三种类型的桥梁截面形式及其特点

从梁的截面（section）形式来区分，混凝土简支梁桥可以分为3种类型：板桥、肋板式桥和箱梁桥。其中肋板式桥的横截面形式又主要有 Π 形和T形两种基本形式。

1.板　桥

板桥（slab bridge）的承重结构就是矩形截面的钢筋混凝土或预应力混凝土板，其主要特点是构造简单，施工方便，而且建筑高度较小。从力学性能上分析，位于受拉区的混凝土材料不但不能发挥作用，反而会增大结构自重，当跨度稍大时就显得不经济，故简支板桥的跨径一般不大，通常在10m 左右。

图5.1（a）表示整体式板桥的横截面，这种板在车辆荷载作用下除了沿跨径方向引起弯曲受力外，在横向也发生挠曲变形，因此它是一块双向受力的弹性薄板，其受力钢筋需沿纵、横两个方向布置。有时为了减轻结构重力，也可做成将受拉区稍加挖空的矮肋式板桥（图5.1（b））。图5.1（c）所示为在小跨径（一般不超过8m）梁桥中广泛使用的装配式板桥。它由几块预制的实心板条拼连而成。从结构受力性能上分析，在荷载作用下，它不是双向受力的整体宽板，而是一系列单向受力的窄板式梁，板与板之间凭借企口缝（板与板之间的连接构造，参见图5.14）传递剪力而共同受力。对于每块窄板而言，它主要沿跨径方向承受弯曲与扭转。装配式板桥也可做成在横截面中性轴附近被显著挖空的空心板桥（图5.1（d）），以达到减轻自重和加大跨径的目的。图5.1（e）是一种装配—整体组合式板桥，它利用一些小型预制构件安装就位后作为底模，在其上再浇筑混凝土结合成整体。在缺乏起重设备的情况下，这种板桥能收到较好的效果，但应用十分有限。

图5.2为干线铁路板式简支梁桥的横截面图。一般在跨度6m 以下采用。由于板底的支承面很宽，每片都不致发生侧向倾覆，因而两片板之间不需要任何横向联结。

图5.1　公路板桥横截面图

图5.2　铁路板桥横截面（尺寸单位：cm）

2.肋板式梁桥

在横截面内形成明显肋状结构的梁桥称为肋板式梁桥，或简称肋梁桥。这类桥以梁肋（或称腹板）与顶部的钢筋混凝土桥面板结合在一起作为承重结构。由于肋与肋之间处于受拉区的混凝土得到很大程度的挖空，结构重力显著减轻。特别对于仅承受正弯矩作用的简支梁来说，这既充分利用了扩展的混凝土桥面板的抗压能力，又有效地发挥了集中布置在梁肋下部的受拉钢筋的作用，从而使结构构造与受力性能达到较理想的配合。与板桥相比，对于梁肋较高的肋梁桥来说，由于混凝土抗压和钢筋受拉所形成的力偶臂较大，因而肋梁桥也具有更大的抵抗荷载弯矩的能力。目前，中等跨径 （20～40m）的梁桥，通常采用肋板式梁桥。

肋板式梁桥的横截面又分为 Π 形和T形两种基本类型。

（1）Π 形截面

图5.3所示为公路 Π 形梁桥横截面。其特点是：截面形状稳定，横向抗弯刚度大，梁的堆放、装卸和安装都方便，各Π 形梁之间用穿过腹板的螺栓连接。但这种构件的制造较复杂；梁肋被分成两片薄的腹板，通常用钢筋网来配筋，难以做成刚度较大的钢筋骨架。设计经验证明，跨度较大时 Π形梁桥的混凝土和钢筋用量都比下述的 T 形梁桥的大，而且构件也重。故 Π 形梁桥一般只用于 l＝6～12m 的小跨径桥梁，应用有限。

图5.3　公路 Π 形梁桥横截面

图5.4所示 为干线铁路 Π 形梁跨中截面（左）及梁端面（右）。每个Π 形梁的两肋间设有横隔板（或称为横隔梁，cross diaphragm）。由于在列车活载作用下每片梁可各自保证不发生侧向倾覆，因此安装就位后两片梁之间不必再加横向联结，这是其主要优点。但这种梁所费钢筋和混凝土均较多，制造也较麻烦，而且每片梁需用四个支座。安装时稍不留意，很可能造成个别支座悬空。在列车通过时，悬空的支座会承受反复发生锤击作用而使结构受损，并且会使整个梁部产生斜弯曲或扭转，从而可能导致梁肋、横隔板与道砟槽板的损坏。此外，这种梁的梁肋数目较多，梁底宽度也较大，因而增加了桥跨结构本身以及墩台和基础的材料用量。基于上述原因，较少采用这种截面。

