现代桥梁结构及施工特点

现代桥梁结构及施工特点

周外男

2008、08、02

一、现代桥梁建造技术的发展 ★1、二十世纪40～50年代

1947年，德国Leanhardt 首创各向异性钢桥面板新结构。 1953年，德国Finsterwald 在Worms 桥首创挂蓝悬浇预应力混凝土节段施工新技术。

1955年，中国大桥局在武汉长江大桥首创钢筋混凝土管柱钻孔基础。

1956年，德国Dishinger 建成第一座现代斜拉桥，主跨182.6m。 1958年，德国Leonhardt 在主跨260m 的杜塞尔多夫北桥中首创斜拉桥“倒拆分析法”的施工控制技术。 ★2、二十世纪60年代

1962年，意大利Morandi 设计了第一座预应力混凝土斜拉桥，主跨235米的委内瑞拉马拉开波桥。

1964年，瑞士Menn 首创了混凝土连续刚构桥。

1964年，法国Oleron 岛跨海大桥，全长3000m，首创用造桥机进行预制节段悬拼施工工法。

1966年，德国Homberg 设计了第一座密索体系的斜拉桥，主跨288m 的波恩莱因河桥。

1966年，英国Freeman—Fox公司设计的Sevem 悬索桥，第一座采用流线型扁箱梁桥面主跨988m 的现代悬索桥。 还有：

德国在跨深谷的长桥中首创了移动托架的悬臂施工工法和顶推

施工工法；

法国首创了各种预应力锚固技术； 德国发明了高强螺栓连接新技术。 ★3、二十世纪80年代

1983年，日本名港西大桥，主跨405m，首次采用新开发的热挤PE 护套的平行钢丝成品索。

1988年，日本主跨1100m 的南备赞悬索桥，首创新型的平行钢丝索股代替传统的美国“空中纺缆法”编制主缆。 ★4、二十世纪90年代

1995年，法国诺曼第斜拉桥采用超长悬臂施工控制、新型的平行钢绞线拉索及其防雨振的螺旋线表面处理和阻尼器等。

1997年，丹麦大海带桥西桥110m 箱梁的整体化施工，预制件的最大重量6500t。

1998年，日本明石海峡大桥，主跨1991m，首次采用180MPa 级高强钢丝，使主索直径缩小并简化了连接构造。

2000年，丹麦和瑞典联合建设16km 的欧勒松海峡桥，采用整体预制吊装技术，重8700t 的140m 跨度公铁两用钢桁架梁一次吊运安装就位。

中国大桥局总工程师秦顺全首创“无应力状态控制法”的施工控制技术，并在武汉长江二桥上首次应用。 ★5、二十一世纪

由法国设计建造的希腊Rion-Antirion 桥的“加筋土”隔震基础

和多跨斜拉桥。

法国Millau 多跨连续斜拉桥的顶推施工工法。 美国旧金山新海湾大桥自锚式独塔悬索桥。

中国武汉天兴州大桥公铁两用大桥，主跨504m，三主桁钢桁梁斜拉桥，采用700t 整节段安装技术。

二、现代桥梁的结构特点 ★1、跨径不断增大

目前，钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m，上海卢浦大桥为550 m；钢斜拉桥的跨径已突破1000m，苏通长江大桥为1088m；而钢悬索桥达1991m，随着跨江跨海的需要，钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥，PC 连续刚构桥最大跨径为Stolma 桥301m，钢管混凝土拱桥的巫山长江大桥已达460m，挪威斯坎桑德斜拉桥为530m。

☆世界大跨径梁桥排名

序号

桥名 Stolma桥 Raftsunder桥 森多亚桥

虎门大桥副航道桥

主跨301 [***********]250250250

结构形式 PC连续刚构PC连续刚构PC连续刚构PC连续刚构PC连续刚构PC连续梁PC连续刚构PC连续刚构PC连续刚构PC连续刚构

所在国家 建成年限 挪威挪威挪威中国中国挪威四川泸州 日英中国

1998 1998 2001 1997 2007 1994 2000 19951995 1999

[1**********]

