桥梁标准设计

经国家批准的标准跨度是4、5、6、8、10、12、16、20、24、32、40、48、56、64、80、96、128和160米。跨度小于或等于32米的上承梁式桥（或40米钢梁桥）常用铁路架桥机架设，为此单线混凝土桥每以纵向缝将一孔梁分为两片，且对每一梁片的重量加以限制。跨度等于或大于48米的，均为钢桁架梁。为提高工地拼装速度及质量，其杆件及节点板等应从设计尺寸及工地孔眼精度等方面保证其能互换。因此在制订主要尺寸及细节构造时，须考虑工厂的工艺装备和技术水平。石拱桥、涵洞、墩台、沉井基础等也都有标准设计，但因其大部分不适合工厂制造，从设计标准化所得效益稍逊。单线铁路桥梁标准设计最重要的有：

钢筋混凝土简支梁

现设计跨度为4～16米（旧设计有跨度20米者），均为道碴桥面，每一孔梁分为两片，以使其尺寸能和架桥机适应。每片的截面，跨度小的取矩形板状，跨度较大的取∏形或T形（图1） 。∏形的优点是在梁片架设后，不需将两片相连就可通车，缺点是较T形费料，且每片有四个支座，不易摆平，现已不生产。T形梁两片在隔板处相连。现用的标准设计分为两类：一为“正常高度梁”，一为“低高度梁”。前者建筑高度为1.0～2.4米，后者为0.85～1.6米。前者每片重量为9.4～51.5吨，后者为8.4～54.1吨。低高度梁适用于平原铁路，能在满足桥下净空要求下，降低线路高程，以降低路基造价。

桥梁标准设计

预应力混凝土简支梁

均为道碴桥面，截面宽度尺寸和钢筋混凝土梁相同。T形截面下部加宽，以安放钢丝束，先张法梁现只用于跨度16米，尚不属标准设计；后张法梁最常用的是跨度24、32米两种，建筑高度分别为2.60、3.00米，梁片重量分别为78.5和111.5吨（见预应力混凝土结构）。

钢板简支梁

跨度小于或等于32米的上承式钢板梁，现已被预应力混凝土梁所代替，跨度为40米的虽仍然使用，但不是标准设计。下承式钢板梁建筑高度低，其用钢量显然较大，仅在平原地区当线路高程难于提高时使用。

下承钢桁架简支梁

50年代初，曾按跨度44、55、66米用低碳钢铆接结构设计并制造；1958年将跨度改为48、64及80米，而钢种及连接未变；70年代改用16锰钢，按栓焊梁（见桁架梁桥）设计。其主要尺寸为：跨度为48、64及80者，均取桁高11米，节长8米，主桁中距5.75米，建筑高度（从钢桁梁底缘到轨底）1.78米；跨度为96、112、及128米者，桁高加大到16米，也已生产过一些，正在逐步向标准设计过渡。

经国家部级单位批准推广使用的、按模数化标准尺寸所做的桥梁设计。对于为数众多的常用的中、小桥梁，为降低造价，提高质量，当按批量制造和机械化施工的需要，将其跨度、主要尺寸、细节构造及规格统一制订。其未按这一名称批准者，可称定型设计或通用设计。

公路桥桥面较宽，故将桥的上部结构按多片预制，再进行安装。 为了因地制宜，就地取材，节约钢材、水泥，拱桥在中小跨度公路桥梁标准设计中仍有其重要性 。

钢筋混凝土简支梁

矩形板式桥是按桥宽布置不同数目的行车道预制块，间距为1米，块件安装后，将钢筋接好，灌填缝混凝土。标准图的板跨按1.5～8米设计，桥面净宽有净-7、净-9两种（见桥梁建筑限界），具有0.25米安全带（人行道窄至0.25米时，称安全带）或0.75～1.0米宽的人行道；按荷载及跨度不同，板厚0.16～0.36米；荷载标准分为汽车-10、履带-50，汽车-15、挂车-80和汽车-20、挂车-100等数种（见桥梁荷载）。除正交矩形板梁外，还有斜交板梁的标准设计，其跨度为3～6米，斜度为25°～60°。T形截面梁是按行车道宽布置不同数目的梁片，片宽1.58米，间距1.6米，标准跨度是10、13、16、20米，行车道有净-7和净-9，附0.25米安全带或0.75～1.50米人行道，按跨度及荷载不同，梁具有0.9～1.3米的不同高度。

