初识简支梁

   简支梁桥,指梁的两端搁置在支座上,支座仅约束梁的垂直位移,梁端可自由转动。为使整个梁不产生水平移动,在一端加设水平约束,该处的支座称为铰支座,另一端不加水平约束的支座称为滚动支座。简支梁仅在两端受铰支座约束,主要承受正弯矩,一般为静定结构。体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力、支座移动等都不会在梁中产生附加内力,受力简单,简支梁为力学简化模型。



   过去,想要跨越一段距离时,最简单的方法就是将棍棒状的物体横置于两个支点之间。远古时期,人类在追逐猎物时,为便于过河,用树干或石块横跨在河流两岸之间,形成了最早的简支梁,也是梁式桥的早期雏形。

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   后来,随着人类文明的进步,用简支梁盖起跨海大桥已不是梦想,在中国泉州,江海汇合处的洛阳桥,就是其中最杰出的代表。因建桥处海潮汹涌,江宽流急,建桥工程非常艰巨。为此,洛阳桥采用了一种新型建桥方法,即在江底随桥的中线铺满大石头,筑起一条二十多米宽,二里长的水下长堤。然后在石堤上用条石横直垒砌桥墩,成为现代桥梁工程中“筏形基础”的先驱。在古代,洛阳桥有着“天下无桥长此桥”的美誉,是人类桥梁史上的伟大创举。


   现在,随着时代的变迁,科学的进步,人类不断增加的交通需求对桥梁的宽度、荷载以及跨度等方面提出了更高的要求。简支梁桥的结构也随之发生变化,形成了由基础、墩台、支座、伸缩缝、主梁、桥面系等组成的复杂的现代简支梁桥系统。

为了适应不同跨度,现代简支梁桥的梁型被设计成不同形式:板型梁、肋板式梁、箱梁以及钢桁梁

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   板型梁:分为空心板和实心板,在桥面铺装混凝土中设置连续钢筋网,钢筋网跨越相邻两梁板端接缝一定距离,并在接缝处垫铺塑料膜和设置假缝,在一定范围内把桥面混凝土铺装层与板端隔开,这一整段铺装层承担梁端处的变形,从而减少混凝土铺装层中的拉应力。特点是施工方便、自重大、适合于小跨径桥梁。


   肋板式梁:截面形式有T形、π形、I形,多用于纵向分缝装配式桥梁, 在横截面内形成明显肋形结构的梁桥,简称为肋梁桥。梁肋(或称腹板)和顶端的钢筋混凝土桥面板结合在一起,作为承重结构。 适合中等跨径简支桥梁。


   箱梁:截面形式有单箱单室、单箱多室、分离多箱,特点是整体性能好,抗扭惯矩大,上下缘均可受压、适合于连续桥梁和中等以上跨径桥梁。


   钢桁梁:钢桁梁桥由桁架杆件组成,尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主,但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。钢桁梁梁高可以制造的很大,并具备很大的刚度和跨越能力,更可以把桥面建造在梁肚子里,多用于铁路桥梁。


   伸缩缝:桥梁伸缩缝的作用是为保证在气温变化、混凝土收缩与徐变、以及荷载作用等因素影响下,桥跨结构能够按静力图式自由地变形,并保证车辆平稳通过。桥梁在营运过程中,桥梁伸缩缝装置是承受最大动力载荷的附件。桥梁伸缩缝一般设置在两相邻梁端之间、梁端与桥台背墙之间,并在伸缩缝处设置伸缩装置。在伸缩缝附近的栏杆、人行道等结构也应断开,以满足梁体的自由变形。


   基础:基础指桥梁结构物直接与地基接触的部分,是桥梁下部结构的重要组成部分。承受基础传来的荷载的那一部分地层(岩层或土层)则称为地基。地基与基础受到各种荷载后,其本身将产生应力和变形。为了保证桥梁的正常使用和安全,地基和基础必须具有足够的强度和稳定性,变形为应在容许范围之内。


   桥梁墩台:墩台是桥墩和桥台的合称,是支承桥梁上部结构的建筑物。桥墩是多跨桥梁的中间支承结构,桥台是桥端支承结构,起到衔接线路,挡土护岸的作用。盖梁    盖梁是为支承、分布和传递上部结构的荷载,在桥墩顶部设置的横梁。


   桥面铺装层:桥面铺装层可以防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板,保护主梁免受雨水的侵蚀,并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。桥面铺装层要求具有抗车辙、行车舒适、抗滑、不透水、刚度好的特点。


   现代工业为简支梁的建造材料提供了两大材料体系:钢筋混凝土体系和钢结构体系。并发展出高超的桥梁建造技术。混凝土结构整体性好,可灌筑成为一个整体,可灌筑成各种形状和尺寸的结构,耐久性和耐火性好,工程造价和维护费用低,是一种新兴结构体系。  

        

   钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好,施工速度块,外形美观等一系列有点,与混凝土结构相比它是环保型、可再次利用的。钢结构体系科技含量较高,是一种技术比较成熟的体系。

   两种材料体系的主梁均可在工厂预制后运往现场安装,也可以在现场直接安装。

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   预制安装法:在工厂或运输方便的桥址附近设置预制场进行梁的预制工作,然后采用一定的架设方法进行安装。

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   现浇支架法:它是一种比较传统的混凝土结构施工工艺,是在桥孔的位置搭设支架,在支架上安装模板,绑扎及焊接钢筋骨架,并在现场浇注混凝土达到强度后拆除模板和支架。


   随着世界经济的发展,桥梁事业也必将迎来更广阔的发展空间。在了解了简支梁结构种类和特点后,我们不但要对已有的桥梁技术进行改进,更要在新桥梁的建设上,创造更完善的结构理论。不断探求新的技术思想,科技理念,让桥梁工程开创更加灿烂的辉煌。












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