苏通桥副航道桥 Varodd-2桥 泸州长江二桥 江岛架桥斯凯桥Skye

重庆黄花园嘉陵江

大桥

☆ 世界大跨径悬索桥排名

序号 1 2 34 5 6 7 89 10

桥名 明石海峡大桥 丹麦大贝尔特桥

亨柏桥江阴长江大桥 香港青马大桥 费雷泽诺桥 金门大桥 阳逻桥海依靠斯特桥

主跨[***********]77

1298

主梁结构简支钢桁连续钢箱钢箱简支钢箱连续钢箱简支钢桁简支钢桁钢箱钢箱箱梁

所在国家日本丹麦英国中国中国美国美国中国瑞典

建成年限 1998 1998 19811999 1997 1964 1937 20071998

[**************]0

西候门中国在建

☆世界大跨径钢斜拉桥排名

序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

桥名

主跨

结构形式 钢箱主钢边砼混合梁主钢边砼混合梁

钢箱主钢边砼混合梁钢砼结合梁钢砼结合梁钢砼结合梁钢箱砼箱

所在国中国 日本 法国 中国 中国 中国 中国 中国 日本 挪威

建成年2008 1999 1995 2001 2000 2000 1993 1997 1998 1991

苏通长江大桥 1088多多罗大桥 诺曼底大桥

武汉白沙洲长江

大桥

福州市青州闽江

大桥

890856

南京长江二桥 628

618605

上海杨浦大桥 602上海徐浦大桥 590名港中央大桥 590森卡路森特桥 530

☆世界大跨径预应力混凝土斜拉桥排名

序号 1 2 3456 7 89 10

桥名

斯坎桑德桥 Skarnsundet

主跨[***********]440 432425420

所在国家 挪威挪威中中中中西班牙 中挪威葡

建成年限1992

奥斯陆福德桥荆沙长江公路桥鄂黄长江桥大佛寺桥重庆长江二桥卢纳桥 铜陵长江桥赫尔格蓝德桥第二塔格斯桥

[**************]6 1983 19951991 1998

★2、桥型丰富多彩

随着建桥材料的不断革新和计算机技术(软件)的不断发展。各种类型的桥梁在形式上百花齐放，并且更加外观优美。

☆武汉长江大桥

该桥是一座铁路(下层双线)公路(上层6车道)两用桥梁，全长1670m，正桥三联3×128m连续钢桁梁。大桥1957年建成，是新中国在万里长江上架起的第一座桥梁。 ☆南京长江大桥

该桥是一座公路、铁路两用桥,上层公路四车道,下层铁路双线,正桥上部结构为三联3X160m 连续钢桁梁，及一孔128m 简支钢桁梁，大桥建成于1969年。大桥全长：铁路部分6772m；公路部分4588m。 ☆江西弋阳葛水河桥

该桥是我国第一座铁路连续槽型梁桥，跨径组成为25+40+25m，单线铁路，道碴桥面。 ☆广西桂林雉山漓江公路桥

该桥正桥上部为一联三跨67.5+95+67.5m预应力混凝土V 形刚构。此桥桥式与漓江两岸风景取得和谐的效果。 ☆浙江淳安千岛湖大桥

该桥位于浙江省千岛湖旅游胜地，全长1225m，宽18m。主桥为70+7X105+70+40m九孔一联V 型墩预应力混凝土连续刚构。

☆九江长江大桥

该桥为京九铁路重点工程。正桥共十一孔，主跨216m 钢梁，栓焊结构。正桥基础中首次采用双壁钢围堰大直径钻孔基础，并被国内很多建设单位采用。大桥全长：铁路部分7675m；公路部分4460m。

☆宜万铁路万州长江大桥

大桥为单线铁路桥梁，设计桥跨布置为：主孔采用一联（168.7+360+168.7m）的单拱连续钢桁梁；左边孔采用一联（46.5+46+50+50.85m）预应力混凝土连续箱梁，右边孔采用一联（43.2+3×42.7+43. 2m）预应力混凝土连续箱梁。 ☆浙江衢州衢江大桥

该桥全长1750米，主跨布置为50+120+50mV型墩与单拱肋系杆拱的组合结构。桥面宽32m，双向六车道。

☆上海卢浦大桥

主桥系特大跨度中承式全钢结构拱梁组合体系。钢箱拱结构主跨550m，作为主要承重构件的两片钢箱拱肋呈倾斜“提篮式”布置。 ☆武汉长江二桥

正桥由7×60m(钢筋混凝土连续粱)+83m+130m+125m(钢筋混凝土连续刚构)+180m+400m+180m(自锚式悬浮连续体系钢筋混凝斜拉桥)+125m+130m+83m(钢筋混凝土连续刚构)组成。 ☆武汉白沙洲长江大桥