预应力混凝土简支梁

梁的布置和钢筋混凝土简支梁相似。跨度8～16米的按矩形板梁设计，其预制板块件是空心的，以先张法制造。T形截面装配式梁是按后张法设计制造，其标准跨度是25～40米，梁的下部加宽，以便安放钢丝束，端部加宽，变为矩形，翼缘宽1.58米，间距1.6米,横隔板间距，无论跨度大小一律为4.86米，在横隔板处将多片梁连为一体。

梁式桥上部的安全带、人行道、栏杆、伸缩缝、泄水管、支座等具有通用性，故编有梁式桥上部公用构造标准设计图纸，便于制造。

石拱桥

跨度为6～20米时，标准设计为等截面圆弧拱圈的实腹式拱，矢跨比为1/2～1/5；跨度为25～60米时，标准设计为等截面悬链线形拱圈的实腹式拱，矢跨比为1/3～1/6。当矢跨比较小，为1/6～1/10时，称平坦石拱（简称坦拱），跨度为2～20米，其中2～5米的设计为等截面圆弧形拱圈，6～20米时为等截面悬链线形拱圈。桥面净宽均为净-7，附2×0.75米人行道。

砖及混凝土预制块拱桥

跨度为6～30米，矢跨比为1/2～1/6。为适应线路的线形变化，专有弯拱、坡拱及斜拱拱桥设计，跨度为6～20米，均为等截面圆弧实腹式拱桥。

墩台

为配合跨度1.5～8米的装配式钢筋混凝土矩形板梁标准设计，有公路轻型桥台标准设计。为配合跨度 10～20米装配式钢筋混凝土T形梁的标准设计、有钻孔灌注桩桥墩桥台的标准设计。为配合跨度25～40米装配式后张法预应力混凝土简支梁的标准设计，有混凝土桥墩及埋置式肋形混凝土桥台的标准设计。此外尚有片石及片石混凝土U形桥台和挑臂式桥墩等标准设计。

