刚构桥——现代工业改进式的梁桥
但是,还有一种极为低调的桥。从外表上看,会被绝大多数人认为是梁桥,但实际上却具有截然不同的力学特征。
这就是“刚构桥”。
刚构桥的最大特点就在于,桥面、桥梁、桥墩全部一体浇筑完成,无缝衔接。
由于桥墩和梁成为一个整体,它们终于可以“同甘共苦”,共同抵抗梁体的弯曲,桥面挤压受到的弯矩可以由桥面竖直方向的弯矩和桥墩水平方向的弯矩共同承担,如下图:
这就意味着,在桥墩的协助下,横梁变得更加“坚强”,可以承受更大的跨度,或是选择更轻薄的桥面。
但美中不足的是,这种桥对热胀冷缩十分敏感由于没有梁桥那样的伸缩缝的协助,如果桥墩过于“倔强”无法承担变形,梁体则无法放飞自我,最终导致变形或弯曲、开裂。
但这难不倒机智的工程师们,他们为刚构桥设计了更高的桥墩,让其变得“柔软灵活”。相比低桥墩,高桥墩的柔性更大,更加能够释放梁体因热胀冷缩产生的压力。
高桥墩与低桥墩在不同温度下抗热胀冷缩对比。
特别在高山峡谷地带,这种高桥墩再合适不过了。
(基建狂魔看到了胜利的曙光)
于是众多高大巍峨的桥梁拔地而起,其桥墩从桥面直入谷底,通行其上仿佛腾云驾雾。
湖北省境内沪渝高速,连绵的刚构桥穿越高山峡谷,直通远方的四渡河大桥。
【中国第一高墩大桥---赫章特大桥】
图片来自星球研究所不过,这样高桥墩在平原的大江大河上,就没有用武之地了。为了降低桥梁的高度的同时能够保证桥墩的柔性,则只好为墩柱进行“瘦身”,或是采用全新的桥墩形态。(图太难找了,所以没图,大家脑补吧)
然而,桥墩要薄、桥梁要稳、成本还要低,三者互相制约,让跨度超过300米的刚构桥屈指可数。
尽管如此,2006年建成的重庆石板坡大桥复线桥,单跨已达到330米。为长江江面预留了充分的航行空间,一举成为世界上跨度最大的连续刚构桥。
图片来自网络在平常的应用当中,这一类桥梁一般与梁桥结合使用进行跨江,刚构桥提供主跨跨度,连续梁桥减少成本与工期,如下图:
福州——厦门高铁过闽江桥,其采用连续梁桥+连续刚构桥形式修建至此,所有的平面桥梁都已近介绍完毕,接下来,我们将进入更为“立体”的桥梁类型。