该桥全长3856m，六车道。主桥为50+180+618+180+50m五跨连续组合梁斜拉桥；主塔高175m，主梁全宽30.5m，针对地基承载力极

低的情况，主梁中间904m 采用钢箱梁，减轻上部重量；两端各87m 采用砼箱梁，充分发挥锚跨刚度。 ☆宜昌夷陵长江大桥

该桥的跨江主桥为主跨 2X348m三塔单索面混凝土斜拉桥。大桥设计采用了多项新技术，结构处理极具特色。方案的提出是出于适应工程环境条件所成，在设计理念上体现了新的价值观念，是最为经济合理的选择；大桥景观优美，与当地人文、环境协调，极具标志性。主梁全长 936m，两端边跨采用现浇施工，两主跨采用预制拼装施工。 ☆福州三县洲闽江大桥

该桥主跨为238m 独塔单索面混凝土斜拉桥，大桥全长577m，桥宽30m。倒y 形主塔高117.5m。塔、墩、梁固结体m，主梁采用预制拼装，综合了长线法和短线法的优点。1998年建成。 ☆孟加拉国kalafuli 三桥

正桥为115m+3X200m+115m=830m矮塔斜拉桥，桥宽28m，预应力混凝土单箱单室截面。

☆汀九大桥

三塔四跨式斜拉桥 ，主跨分别为475m 及448 m，用单柱塔，而有两个桥面，平行分列在桥塔的两侧，所以形成四个拉索面， ☆桂林市南洲桥

全长320m，跨径布置为50m+87m+144m+39m，其中87m 和144m 为曲塔双索面斜拉桥。斜拉索主跨为钢砼叠合梁，边跨为预应力砼箱梁。

☆汕头海湾大桥

该桥位于广东汕头游览风景点妈屿岛处跨越汕头海湾，面对台湾海峡，全长2420m，悬索桥主跨 452m，采用预应力钢筋混凝土加劲梁，桥面宽23.8m。该桥开创了我国现代悬索桥先河。 ☆西陵长江大桥

该桥位于三峡大坝坝址下游4.5km 处，大桥全长1118.6m，桥面宽18m，塔高120m，主跨为900m 的单跨双铰钢箱加劲梁悬索桥。

☆泰州长江公路大桥

主桥的孔跨划分为390 m+1080m+1080m+390 m的三塔悬索桥。

☆江山北关大桥

大桥采用跨径为40＋118＋40＝198m、桥宽24m 的自锚式悬索桥，预应力混凝土主梁结构。自锚式悬索桥的主缆直接锚固在主梁端部的锚碇上，主缆的水平分力通过主梁来平衡。 ☆长沙三汊矶湘江大桥

大桥是目前国内第二大跨度的自锚式悬索桥。主桥全长732米，主跨跨度328m。主梁为正交异性板钢箱梁，采用顶推法施工。 ☆天津塘沽海门开启桥

中孔64m 梁为开启孔，在开启孔两侧建有高45m 的提升塔楼，开启时可通过5000t 级海轮，桥面下通航净高31m。 ☆温州瓯南大桥

该桥全长约777m，桥宽24.5m，主跨为75.46m 的钢桁梁开启桥，开启重量约914t，提升高度约13m。

★3、铁路桥梁桥型不断丰富

特别是进入二十一世纪(客运专线)铁路桥梁的桥型得到了空前的发展。

☆芜湖长江大桥

该桥是一座公铁两用桥，铁路双线，公路四车道，铁路桥全长10521m ，公路桥全长5681m ，正桥钢梁长2193.7m 。主跨采用180+312+180m矮塔部分斜拉结构。

☆青藏铁路拉萨河大桥

主桥采用（36+72+108+72+36）m预应力混凝土连续梁钢管混凝土拱组合结构体系，引桥采用3×32.7m预应力混凝土连续箱梁，全桥孔跨布置为：5--3×32.7m 预应力混凝土连续箱梁+（36+72+108+72+36）m钢管混凝土拱连续梁+1--3×32.7 m 预应力混凝土连续箱梁。

