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  • 1 # 夏晗若

    簡支梁是結構,懸灌梁、現澆梁說的是施工工藝,通俗的說就是做法。

    假如兩隻手握住一根棍的兩端,用膝蓋頂中間的部分,這時棍的受力就類似於簡支梁。只不過簡支梁是上下受力,棍是前後受力。就是一面受拉,一面受壓。簡支梁是最簡單的橋樑結構,理論力學上叫靜定結構,就是兩根立柱上放一根梁。樑柱之間的連線是簡單的力學連線,受力與立柱的高矮無關。簡支梁的特點就是簡單,但不適合大跨度的橋樑。因為在大跨度的情況下,簡支梁本身的重量可能超過承載物的重量,經濟上不合理。

    與之明顯區別的如連續梁,一根梁下有三根或更多的立柱,每根立柱的高度變化比如不均勻沉降,都影響所有立柱的受力分配,稱為超靜定結構或靜不定結構。其它的橋樑型別還有拱橋、T型構造、吊橋、斜拉橋、桁架等等。

    拱橋是以拱形結構為主受力部件的橋,特點是拱橋主要受壓力,在缺乏抗拉力材料(主要是鋼)的情況下特別適合。古代的大跨度橋樑,基本都是拱橋,因為當時的建材就是石頭或木頭。而木頭顯然不適合長期的抗腐朽和大型受力。建國後到改革開放前,中國建立了大量的混凝土橋,也是因為這個原因(缺鋼)。

    T型構造簡稱T構,指從橋墩向兩岸延伸的懸臂結構,連線到兩岸或另一個T構後,連線部分類似於鉸接受力。受力較為合理。因為橋樑各個截面不同,且一般用於大型橋樑,所以都是混凝土現澆方法施工。

    吊橋是在兩岸或橋墩高處,繫留繩索(所謂繩索,就是軟性的)為主要受力結構,因為是軟性的,所以吊橋的剛性較差,通俗說就是晃悠。以前都是用麻繩,工業革命後也有用鋼絲繩的。適合於大跨度橋樑。

    斜拉橋是指從一個高塔上,向梁的各段放射出很多鋼索。本來梁的截面是上部受拉下部受壓的,但拉索改變了受力狀況,更加充分發揮了材料的能力。一般認為,斜拉橋是受力最為合理的橋。

    桁架也是廣泛採用的橋樑形式,很多鋼橋都是用的桁架,如南京、武漢的長江大橋,一般都是鋼桁架組成的連續梁,也有桁架組成鋼拱的。當然,也有一些混凝土桁架拱橋。

    簡支梁的優點是結構簡單,甚至可以工廠化生產,就像螺釘一樣的標準件,梁的長度、寬度、承重是系列固定值,設計師可以從產品清單中挑選。北京的樊家村附近,就有一個橋樑廠,就是生產鋼筋混凝土梁的。一般在地質條件好,橋墩成本低的橋址,都選用簡支梁,可以用很多跨的簡支梁建成長橋。但在地質情況複雜的橋址,可設立橋墩的位置很少,或者橋墩的成本很高,比如跨越山谷的鐵路高架橋,這時就只能建造大跨度的橋樑了。

    現澆梁通常用於大中型橋樑,因為運輸不便,所以就在建築工地現場製作橋樑。方法是先綁紮鋼筋骨架,然後澆注混凝土。過去的工藝是在一段混凝土中焊接下一段的鋼筋,等混凝土形成早期強度後,將銜接面鑿出凸凹,然後澆注新混凝土。後來改為模版滑移的方法,在模版的包裹下,混凝土有幾段,即凝固的、半凝固的和新澆的。模版交替前進,就可以連續施工了。

    嚴格來說,懸灌梁是現澆梁的一種。上述的施工工藝,有在地面澆注的,有在橋墩上澆注的。一些中型橋樑,是在現場的地面澆注的,然後在用起重機或架橋機舉升到橋墩上。而大型橋樑,因為沒有那麼大的架橋機,所以是在橋墩上澆注的。兩者的區別不僅在於場地位置不同,關鍵在於,地面上的,是在水泥的強度形成以後,再舉升,才開始承受作為梁的重力的,在地面時,是平鋪的。而懸灌梁,是在水泥的強度還沒有完全形成時,就要承受梁的重力了,所以設計上要考慮,另行計算。

    所以要分段澆注,主要是由於混凝土的供應問題,無論是現場攪拌還是專用車輛,都難以一次提供大型橋樑所用的全部混凝土。

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