桁架梁桥（桁架梁桥）

基本定义

腹杆的布置桁架分类

桁梁桥早期曾采用木桁架，但因木材易腐朽，强度低，跨越能力不大，已不大使用。近代的桁梁桥以钢结构最多，近20年来预应力混凝土桁梁桥也有所发展，钢筋混凝土桁梁桥因拉杆易产生裂缝，故甚少修建。^[1]

桁梁桥优点

从经济的角度看，巧架梁桥比实腹桥要节省材料；从结构上看，它受力明确，易于分析，简支巧架梁桥为外部静定、内部有较少超静定次数的结构，这在缺乏有效计算工具的过去是非常重要的；由于长期施工经验的积累及社会建设水平的提高，它施工周期很短，且施工阶段不妨碍交通的畅行；另外，它对地基的要求也不是非常苛刻，这一点在泥沙堆积、土质较差的地区十分重要。

随着计算能力的提高及方法的改进，可计算更大跨径、更高超静定次数的巧架梁桥。在同样跨径的桥梁中，析架梁桥一般总是人们的首选，因为它有成熟而快捷的计算方法和施工技术作为保证。由于预应力技术的出现，巧架梁巧的经济性更加显著，人们通过施加预应为筋可使桥梁的材料节省10%以上。

桁架梁桥有着很好的发展前途，目前桁架的结构型式做的越来越完善。根据文献总结的“桥式最优设计理论”给出了合理娇式应遵循的若干条准则，其主要观点即认为桁式结构体系是最优桥式结构，无论在中小型娇梁还是在大跨度桥梁的比选中，都具有极大的竞争力，具有广阔的应用前景。

结构类型

桁梁桥一般是由两片主桁架和纵向联结系及横向联结系组成空间结构（见桥梁）。

钢桁梁桥的杆件由型钢和钢板组成，截面一般有槽形、工字形和箱形，常用铆接或焊接成型。铆接杆件早期多使用缀板和缀条，现在以型钢和整板为主。焊接杆件绝大部分用钢板。小跨度桁架梁中有的部分采用型钢(扁钢、角钢)做杆件。桁架杆件的交会点称为节点。把交会的杆件以节点板连接而成桁架。其连接方式又有铆接、螺栓或高强度螺栓栓接、焊接等方式（见钢结构连接），早期还有枢接，现已不采用。在军用结构中有的还采用销接。理论上，全焊桁梁桥是最经济的，但较大跨度的桁架，不可能在工厂全部焊成整体，而工地条件难于保证焊接质量，故多在工厂焊接杆件和其他部件，在工地用高强度螺栓连接，建成栓焊梁桥。普通螺栓的连接多用于临时性桁梁桥。

预应力混凝土桁架梁桥，则以预应力混凝土受拉(或拉压,)杆件和钢筋混凝土受压杆件组合而成（见预应力混凝土桥）。

①单柱式桁梁桥。主桁架是最简单的桁架，仅有两个三角形，因腹杆只有中间一根竖杆，故也称帝柱式桁架。

② 双柱式桁梁桥。主桁架腹杆有两根竖杆，又称后柱式桁架。因中间部分为几何可变形的长方形，其上弦应是刚性梁。

③ 三角形桁梁桥。主桁架为1846年英国人J.沃伦所提出，是典型的较简单的桁架。如腹杆和弦杆成60°角，便是由等边三角形组成的桁架；因其杆件传力路线简捷，杆件的材料用量较省，至今仍大量采用。在基本三角形桁架中，若节间长度较长，可派生出各种再分节间的三角形桁架。

④ 斜压腹杆桁梁桥。当满跨受载时，主桁架竖杆受拉，斜杆受压，在早期铁、木组合结构中，竖杆用铁，斜杆、弦杆用木。近代预应力混凝土结构中，仅竖杆预加应力，锚头布置比较简单。

⑤ 斜拉腹杆桁梁桥。主桁架竖杆受压，斜杆受拉，这样，压杆长度比拉杆小；用于钢桁梁时，可因压杆长度较短而节省钢材。

⑥ 交叉腹杆桁梁桥。主桁架腹杆交叉布置，将它们设计成受压杆件者，称豪氏桁架。也可设计成交叉腹杆受拉，让竖杆受压。

⑦ 菱形桁梁桥。主桁架由两组三角形桁架腹杆错开重叠布置而得。此桁架中虽有几何可变的菱形图形，其整体仍是几何不变形的结构。1873年首次应用超静定桁架。1890年有静定式桁架。此桁架每节间的斜杆成双，每一斜杆承受一半的剪力，截面尺寸较小。在欧洲采用此式较多；中国在武汉、南京、枝城等地的长江公铁两用桥均为此形式。