☆东苕溪特大桥

尼尔森体系。主桥为112 m 下承式系杆拱桥，拱肋采用悬链线线型，在横桥向内倾13°，形成提篮式。

☆南京大胜关桥

主桥上部桥跨为（108+192+336+336+192+108）m六跨连续钢桁梁拱桥，位于京沪高速客运专线与沪汉蓉铁路合建区段，采用三片主桁，桁宽2×15.0m，桥面为纵横梁体系、钢筋混凝土结合梁道床板道碴桥面，京沪高速铁路位于下游侧，沪汉蓉铁路位于上游侧。

☆天兴洲公铁两用长江大桥

南汊正桥为（98+196+504+196+98）m双塔三索面斜拉桥，全桥长1092m。

☆郑州黄河公铁两用大桥

主桥分两联布置，总长1684m 。第一联采用(121.05+5×168+121.05)m六塔部分斜拉连续钢桁结合梁方案，联长1082.1m，第二联采用120.95+3×120+120.95＝601.9m连续钢桁结合梁方案，联长601.9m。

☆客运专线桥型还有：

下承式钢桁梁：天兴洲项目跨沪蓉高速公路特大桥采用96m 下承式钢桁梁，混凝土桥面，新结构。

钢桁拱桥：福厦闽江特大桥采用(99+198+99)m钢桁拱。

钢桁系杆拱：武广汀泗河特大桥，跨京珠高速公路采用140m 钢箱系杆拱，岩溶。

刚构连续梁拱：郑武跨陇海铁路特大桥，主跨采用(112+112)m刚构连续梁拱。

V型墩刚构连续梁：郑西洛河特大桥有一孔跨度80mV 型墩刚构连续梁。

大跨刚构：厦深榕江特大桥(121+220+121)m大跨刚构，63m 高墩、深水墩。

钢筋混凝土提蓝拱：112m，郑武跨陇海铁路特大桥；天兴洲东湖特大桥，跨城市中环线。

连续刚构：新广州跨环城高速特大桥，跨东平水道采用(94+168+94)m连续刚构；福厦乌龙江特大桥(80+3×144+80)m混凝土连续刚构。

混凝土连续梁：武广跨陆水采用(70+125+70)m混凝土连续梁。 车站道岔梁：有新广州站(2×32+56+3×32)m道岔梁等。 ★4、规模越来越大（海上桥梁）

海上桥梁规模特点：桥长，基础深，孔跨数多。

桥名

东海大桥

杭州湾大桥

舟山金塘大桥

港珠澳大桥

青岛海湾大桥

★5、 城市桥梁双层交通

☆武汉天兴洲大桥

上层公路双向六车道，行车道宽度3×3.75m。

下层铁路四线，客运专线和Ⅰ级干线均分别为双线。 ☆澳门西湾大桥

大桥（主跨180m）为连接澳门半岛与凼仔岛之间的第三座跨海大桥，大桥采用分离式单箱双幅,为上、下双层桥梁结构，上层通行桥长(km) 32.4 36.0 21.0 36.0 35.4 备注 已贯通 已贯通 建设中 规划设计中 建设中

双向六车道汽车，下层通行避风应急车辆和远期轻轨。

☆重庆菜园坝长江大桥

主桥采用刚构与提篮式钢箱系杆拱、钢桁梁的组合结构。系杆拱桥主跨420m，对称布置的边跨和侧跨分别为102m 及88m，主桥全长800m。主桥设六线行车道、双线城市轻轨、双侧人行道。六车道及双侧人行道设在上弦平面，双线轻轨设在主桥桁梁下弦平面的横梁上，构成双层特大公轨两用桥。

★6、桥梁基础形式多样，承载能力超强

☆１、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，日本大量采用。

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。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。在冲刷深、复盖层较薄时，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。

☆2、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2～4m的大直径钻孔桩；而且往往采用扩孔方法，直径可达3～4m，而在日本横滨港横断大桥-跨径460m 的钢斜拉桥的基础中，将多柱基础嵌岩扩孔至直径10m，是目前世界最大的嵌岩直径。