涵洞

公路涵洞标准设计有砖、石、混凝土预制块拱涵，石盖板涵，钢筋混凝土盖板涵，及钢筋混凝土管涵等多种。

①板梁式桥。中小跨度的钢筋混凝土及预应力混凝土梁的主梁多采用矩形、∏形或T形截面（见桥梁标准设计）。钢桥的主梁多采用型钢、钢板铆接或焊接成工字形截面的钢板梁桥。单线铁路上承式钢板梁桥由两片主梁与纵、横联结系组成；下承式钢板梁桥则由两片主梁与纵、横梁、隅加劲及底面纵向联结系构成。公路桥的桥面宽，且无定轨，一般多采用多片主梁（钢筋混凝土，预应力混凝土或钢梁）并列，再用数片横隔梁（或横向联结系）连成整体，形成格子状结构，桥面板设于其上，形成格子梁桥。这种桥的制造、架设都很方便，而且作用在桥面上某处的荷载，将由主梁和横隔梁的空间作用传及整个桥跨结构，可以减轻直接承载的主梁的负担。大跨度的公路钢桥为了经济，一般用两片主梁，桥面上的荷载依次通过纵、横梁传给主梁，这种结构称双主梁桥。　②箱形梁桥。由顶板（桥面）、底板与腹板构成整体封闭式的箱形截面的梁式桥。简称箱梁桥。箱形截面具有强大的抗扭能力，能使结构整体受力，应力较为均匀，可显著地节省材料，也减轻了结构的自重，此外还可较好地承受正负弯矩，在采用卓有成效的悬臂拼装或浇筑法施工时，箱形梁的横向稳定性也较好。因此，广泛用以建造大跨度预应力混凝土箱形梁桥和钢箱形梁桥。如采用正交异性钢板作为钢箱形梁的顶板（桥面板）及底板，可更进一步减轻自重，极大程度地提高跨越能力。如联邦德国1972年建成的摩泽尔桥，为钢箱连续梁，分跨为157 218 170 146 134 110米,桥面宽30.5米,取单箱单室截面,箱宽仅10.8米，因此桥墩顶帽横向尺寸只12.8米。该桥使用正交异性钢桥面板箱形梁，不仅跨越能力大，在桥墩高度超过124米的情况下，也大幅度地减小桥墩尺寸,节省圬工数量。　正交异性钢桥面板是在厚度不大（10～16毫米）的钢板下面,每隔300～600毫米沿桥轴方向先焊上纵肋,再在垂直于纵肋方向每隔1400～1600毫米焊上横肋，在和纵肋相接处,互相焊牢。这样组成的钢板，在两个互相垂直的方向具有不同的抗弯刚度,故名正交异性板。在面板上铺防水层和50～100毫米厚的沥青铺装层，便形成轻型的钢桥面板。其纵肋可用扁钢、角钢或 T形钢和面板组成开口截面。或采用刚度较大的U形、V形钢和面板组成的抗扭能力更大的闭合截面，这种桥面板重量很轻，约为90～150公斤/平方米。

正交异性钢桥面板在承受局部荷载时，车轮荷载通过铺装层依次通过纵、横肋传给主梁（实际上起到纵、横梁作用）。从上部结构整体看，面板和纵肋又是箱形主梁截面的组成部分，形成一个整体承重结构。

正交异性钢桥面板和钢板梁组成∏形板梁桥,也可收到很好的效益。如1956年南斯拉夫贝尔格莱德建成的萨瓦一号桥，为分跨75 261 75米的连续梁桥。

③结合梁桥。为保证钢筋混凝土桥面板和钢梁共同受力，应在两者的接触面上设置可靠的联结装置，称为抗剪器，用以阻止桥面板和钢梁之间的水平错动。抗剪器系采用圆钢、型钢（角钢、槽钢等）或环形钢筋焊接在钢梁的上翼缘顶面而成（见钢和混凝土组合结构）。

结合梁桥的应力调整 　结合梁桥受正弯矩部分的钢筋混凝土板，在未与钢梁形成整体前不能受力，只能在结合成整体后才能承受以后的恒载（公路桥中的桥面铺装、栏杆等的重量，铁路桥中的道碴、枕木、钢轨及其扣件等的重量，也称第二部分恒载）和活载；同样，在悬臂梁桥和连续梁桥受负弯矩部分的钢筋混凝土板，也不能直接利用它承受拉力。因此，需要对结合梁桥进行应力调整，即在施工时采取措施，人为地改善结构的受力状态，以达到节约材料，提高使用质量。应力调整的方法很多，在简支梁桥中，最简单的方法是在落地式脚手架上施工，待混凝土达到设计强度后拆去脚手架，即可保证全部恒载传到结合截面上；或在跨中设置一个临时支架，上设千斤顶，在混凝土未灌筑前，用千斤顶将钢梁顶起，这相当于对钢梁人为地加上了一个负弯矩，此时钢梁上部受拉、下部受压；当灌筑好混凝土板后拆除支架和千斤顶，这无异于对结合梁加上一个和原来方向相反的正弯矩，这就有可能使钢筋混凝土板在受力的第一阶段就负担了恒载，并可使钢梁受力得到改善。