⑧ 多腹杆桁梁桥。主桁架有多组错开重叠的三角形腹杆，故其腹杆截面尺寸小。早期腹杆用木板，后来用钢板加竖向加劲，也有用型钢的。

⑨ K形桁梁桥。1830年首次应用，其斜杆折成K形，当桁架较高，节间较小时，可使斜杆与竖杆间的夹角不致过小。

⑩ 空腹桁梁桥。主桁架不用斜杆，节点均为刚性，所有杆件同时受轴向力和弯矩，曲弦较平行弦的弯距为小。焊接钢桥初期，此式在比利时曾盛行一时，但由于母材和焊接工艺不良，在布鲁塞尔的阿尔贝特运河上曾有三座这种形式的桥梁脆断毁坏。现在空腹桁梁桥仅在小跨或活载不大处使用。

①简支桁梁桥。桥的桁架以孔为单元，各有两个支点，是最简单的静定桁梁桥，最早为平行弦。18世纪70年代，美国C.H.帕克采用曲弦，使弦杆布置和弯矩图形较为相近，杆件截面比较均匀，用料较为经济。但杆件长短不一，节点比较复杂，增加了制造与安装的困难。1829年法国工程师设计了上下弦均为曲弦的桁架，也称鱼腹式桁架。1917年建成的美国伊利诺伊州梅特罗波利斯(Metropolis)单孔219米钢桥，为当前最长跨的铁路桁梁桥。1974年建成的美国宾州切斯特钢悬臂桁梁桥的悬孔为250米，是当前公路桥的最长跨简支桁梁。

② 悬臂桁梁桥。以锚孔、悬臂和简支挂孔(或称悬孔)所组成的桁梁桥。早期的悬臂桁梁桥的桁梁外形，有时也尽可能随弯矩图形变化，如1890年建成的英国福斯湾铁路桥。1918年建成的加拿大魁北克桥。近代的悬臂梁桥外形比较和顺，如1974年日本建成的港大桥，为双层共8车道公路栓焊桁梁桥，分跨为255+510+235米。

③ 连续桁梁桥。多孔连续桁梁桥比简支的经济，比悬臂的刚度大，在采用悬臂架设及防止因破坏落梁方面有其优点，但对基础不均匀沉陷反应敏感，故在地基比较差的连续梁桥需要设置调整支座高低的设施。目前，世界上最大跨度的连续桁梁桥为1966年建成的美国阿斯托里亚(Astoria)桥，跨度为376米。中国最大跨度的连续桁梁桥为跨度160米的南京长江桥，是一座铆接连续桁梁桥；而山东省北镇黄河公路桥（1972年，4×122米）和京山（北京－山海关）铁路双线永定新河桥（1980年，3×144米），均为连续栓焊桁梁桥。

④ 威氏桁梁桥。1930年美国E.M.威克特所创始。在连续桁梁的中间墩上抽去竖杆，形成菱形四铰结构，虽多孔连续，仍为稳定结构。此种桥式兼有连续和悬臂桁梁桥的优点，但铰的构造较为复杂。

典型应用

位于联邦德国的曼法尔桥建于1960年，它是三跨预应力混凝土等截面桁架连续梁娇，采用临时支架进行悬臂浇筑施工，在混凝主浇筑之前先进行布筋，每个节间分两次浇筑完成，对桥梁的施工产生了深远的影响。葡萄牙的英斯坦罗桥也是变截面预应力验桁架连续梁桥，它使用了双斜杆圆坚杆，主跨达116m，采用悬臂拼装施工，造型轻巧美观。科威特的巴比延桥在构造、布索、施工等方面很有特色，它使桁架连续梁桥发生了飞跃的变化，该桥截面型式为等截面空间桁架梁结构，上下弦为板式截面，中间用空间桁杆连为整体，使用逐跨拼装施工；预加力系统选用体外索，跨中部位钢索设置在下弦之下，并在1/4跨径附近穿过底板弯起，锚具在墩顶截面的上方。

1965年以来，我国的桁架梁桥主要采用箱型悬臂T构，根部梁高有时超过10米，结构静重大，耗料多，下部基础占投资比例较大。1975－1977年，河南结合T构悬臂施工与桁架的优点，以龙驹沟25米桁架悬臂桥为试验桥，进而又在嵩县的伊河建造9X50m连拱桥，以后又建成浙江宁海、安城等桥。1979年湖北建成黄陵矶桁架T构桥，它的跨径90米。1988年建成的杭州钱塘江桥为预应力简支桁架梁桥，跨径55米，这种桥型在当时国内大跨径公路巧架桥中首次使用。2000年9月建成通车的芜湖长江大桥是一座上承式组合桁架梁桥，它的设计、建造水平刷新了国内多项桥梁建造纪录。武汉天兴洲公铁两用长江大桥于2009年12月26日建成通车，它是我国首座建成的客运专线下承式钢桁结合梁桥。

武汉天兴长江大桥俯视图