图5.4　铁路 Π 形梁横截面（尺寸单位：cm）(www.xing528.com)

（2）T形截面

由若干个 T 形截面梁组成的桥，统称为 T（形）梁桥（T-girder）。图5.5（a）为采用现浇方法施工的整体式 T 梁桥的横截面形状。在设计整体式T梁桥时，鉴于梁肋尺寸不受起重安装机具的限制，故可以根据钢筋混凝土体积最小的经济原则来确定截面尺寸。对于桥面不宽的双车道的公路桥梁，只要建筑高度不受限制，往往以建造双主梁桥（图5.5（b））较为合理，主梁的间距可按桥梁全宽的0.55～0.60布置。有时为减小桥面板的跨径，还可在两主梁之间增设内小纵梁。

考虑到起重设备的能力和预制安装的方便，装配式肋梁桥一般采用主梁间距在2.0m 以内的多梁式结构。图5.5（c）是目前我国最常用的装配式T梁桥的横截面。通常，在每一预制T梁上沿纵向设置若干（等T梁架设就位后再相互连接用的）横隔板。

图5.6为我国干线铁路钢筋混凝土 T 形梁横截面。梁高190cm，道砟槽板（即桥面板）为梁的上翼缘，跨中部分梁肋宽（也称梗宽或腹板厚）30cm，梁的端部由于受到较大的剪力，肋宽增加到49cm。梁肋下缘，则因布置受拉钢筋的构造需要而增宽到70cm。这种梁也是分为两片预制，每片梁为单肋。由于单片梁易于侧向倾覆，储运时需在两侧加临时支撑。在工地架设就位后，两片梁要用横隔板连接成整体。横隔板的两半分别与每一片梁预制在一起。因此，在工地只要将横隔板在接头处连接起来即可。T形梁的预制模板较简单，施工也较方便。

图5.5　公路T形梁横截面

图5.6　铁路T形梁横截面（尺寸单位：cm）

3.箱形截面

横截面呈一个或几个封闭箱形的梁桥称为箱形梁桥（box girder bridge）。这种结构除了梁肋和上部翼缘板外，在底部尚有扩展的底板，因此它能提供承受正、负弯矩的混凝土受压区。箱形梁桥的另一重要特点是，在一定的截面面积下能获得较大的抗弯惯矩，而且抗扭刚度也特别大，在偏心活载作用下各梁肋的受力比较均匀。因此，箱形截面能适用于较大跨径的悬臂梁桥和连续梁桥，也可用于全截面均参与受力的预应力混凝土简支梁桥。显然，对于普通钢筋混凝土的简支梁桥来说，底板除徒然增加重力外并无其他益处，故不宜采用。

图5.7（a）和（b）所示为常用的单箱单室和单箱多室的整体式箱形梁桥的横截面。图5.8为跨度40m 的某双线铁路特大桥的横截面。

图5.7　公路箱形梁截面

图5.8　铁路箱形梁横截面（尺寸单位：mm）

为满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的要求，高速铁路桥梁结构应具有足够的刚度，以及良好的动力性能和耐久性。基于上述要求，桥梁上部结构一般采用预应力混凝土结构，应用最多的是双线铁路混凝土简支箱梁桥，参见第四章图4.3和图4.4。

图5.9给出了美国中小跨度公路梁桥的常用截面形式。图5.9（a）的承重结构为 Ⅰ 形钢板梁，上铺现浇或预制的混凝土桥面板；图（b）的为钢箱或预制混凝土箱与现浇混凝土桥面板；图（c）的为槽形钢梁或预制混凝土梁与现浇混凝土桥面板；图（d）的为整体现浇混凝土多箱室；图（e）的为整体现浇混凝土 T 梁；图（f）的为空心或多室混凝土箱带桥面铺装；图（g）的为预制的多室混凝土箱，配横向后张（post-tensioned）预应力；图（h）的为预制混凝土Π形截面带桥面铺装；图（i）的为预制混凝土双T截面（即 Π 形），配横向后张预应力；图（j）的为预制混凝土T形截面，配横向后张预应力。在所有钢梁与混凝土桥面板结合形成的梁桥中，都需采用剪力连接器或剪力键（shear key），保证钢-混凝土之间的可靠连接，参见第六章。

图5.9　美国中小跨度公路梁桥的常用截面