对于悬臂梁或连续梁的结合梁桥，为了避免负弯矩(-M)区域钢筋混凝土板上边受拉，并改善钢梁的受力状态,也可采用应力调整的方法来实现。图3为连续结合梁桥应力调整的一种方法：在荷载作用下，梁上有两种不同受力区段，一是钢筋混凝土板受拉区段Ⅰ，一是受压区段Ⅱ）。施工时，在Ⅱ段下设临时支架，先在支架上用千斤顶将钢梁上顶，再浇Ⅱ段混凝土板；待混凝土固结后，拆除临时支架和千斤顶，再将两端支点下降Δ后，浇Ⅰ段混凝土板；全部结合梁形成后，再将两端支点向上顶回Δ达到设计标高。这样在Ⅰ区段的钢筋混凝土板即储存了很大预压应力，可有效地防止使用时拉裂。2100433B

预应力混凝土桥横截面形式

小跨度预应力混凝土桥梁的横截面取板状或T形（见桥梁标准设计）；跨度较大时,则宜取箱形。行车道宽度大的公路桥,当跨度超过宽度的2.5～3.0倍时,可用作梁的上翼缘而受力的桥面板有效宽度就接近其全宽，如采用单箱单室截面，它将因腹板用料较省，比采用双室单箱或双箱者经济；如进而采用上宽下窄 的倒梯形单箱，可使桥面板的悬臂跨度减短，显著降低其所受荷载弯矩而减少桥面配筋，并可缩小所需墩台的横向支承尺寸及墩台的工程量。为减小自重，大跨度实腹梁常需在三个方向预施应力：即除纵向必需的预应力外，在桥面板中再施加横向预应力以减薄桥面板，并在腹板中施加竖向预应力来减少腹板厚度。

预应力混凝土桥结构体系

实腹梁和梁与墩刚性相连的T形刚构,其构件均以承受弯矩为主，是预应力混凝土桥最适用的形式。当跨度更大时，由于实腹构件自重太大，也有采用桁架梁的。至于其他结构体系，一般也能凭借采用预应力混凝土构件，获得一定的经济效益（见刚架桥、组合体系桥、斜张桥等）。

预应力混凝土桥实腹梁桥

（1）简支梁桥。在能整孔架设时，常被采用。中国预应力混凝土桥的标准设计主要采用简支梁。美国跨越庞恰特雷恩湖的两座平行桥，每座总长均为38公里多，分别为17.1米的简支梁（1956年建），和25.6米的简支梁(1969年)。科特迪瓦阿比让桥（1957年）为8孔跨度46.5米的公铁两用箱形简支梁，箱顶为公路,箱内为窄轨铁路。中国的洛阳黄河公路桥（1976年）为67孔跨度50米的简支梁。

（2）连续梁桥。梁以数跨为一联，仅在联和联之间及桥台和梁的活动端之间设置桥面伸缩缝，它是近年很受欢迎的一种体系。当跨度小于 100米时，可用顶推法架梁。例如，委内瑞拉的卡罗尼河公路桥（1963年，分跨为 48 4×96 48米），南非联邦象河铁路桥（1976年，11×45 45 11×45米），中国内蒙古包头黄河公路桥(1983年,12×65米，4孔一联)。当跨度较大或墩台较高时，可采用平衡悬臂法（见混凝土桥架设）现浇或拼装(必要时可用临时结构加强桥墩)。例如，法国热讷维耶(Gennevilliers)公路桥(1976年，105 172 74 172 113米),中国湖北沙洋汉江公路桥(1985年,62.4 6×111.0 62.4米）。

（3）铰式连续梁桥。设置铰的目的是使沿梁弯矩值不致变号，便于配置预应力筋，简化施工，但桥的刚度降低，养护费提高。中国成（都）昆（明）铁路旧庄河桥（1966年,24 48 24米）和孙水河5号桥（1970年,32.3 64.6 32.3米），都是在中跨中央设铰。

