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林林总总的桥梁，千姿百态，数量多得你可能随处可见，可你对各种桥型都了如指掌吗？或者问你哪一种桥是桥跨界的泰斗、老大哥你知道吗？
［下面就随小Q老师一起来了解和掌握一下桥梁结构体系的分类，同时比对一下它们各自的能力限界。］
划分方法
各种不同版本的书籍对于桥梁结构体系的划分略有不同，老师将在这里给你介绍一种比较常见的分类方法：梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥及组合体系桥。
梁式桥是一种古老的结构体系，由来久远，我们的祖先简单的在两个石墩上搭一根圆木就是梁桥最初的样子。梁桥由于结构形式简单、施工方便也是现代桥梁最常见的一种结构形式。
梁作为承重结构是以它的抗弯能力来承受荷载的，所以对于钢筋混凝土梁桥而言其混凝土材料的较差抗裂性就限制了它的跨越能力。
我们拿筷子做类比吧，随便一用力我们就可以把筷子弯曲掰断，但你试试能不能把筷子拉断呢？所以，大多数材料其受弯时，效能就变得很低。
轻松掰断的筷子
梁桥又分为简支梁、悬臂梁、连续梁、连续刚构和T形刚构。
（也有些划分方法中是把刚构体系归类到刚架桥中）
简支梁均布载下的弯矩图
连续梁均布载下弯矩图
从上面几张图我们可以看出，简支梁是静定体系，在均布荷载作用下，支点弯矩为零，而跨中正弯矩为ql2/8，与跨径成正比级数关系，跨越能力大大受限，目前简支梁的最大跨径仅为50m。
连续梁是超静定体系，在相同跨径下，其支点出现负弯矩将同样是ql2/8的弯矩矢量值整体提升，这样跨中正弯矩就减小了，我们称之为支点的卸载作用。
同样道理，T形刚构也是超静定结构，同时我们做成跨中梁减薄、支点梁加高的变截面形式，这样使得其支点的卸载作用更为明显而大大的提高了T形刚构的跨越能力。
而此处没有提到的悬臂梁，实际是简支梁外延伸跨过支座的桥梁形式，所以又称为外伸梁，有单悬臂和双悬臂之分，其跨越能力与简支梁相同。连续刚构介于连续梁和刚构之间，跨越能力也随支点的卸载作用、梁截面形式、材料强度而不尽相同。
我们再来看看下面这几张图。a 图就是最普通的梁式桥，是受弯为主的结构，右边是它的截面应力分布图，可以看出无论拉应力还是压应力都集中在外缘，而靠近中性轴处几乎为零。也就是说，只要上下边缘达到了极限，整个截面就离破坏不远了，素混凝土梁的破坏荷载仅仅为混凝土的抗拉极限强度，临界裂缝一贯通，梁就被劈裂成两部分，而发生脆性破坏。所以我们配以钢筋来代替混凝土抗拉，于是就有了普通的钢筋混凝土梁。
梁桥结构承载模式图
所以，其实混凝土梁既然中间截面几乎为零，它的利用率是极低的，况且还增加自重，那么为什么不把它们省略呢？于是，就有了b 图这种空心梁，减轻了自重，并配以钢筋代替混凝土抗拉，大大提高了构件延性和承载力。
把这个趋势进一步扩大，也就是把原来的梁式结构进一步格构化，我们就得到了c 图的桁架结构。d 图是它的大致内力分布，红色受拉，蓝色受压。它的截面分布更加合理，上弦杆件受压，下弦杆件受拉，大大减轻结构自重，增大跨越能力。著名的南京长江大桥就是这样的结构形式。
总之
小Q老师告诉大家，梁式桥之所以在桥梁跨越能力中属于弱者，那是由于混凝土这种材料不抗裂、不耐弯所造成的。当然文中也说了，梁桥还分不同的结构形式和不同的材料构筑，所以承载能力也不尽相同。
［下面小Q老师想以事实说话］：
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世界大跨径梁式桥排名 |
|||||
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排名 |
桥梁名称 |
国家 |
建成年份 |
主跨（m） |
桥型 |
|
1 |
重庆市石板坡长江复线桥 |
中国 |
2006 |
330 |
连续刚构连续梁混合梁 |
|
2 |
Stolma（斯托尔玛）大桥 |
挪威 |
1998 |
301 |
预应力混凝土刚构桥 |
|
3 |
拉夫特桑德特桥 |
挪威 |
1998 |
298 |
预应力混凝土刚构桥 |
|
4 |
巴拉圭河桥 |
巴拉圭 |
1979 |
270 |
预应力混凝土实腹梁桥 |
|
5 |
虎门大桥辅航道桥 |
中国 |
1997 |
270 |
双肢薄壁刚构体系 |
在讲拱桥之前，小Q老师在昨天的推送“这些桥梁小故事你讲给孩子听过吗？”中给大家提了个问题，不知道还记得吗？我们有石拱桥，为什么没有石梁桥呢？
丹河大桥主孔净跨径146米是目前世界上最大跨径的石拱桥
拱桥竖向作用下受力图
