cm。三门峡岸基础采用钢筋混凝土扩大基础，分为三层，每层厚度1.5m，最下层平面尺寸为10m*9.7m的矩形，襟边宽度横桥向取为1m，顺桥向取为1.2m。
运城岸桥台采用扶壁式，基础采用直径为φ120cm钻孔灌注桩，梅花形布置。三门峡岸桥台采用重力式U型台，两侧台高分别为5.00m和2．99m。U型台肋厚为0．5～2．34m。基础横桥向长设为21．30m。
3．结构分析
上部结构静力分析，采用有限元专用程序进行计算。计算荷载考虑了恒载、活载、预应力、混凝土收缩徐变、支座强迫位移、地震力及温度变化等。施工阶段计算共分七个阶段，用三孔万能杆件支撑梁搭设施工平台进行梁体浇筑施工，全桥支撑梁用三孔进行周转。由于该桥桥墩较高，为了保证结构物的可靠性，在静力分析的同时，还采用空间有限元通用程序，
对结构、动力静力特性进行了分析。
箱梁横向桥面板计算分别按框架和简支板考虑固端影响两种方法进行分析，择其大者进行截面配筋设计。
六、施工要点
1．上部施工
（1）由于本桥为跨越老龙沟险要地形及施工采用在墩顶架设施工平台支架的施工方法，支架架设前应对支架平台进行认真设计及试验，以保证支架平台的支承力及弹性、非弹性变形控制在允许范围内。每孔支架平台应在全跨内架设，全桥共设有三孔支架进行周转。
（2）主桥上部箱梁施工。采用在支架平台上逐孔现浇施工的方法，施工程序如下：
a．完成第一、二跨支架平台搭设及预压后，安装第一孔箱梁梁段模板及钢筋至第二孔的0.2L处（第一个施工缝），然后浇筑混凝土。浇筑时，应保证钢束连接器处混凝上端面与钢束中心线垂直，待箱梁混凝土达到85％的设计标号后，方可按设计图所示，对称张拉相应钢束并接长钢束，接长钢束应通至第三施工缝处。而在第一施工缝处不张拉的预应力钢束的长度应从梁端留至第二施工缝处。
b．安装第三孔箱梁梁段模板及钢筋至第三孔的0.2L处（第二个施工缝）浇筑工序及要求同前。然后浇筑箱梁混凝土，接长钢束的长度应通至第四施工缝处，而在施工缝处不张拉的预应力钢束的长度应留至第三施工缝处。
c．重复以上两步骤直至第五跨，待第五跨箱梁混凝土强度达到85％的设计标号后，方可在梁端对称张拉所有钢束。
预应力张拉以张拉吨位和伸长量双控，以伸长量为主，若伸长量低于-5％和超过 10％时，应停止张拉，分析检查出原因并处理完后方可继续张拉。
2．下部施工
下部构造墩身施工，由于本桥跨越深沟，墩身高度大，所以采用矩形薄壁空心墩。施工时利于滑摸爬升施工法，并严格控制墩身中心线的垂直性。在施工到墩顶部位时，注意预埋支架平台所需的承重构件。
上、下部构造施工时，应注意为下道工序预埋构件或预留孔、槽，并确保其位置准确。
七、结论
对老龙为二号桥的施工设计，使我们在预应力混凝土连续弯箱梁桥设计理论上、构造上、施工工艺上进行了一些探索。
该桥目前正在进行后期施工。
由于该桥为预应力混凝土连续弯箱梁，箱梁的内外腹板受力情况的分配如何，以及桥梁墩高达68m以上。结构物的抗震性是否与设计一致，都应做出可靠的评价，为此已建议做如下成桥状态下的实验项目：
（1）连续弯箱梁的静力实验及汽车活载实验。
（2）全桥的动力特性实验，包括结构的自振频率的测试及地震反应谱分析，以及高桥墩的变位观测。