（4）V撑连续梁桥。将墩的上部用两根按V形布置的撑杆代替，从而将连续梁的一个中间支点改为两个，撑杆上端和梁刚性相连。从外形看，可认为这种结构属刚架桥，但从沿梁弯矩分布看，它实质上近于连续梁。如美国长礁（Long Key）桥（1980年,34.4 101×36 34.4米，8孔一联），中国在伊拉克承建的摩苏尔4号桥（1983年，44 10×56 44米，12孔为一联），均为V撑连续梁。

预应力混凝土桥T形刚构桥

简称T构桥。按其发展过程可分为早期T构桥、挂孔T构桥、单铰连续T构桥和反弯点设铰连续T构桥。

（1）早期 T构桥。在采用平衡悬臂法从一个桥墩现浇或拼装两相邻的主梁时,将墩和梁用预应力固结起来,以增加施工阶段抗倾覆的稳定性。这样，墩和梁就形成一个T构。随着施工的进展，当两相邻的T构在跨中相遇时，便在该处设置永久性剪力铰，这就是早期 T构桥的形式。其优点是主梁弯矩值不变号，便于配筋；缺点是在桥成之后，当混凝土发生不均匀徐变、收缩及遇到温度变化时，在剪力铰处产生附加剪力，使梁承受附加内力，且在活载作用下在梁跨中设铰处产生较大的转折角，对高速行车不利。如联邦德国的沃尔姆斯公路桥（1952年，101.6 114.2 104.2米），荷兰东斯海尔德公路桥(1965年,55孔91.4米)。它们每跨跨中都有铰。

（2）挂孔T构桥。在两个T构之间设一挂孔，这样可以部分地克服早期 T构桥的缺点。如澳大利亚布里斯班河公路桥(1972年,73.2 109.2 146.3 182.9 42.7米)，在其第2、第4孔内各有25米的挂孔；中国援助苏丹在瓦德迈达尼修建的青尼罗河桥(1976年,2×25.9 73.0 2×120.0 73.0 2×25.9米),挂孔为25米。中国重庆长江公路桥(1980年，86.5 4×138 156.0 174.0 104.5米),挂孔为35米，也是此种体系。

（3）单铰连续T构桥。对边跨较短，中跨较长的桥,只在中跨中央设永久性铰,而在其余各跨的T构不设永久性铰，并以另一套配筋将合龙的梁端连成整体，形成连续T构，这是对T构桥的一大改进。如联邦德国本多夫公路桥(1964年,43.0 44.4 70.5 208.0 70.5 44.4 43.0米)，日本滨名公路桥（1976年，55 140 240 140 55米）,中国台湾圆山公路桥(1977年,75 150 142.5 118 43米)等，均只在中跨中央设铰。

（4）在反弯点设铰的连续 T构桥。对于跨度相等的多跨桥,将300～600米长度之内的诸跨，按一联连续T构布置，再将各联之间所需的伸缩缝，设置在某一跨度的反弯点附近以铰相连，可使梁在受到活载时的挠度及转折角比其在跨中设铰时改善很多,这又是对T构桥的一种改进。如法国的奥莱龙桥（1966年），正桥跨度79米，共26孔,每4孔为一联，在反弯点处设铰；瑞士的贝肯里德桥（1981年）分跨为35 50 55×55 40米，每480米设一伸缩缝于跨度的1/5点处。

预应力混凝土桥桁架梁桥

以预应力混凝土作为受拉（或拉压）杆件，非预应力的钢筋混凝土作为受压杆件组成。一般先预制杆件，就地浇筑混凝土节点，再在受拉杆件中加预应力；或预制桁段，拼接后再加预应力。1960年联邦德国最早建成芒法尔(Mangfall)连续预应力混凝土桁架梁公路桥,分跨为90 108 90米。苏联萨拉托夫的伏尔加河桥（1965年，106 3×166 106米，挂孔46米），澳大利亚的里普桥（1973年,73.6 182.9 73.6米，挂孔37米），中国的湖北黄陵矶桥（1979年，53 90 53米，挂孔16米，（见彩图），均为预应力混凝土悬臂桁架梁公路桥。