从上面两张受力图示我们可以看出，在竖向荷载作用下梁桥只有向上的约束作用（约束，构件变形不被满足时约束产生），而拱桥在竖向荷载作用下还多了横向推力作用，因此我们很容易解释拱桥是一种受压为主的结构，只要采用受压性能好的材料（石拱桥、圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、预应力混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢桁架拱桥等）都可以建造。
在这里我们要介绍一下钢管混凝土拱桥，它是结构界另一项“三向受压”的典型案例。
钢管混凝土拱圈受力图
钢管混凝土拱桥
钢管混凝土拱桥的主拱圈是在钢管内压筑混凝土，混凝土外面由于有钢管包裹，当主拱圈处于受压状态时，钢管也约束了混凝土的测向变形需求，这样混凝土就处于著名的“三向受压状态”，有试验数据表明，三向受压状态的结构其承载能力较普通钢筋混凝土结构有所提高，而延性却大大增加。
以受压为主的拱结构还牵扯到一个稳定性问题，也就是说若在均布荷载作用下拱结构的稳定性是比较好的，但是如果出现集中荷载，拱的稳定性就会受到影响了，当然拱桥上怎么会没有集中荷载呢？你开着一张车从桥上飞驰而过，你的车就是桥梁的可变集中荷载。举个例子，你用脚踩放在地上的空易拉罐，很难把它踩碎，但是很容易就把它踩变形或踩扁了。
所以，拱桥的跨越能力受到了稳定性的限制。但由于拱是受压为主的结构其跨中正弯矩不大，所以其跨越能力又大于梁式桥。
［下面小Q老师想以事实说话］：
|
世界大跨径拱桥排名 |
|||||
|
排名 |
桥梁名称 |
国家 |
建成年份 |
主跨（m） |
桥型 |
|
1 |
朝天门长江大桥 |
中国 |
2009 |
552 |
钢桁架拱 |
|
2 |
卢浦大桥 |
中国 |
2004 |
550 |
钢箱拱 |
|
3 |
波司登长江大桥 |
中国 |
2011 |
530 |
钢管混凝土拱 |
|
4 |
新河谷大桥（New River Gorge Bridge） |
美国 |
1977 |
518 |
钢桁架拱 |
|
5 |
贝尔桥（Bayonne Bridge） |
美国 |
1931 |
504 |
钢桁架拱 |
|
6 |
悉尼港桥（Sydney Harbour Bridge） |
澳大利亚 |
1932 |
503 |
钢桁架拱 |
|
7 |
巫山长江大桥 |
中国 |
2005 |
460 |
钢管混凝土拱 |
|
8 |
明州大桥 |
中国 |
2011 |
450 |
钢箱拱 |
|
9 |
南广铁路西江大桥 |
中国 |
2014 |
450 |
钢箱拱 |
|
10 |
沪昆高铁北盘江大桥 |
中国 |
2015 |
445 |
劲性骨架钢筋混凝土拱 |
这里面的刚架桥有点特殊。老师身边有一位朋友曾经闹了个笑话，他拿来一张照片，一脸瞧不起地对我说：“你看你们路桥人太不严谨了，字都写错！”，接过照片我看出了事情端倪，亲爱的小伙伴站在一座桥的石碑旁留下了这张值得纪念的珍贵照片，脸上挂满了得意的神色，石碑上写着“xx预应力混凝土连续刚架桥”，他用笔把“刚”字圈出来，打了把奇大无比的x，还在旁边写了个奇丑无比的“钢”字。这虽然是一个外行人闹的专业人看起来显而易见的笑话，但是对于我们的学生而言也经常犯这样的错误。
其实，这两个字用在桥梁结构里区别很大，“刚”指的是刚性连接，简单说这样类型的桥其梁与墩、板与立柱都是采用固结方式，也就是两者间没有支座来满足梁的变形需求，两者是共同变形的超静定结构，再者我们一般用“钢”来表达桥的材料属性，我们有钢梁桥、钢拱桥、钢悬索桥，但是我们不会说钢架桥。
刚架桥是一种弯、压组合的结构，现目前刚架桥常用在跨线桥中，比如斜腿刚架桥和门式刚架桥，由于其刚性连接处在实际运用中常出现裂缝问题，而限制了其跨越能力。
斜腿刚架桥
门式刚架桥
刚架结构受力图
梁式桥——以受弯为主，跨越能力受到混凝土的抗裂和抗弯能力限制。
世界最大跨径梁桥代表：重庆石板坡长江复线桥，预应力连续刚构，主跨330m。
拱式桥——以受压为主，跨越能力受稳定性影响，但跨中弯矩不大，所以跨越能力大于梁桥。
世界最大跨径拱桥代表：重庆朝天门长江大桥，三跨连续钢桁系杆拱，主跨552m。
刚架桥——以受弯、压为主，跨越能力受刚性连接处的应力限制而跨越能力不大。
朝天门长江大桥
重庆.190+552+190m,公轨两用飞燕式多肋钢桁架中层式拱桥，目前是世界上最大跨径的拱桥。
［问题］：
1.判断，下列描述中正确的请打✅，错误的请打❌。
梁式桥中简支梁跨越能力最小。（ ）
梁式桥跨越能力还与截面形式有关。（ ）
梁最常见，所以梁桥比拱桥跨越能力大。（ ）
在拱桥结构体系中，钢管混凝土拱桥跨越能力大于钢桁架拱。（ ）
只要梁底成曲线过渡的都是拱桥。（ ）
刚构桥不需要设置支座。（ ）
本期问题答案我们将在推送内容中附送，尽请期待。
