桥梁结构组成与类型

桥梁是市政工程中关键的交通基础设施，桥梁的基本组成、常用术语与分类方式，是桥梁工程的基础内容。

一、桥梁基本组成

桥梁由上部结构、下部结构、支座系统和附属设施四个基本部分组成：

1.上部结构（桥跨结构）：线路跨越江河、山谷或其他线路等障碍的结构物，是线路中断时跨越障碍的主要承载结构。

2.下部结构：用于支承桥跨结构，包含桥墩、桥台、承台、墩台基础：

• 桥墩：多跨桥的中间支承桥跨结构的结构物
• 桥台：设在桥的两端，一侧连接路堤防止滑塌，另一侧支承桥跨结构端部，桥台两侧常设置锥形护坡、挡土墙等防护工程
• 承台：桩基顶部设置的联结各桩顶的钢筋混凝土平台，用于承受、分散墩身传递的荷载
• 墩台基础：保证桥梁墩台安全并将荷载传递至地基的结构

3.支座系统：桥跨结构与桥墩或桥台支承处的传力装置，既需要传递较大荷载，也需要保证桥跨结构可以产生一定变位。

4.附属设施：主要包含以下部分：

• 桥面铺装（行车道铺装）：平整性、耐磨性、不翘曲、不渗水是保证行车舒适的关键，钢箱梁上铺设沥青面层的技术要求尤其严格
• 排水防水系统：需快速排除桥面积水，降低渗水概率，城市桥梁要求桥下无滴水、结构无漏水
• 栏杆（防撞栏杆）：既是安全防护设施，也是景观装饰构件
• 伸缩缝：设置在桥跨上部结构之间、或桥跨上部结构与桥台端墙之间的缝隙构造，保证结构在各类因素作用下可以产生变位，保障行车顺适不颠簸
• 灯光照明：大跨径城市桥梁多为城市地标，灯光照明是城市夜景的重要组成部分 除此之外附属设施还包含桥头搭板、锥形护坡。

二、桥梁工程常用术语

• 净跨径：相邻桥墩（或桥台）之间的净距；拱式桥为每孔拱跨两个拱脚截面最低点之间的水平距离
• 计算跨径：有支座的桥梁为桥跨结构相邻两个支座中心之间的距离；拱式桥为两相邻拱脚截面形心点之间的水平距离，即拱轴线两端点的水平距离

总跨径：多孔桥梁各孔净跨径的总和，也称桥梁孔径，反映桥下宣泄洪水的能力

• 桥梁高度：简称桥高，指桥面与低水位的高差，或桥面与桥下线路路面之间的距离
• 桥梁全长：简称桥长，为桥梁两端两个桥台的侧墙或八字墙后端点之间的距离

桥下净空高度：设计洪水位、计算通航水位或桥下线路路面至桥跨结构最下缘之间的距离

• 容许建筑高度：公路或铁路定线中确定的桥面或轨道顶标高与通航净空顶部标高之差
• 建筑高度：桥上行车路面（或轨顶）标高至桥跨结构最下缘之间的距离
• 拱轴线：拱圈各截面形心点的连线
• 净矢高：拱顶截面下缘至相邻两拱脚截面下缘最低点连线的垂直距离
• 计算矢高：拱顶截面形心至相邻两拱脚截面形心连线的垂直距离

矢跨比：又称拱矢度，为计算矢高与计算跨径之比，是反映拱桥受力特性的重要指标

• 涵洞：宣泄路堤下水流的构造物，建造时路堤不中断；多孔跨径全长不到8m和单孔跨径不到5m的泄水结构物，均称为涵洞

三、桥梁的主要类型

3.1 城市桥梁常见类型

城市桥梁按用途可分为以下六类：

• 跨河桥：跨越江河水流障碍的桥梁
• 跨线桥：跨越公路、铁路和城市道路等交通线路的桥梁
• 高架桥：代替高路堤的桥梁，多用于城市道路建设，可疏散交通、降低车流密度、提升运输效率、节省用地
• 互通立交桥：城市重要交通交会点的上下分层、多方向通行、互不干扰的陆地桥，可让各方向车辆不受红绿灯管制快速通行
• 人行天桥：又称人行立交桥，多建于车流量大、行人稠密的交叉口、广场或铁路上方，仅允许行人通行，可避免人车冲突，提升行车速度，减少交通事故
• 廊桥：带屋檐的桥梁，可遮阳避雨，供人休憩、交流、聚会、观景，部分廊桥设有暂居房间

3.2 桥梁其他分类方式

（1）按受力特点分类

结构受力可归结为梁式、拱式、悬吊式三种基本体系，以及各类组合，具体如下：

• 梁式桥：可细分为三类：
• 简支梁桥：主梁简支在墩台上，各孔独立工作，不受墩台变位影响，构造简单，设计施工便捷，但各孔不连续，接缝处影响行车速度，跨径增大后主梁内力急剧增加，因此大跨径桥一般不采用
  • 连续梁桥：主梁连续支承在多个桥墩上，荷载作用下弯矩绝对值小于同跨径简支梁，可节省材料，通常将3~5孔设为一联，一联内无桥面接缝，行车顺适；施工可先逐孔架设为简支梁再连接为连续梁，或逐段悬伸加长后连接成整体
  • 悬臂梁桥：又称伸臂梁桥，将简支梁向一端或两端伸出短臂，分为单悬臂、双悬臂梁桥，短臂上搁置简支挂梁构成多跨悬臂梁
• 拱式桥：主要承重结构为拱圈或拱肋，竖向荷载作用下桥墩/桥台承受水平推力，水平推力可抵消竖向荷载产生的弯矩，承重结构以受压为主，多采用抗压能力强的圬工材料（砖、石、混凝土）和钢筋混凝土建造
• 刚架桥：主要承重结构为梁（板）与立柱（竖墙）整体结合的刚架结构，梁柱连接处刚性大，受力状态介于梁桥和拱桥之间，相同跨径荷载下正弯矩小于梁式桥，可降低建筑高度，但施工难度大，普通钢筋混凝土刚架桥梁柱刚结处易开裂
• 悬索桥：以悬索为主要承重结构，自重轻、构造简单、受力明确，可在较小建筑高度下经济修建大跨度桥，但是刚度较小，动荷载和风荷载作用下变形振动较大
• 组合体系桥：由不同受力体系组合而成，常见为连续刚构、梁拱组合，斜拉桥也属于此类

（2）按跨径长度分类

按多孔跨径总长、单孔跨径长度可分为四类，具体如下图：

注：①单孔跨径指标准跨径：梁式桥、板式桥以两桥墩中线之间桥中心线长度或桥墩中线与桥台台背前缘线之间桥中心线长度为标准跨径；拱式桥以净跨径为标准跨径。 ②梁式桥、板式桥的多孔跨径总长为多孔标准跨径的总长；拱式桥为两岸桥台起拱线间的距离；其他形式的桥梁为桥面系的行车道长度。

（3）按承重材料分类

可分为圬工桥、钢筋混凝土桥、预应力混凝土桥、钢桥、钢—混凝土组合梁桥、木桥。

（4）按行车道位置分类

可分为上承式桥（桥面布置在主要承重结构之上）、下承式桥、中承式桥。

综上，城市桥梁的组成清晰，分类方式多样，以上核心知识是开展城市桥梁工程相关工作的基础。