☆３、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，沉井仍为主要基础型式之一。

日本明石海峡大桥，最大施工水深60m，两主塔分别采用直径80m 和78m、高70m 和67m 的浮式钢壳沉井，壁厚12m，分为16个舱，是目前规模最大的桥梁沉井基础。其特点是设置沉井，用大型抓斗挖泥船开挖至海底支承地基，整平岩基，再用切削机磨平，然后设置沉井，在其周围抛石进行冲刷防护，最后沉井内进行水下混凝土施工。 泰州长江公路大桥中塔墩沉井基础长为58.5m、宽44.4m，井壁高度83m，。沉井下部为44m 高的钢--混凝土结构、其上为39m 的钢筋混凝土结构。沉井内设纵向２道、横向3道隔墙，将沉井分成12个井孔，外井壁厚度1.8m，隔墙厚度1.5m。沉井钢结构部分重约4800t，混凝土量约10万m 。

☆4、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。 ⑴可以降低承台的高度。

⑵可提供桩的施工场地。

⑶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。

⑷沉井可作防撞设施，保护桩及墩身。 ３

☆5、地下连续墙基础

润扬长江公路大桥的关键工程－－被誉为¡°神州第一锚¡±的南汊悬索桥北锚采用地下连续墙，改写了中国特大型深基础施工的新记录。

地下连续墙外围尺寸长为69米、宽为50米，深度超过50米，在地下形成了1.2米厚的钢筋混凝土矩形墙，为北锚碇超深基坑开挖提供了坚不可摧的围护结构。

三、现代桥梁的施工特点

★1、桥梁构件制造工厂化、安装大型化

☆1、钢桁梁整体节点

目前，铁路钢桁梁桥大部分采用整体节点形式，如：孙口黄河大桥、芜湖长江大桥、郑州黄河公铁两用大桥等。

☆2、天兴洲桥钢桁梁大节段整体安装

节段长度14m，最大重量650t。

☆3、菜园坝桥钢桁梁大节段整体安装

节段长16m，节段重量230～350t

☆4、欧勒松海峡桥

丹麦和瑞典联合建设，采用整体预制吊装技术，重8700吨的140米跨度公铁两用钢桁架梁一次吊运安装就位。

★3、预应力混凝土梁整孔预制架设技术

☆1、丹麦大海带桥西桥

110米箱梁的整体化施工，预制件的最大重量6500吨。 ☆2、铁路客专简支箱梁整体预制和架设

☆3、杭州湾大桥60米箱梁整孔预制架设

★4、预应力混凝土梁接节段预制拼装

☆PAKSEY大桥

上部结构为71.75m+15×109.5m+71.75m计17孔单箱单室斜腹板预应力钢筋混凝土连续梁桥，采用梁场节段预制，现场架桥机悬臂拼装施工。预制节段高度为3.5m～7.0m，长度为2m～4.25m。全桥预制节段共计490段。

★2、大节段、长悬臂悬浇

随着斜拉桥、连续刚构桥、连续梁桥规模的增大及设备能力的增强，节段浇注的规模越来越大，以达到提高功效的目的。 ★3、大型移动支架整孔现浇

移动模架原位整孔现浇大量采用，最大跨度达62.5m，重量达2000t。

★4、自动控制技术大量应用

计算机自动控制技术在桥梁构件提升及下放、桥梁转体、桥梁顶推等施工中得到广泛应用。

☆如：景德镇白鹭大桥

主桥结构形式为三跨连续单索面独塔无背索竖琴式斜拉桥，主跨跨径为120m。钢主塔采用竖向转体化施工，由计算机自动控制。 ★ 5、施工设备、设施大型化

桥梁基础施工设备、桥梁预制提、运、架设备、起重船驳的能力得到了极大的提高。

如：客专900t 提、运、架设备；KTY4000型钻机；小天鹅号和天一号起重船。

★6、基础施工技术不断创新

如：钢吊箱围堰整体浮运、锚墩定位技术。

★7、海上施工技术不断成熟

海上施工成套技术日趋完善。如：海上作业平台建造技术、预制桩施工技术、承台预制安装技术、大节段和整孔制运架技术等。 ★8、质量要求越来越高

☆1、内实外美

☆2、耐久性

我国桥梁主要结构使用寿命100年。混凝土采用耐久混凝土，在沿海地区钢材要进行防腐处理。严寒地区具有抗冻要求。

☆3、刚度控制

铁路客运专线24、32m 跨的预应力混凝土梁为主，且刚度控制设计（较普通梁工程量增加一倍）；墩台为重力式；特殊地基处以桥代路。

在路桥涵过度段；路隧过度段；有碴轨道和无碴轨道过度段处结构物的过度段竖向刚度连续过度。