混凝土剛構橋：墩與梁的固結
2010-06-07 來源：中國橋梁網
剛構橋是指橋墩與主梁完全固結的一種結構體系，是梁橋的一個重要分支。它與梁橋最大的區(qū)別在于墩和梁的連接方式。剛構橋一般都采用預應力混凝土結構，少數(shù)也有鋼結構，如前文提到的安康漢江鐵路橋。
T型剛構
T 型剛構是最接近梁橋，確切地說是最接近簡支梁和懸臂梁的剛構體系。它的懸臂部分與橋墩固結，兩個橋墩的懸臂之間設剪力鉸將兩懸臂連接，或搭設掛梁，在美國，干脆將掛梁的T 型剛構稱為錘頭墩簡支梁，不僅形象而且也道出了T 型剛構與梁橋的淵源。
T 型剛構是與平衡懸臂施工法結合而出現(xiàn)的，跨徑比簡支梁橋大得多。1968 年建成的廣西壯族自治區(qū)柳州大橋，主跨達124 米；1971 年建成的福建省福州烏龍江大橋，主跨達144 米；1977 年臺灣省也建成主跨150 米的帶鉸T 型剛構橋― 臺北圓山橋。20 世紀八十年代以后，T 型剛構的跨徑進一步攀升；1980 年建成的重慶長江大橋，主跨174 米。
T 型剛構在施工中，除需懸臂施工的掛籃外，還需要吊裝掛梁的設備。在構造上，掛梁處需設伸縮縫，不利于高速行車的舒順。運營中發(fā)現(xiàn)，剪力鉸或掛梁處易下凹成折線，加大沖擊；剪力鉸或掛梁支承的牛腿，如懸臂梁橋的牛腿一樣易于損壞。由于這些缺點的存在，現(xiàn)已較少采用T 型剛構，而讓位給連續(xù)梁及連續(xù)剛構。
T 型剛構一般采用箱形斷面。也修建了一些桁式T 型剛構。第一座預應力混凝土上承桁式T 型剛構，是河南省篙縣吳村大橋，主跨70 米。以后湖北省漢陽黃陵磯大橋和福建省福州洪山大橋，又將上承桁式T 形剛構的跨徑分別提高到90 米和110 米。下承式三角形桁式T 型剛構，橋型新穎別致，最著名的是福建省福州洪塘大橋，主跨為120 米。
連續(xù)剛構
T 型剛構由于存在的缺陷，先讓位于連續(xù)梁。連續(xù)梁橋面平整，但施工時須將墩梁臨時固結，完成后再解除固結，設放支座，即需作結構體系轉換。同時大噸位支座的養(yǎng)護特別是更換非常困難。20 世紀八十年代后期，逐步被連續(xù)剛構所取代。連續(xù)剛構是在T 型剛構基礎上，中跨完全保持連續(xù)，不用掛梁或剪力鉸。既保持了橋面平順的優(yōu)點，又避免了連續(xù)梁需改變結構體系與設大噸位支座的缺點，在中國得到了很快的發(fā)展。
中國第一座大跨徑連續(xù)剛構橋，是1988 年建成的廣東省洛溪大橋，跨徑65 + 125 + 180 + 110 米，為了減少溫度變化對整體剛性結構的影響，采用了柔性較大的雙壁墩身，墩外設有用沉井制作的人工島，以防止船舶撞擊。在這座橋上，還采用了大噸位預應力體系，張拉力達4275 千牛。像T 型剛構一樣，連續(xù)剛構除箱型斷面外，也采用桁式結構，1996 年建成了福建省水口閩江大橋，是下承桁式連續(xù)剛構，跨徑達160 米，是最大的桁式連續(xù)剛構橋。
1997 年建成的廣東省虎門大橋輔航道橋，為主跨270 米的連續(xù)剛構，而且在半徑7000 米的平曲線上。該橋的截面、板厚都比類似跨徑的國外連續(xù)剛構要小，顯示了設計水平的提高。其跨徑創(chuàng)造了當時的世界紀錄。
連續(xù)剛構需保持一定的墩身高度，以避免溫度內力過大。廣東省的華南大橋，主跨190 米，墩身僅高11 米，采用了懸臂端施加豎向力以后再合龍，然后卸去豎向力，預存與最大控制內力方向相反的內力，以調整內力，順利建成并安全運營。降低墩身的另一個有效方法，是將墩作成V 型，與梁固結，以減少梁的跨徑和彎矩，使結構尺寸大大減少；同時斜撐以受壓為主，可充分發(fā)揮混凝土的抗壓性能，既降低了墩身高度，又提高了結構剛度。
在橋梁很長時，為防止溫度內力過大，可采用連續(xù)剛構與連續(xù)梁的組合體系。如1993 年建成的山東省東明黃河大橋，跨徑75 十7x120 + 75 米，中間4 個墩上，墩、梁固結，其他墩上設支座。
上述實例證明，柔性高墩身、預存反向內力、連續(xù)剛構和連續(xù)梁的組合，都是防止溫度變化對剛性結構造成危害的有效方法。這一問題的解決，使連續(xù)剛構橋的技術生命力得以增強。目前，一個連續(xù)剛構橋的建設高潮仍在繼續(xù)中，重慶、四川等地－系列跨徑200 米以上的連續(xù)剛構的建造成功，堅定了人們對這一橋型的信心。可以這樣認為，預應力連續(xù)剛構是大跨徑梁式橋的發(fā)展方向。
連續(xù)剛構，一般還是采用平衡懸臂方法施工，也有部分橋梁采用轉體施工法。由于墩梁固結，為這種施工方法提供了前提條件。利用主墩處的灘地或河流較淺的特點，在順河流方向搭支架，澆筑半個T 型剛構，然后用千斤頂，使墩身下的轉盤（或用聚四氟乙烯環(huán)道，或用球形轉盤）平面轉動的90°，使兩個T 型構件在跨中合龍，封死轉盤而成為T 型剛構或連續(xù)剛構。用這種方法施工的剛構橋，跨徑已達110 米。貴州省都拉營大橋為跨徑55 + 90 + 55 米的連續(xù)剛構，即用轉體法施工。這種施工方法，可減少空中作業(yè)，對橋下通航或交通的干擾減至最小。
混凝土門型剛構和斜腿剛構
門型剛構由梁及柱固結組成。梁上施加荷載時，柱參與受力，使梁跨中彎矩有所減少。目前在公路橋梁中用得較少，在立交橋中有時被采用。斜腿剛構與門型剛構的不同，在于腿作斜向設置，因而在作用荷載時產生推力，減小了梁跨中的彎矩。在上跨式立交橋中采用較多。中國最大的混凝土斜腿剛構橋，為太原至長治鐵路上的濁漳河橋，斜腿間跨徑為82 米。
