吳新元

[林同棪國(guó)際工程咨詢（中國(guó)）有限公司，重慶 401121]

1 概述

V 型支撐橋梁（見(jiàn)圖1）由于其外形輕巧美觀，又有拱的形態(tài)，因此適應(yīng)范圍廣，是中小跨徑橋梁方案設(shè)計(jì)中最為青睞的橋型之一。

圖1 典型的V 型支撐橋梁

這類橋型雖從外觀看比較類似，但實(shí)際結(jié)構(gòu)體系卻不盡相同。有的屬于梁橋，有的屬于連續(xù)剛構(gòu)橋，有的則屬于上承式拱橋。

目前國(guó)內(nèi)外這類橋型按結(jié)構(gòu)體系主要有：空腹連續(xù)梁體系、V 型墩-連續(xù)梁體系、V 型墩連續(xù)剛構(gòu)體系（或空腹剛架拱體系）和無(wú)推力系桿拱體系。其中，前三種為連續(xù)梁（或連續(xù)剛構(gòu)）演變而來(lái)的梁（拱）組合結(jié)構(gòu)，后一種為有水平體外索的系桿拱橋[1]。

2 空腹連續(xù)梁體系

空腹連續(xù)梁體系（見(jiàn)圖2）本質(zhì)上還是連續(xù)梁，只是為了降低跨中梁高在中支點(diǎn)處梁底加了一個(gè)V 型的斜腿（也可以看成變截面連續(xù)梁中支點(diǎn)處梁體腹部挖空），由于有了斜腿的支撐，中跨梁的跨徑減小，從而降低了中跨梁高。

圖2 空腹連續(xù)梁體系示意圖

這種結(jié)構(gòu)體系本質(zhì)上是連續(xù)梁體系，所以中間墩不存在整體升降溫的水平推力。由于支座位置較低，為防止洪水淹沒(méi)支座，該類體系適合于水位較低或者中間墩設(shè)置在岸上的情形，無(wú)錫的新?lián)P大橋就是中間墩在岸上的這類結(jié)構(gòu)。

3 V 型墩連續(xù)梁體系

V 型墩連續(xù)梁體系（見(jiàn)圖3）也可以看作由一般連續(xù)梁演變而來(lái)的，和空腹連續(xù)梁體系不同的是，它是一般連續(xù)梁的直柱橋墩演變?yōu)閂 型橋墩，實(shí)際上由三跨連續(xù)梁變成了五跨連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

圖3 V 型墩連續(xù)梁體系示意圖

V 型墩外部是靜定結(jié)構(gòu)體系，整體升降溫不產(chǎn)生推力。具體設(shè)計(jì)中一般把V 型墩的上拉系桿隱藏在兩片梁之間，從側(cè)面看猶如墩梁一體，能夠滿足拱形橋梁景觀的要求（見(jiàn)圖4、圖5）。

圖4 V 型墩造型

圖5 V 型墩連續(xù)梁橫斷面圖

目前，國(guó)內(nèi)V 型墩-梁式橋多采用V 型墩連續(xù)剛構(gòu)體系，其技術(shù)成熟可靠。但是，對(duì)于墩高較低或跨數(shù)較多的橋梁，V 型墩連續(xù)剛構(gòu)橋的溫度內(nèi)力（升降溫差引起的次內(nèi)力）、收縮徐變內(nèi)力以及分聯(lián)墩對(duì)橋梁景觀的不利影響，均限制了該橋型的應(yīng)用。而V 型墩連續(xù)梁體系本質(zhì)上是連續(xù)梁，適用范圍廣，能夠解決以上問(wèn)題。V 型墩連續(xù)梁體系較早地被應(yīng)用于美國(guó)華盛頓特區(qū)的新Woodrow Wilson 紀(jì)念橋，國(guó)內(nèi)洛陽(yáng)的希望橋和杭州九堡大橋主橋中間墩也是采用該結(jié)構(gòu)體系。

4 V 型墩連續(xù)剛構(gòu)體系（或空腹剛架拱體系）

目前國(guó)內(nèi)V 型墩橋梁中建造最多的結(jié)構(gòu)體系是V型墩連續(xù)剛構(gòu)體系（見(jiàn)圖6），有的稱為空腹剛架拱體系。該種體系可看成把一般連續(xù)剛構(gòu)體系的橋墩加以演變而來(lái)[2]。

圖6 V(Y)型墩連續(xù)剛構(gòu)體系示意圖

為了降低中跨梁高，把一般連續(xù)剛構(gòu)的橋墩換成V 型支撐墩，這樣可以減小中跨的跨徑，從而降低跨中梁高。

該種結(jié)構(gòu)體系中，V 型橋墩的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)的整體剛度太大會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)受力不利，造成本身的投資加大。V 型墩的傾角和墩身厚度均要選取恰當(dāng)，傾角不宜過(guò)小，墩身厚度不宜過(guò)大，墩高不宜太矮，跨徑不宜太小，連續(xù)跨數(shù)不宜太多。傾角過(guò)小、墩身過(guò)厚、墩高小、跨徑小、分跨多均會(huì)造成橋梁結(jié)構(gòu)的溫度內(nèi)力過(guò)大，考慮基礎(chǔ)沉降時(shí)結(jié)構(gòu)的次內(nèi)力又大大增加，使上部設(shè)計(jì)與下部設(shè)計(jì)的造價(jià)均大大增加，造成橋梁投資不經(jīng)濟(jì)。

當(dāng)墩高較矮或橋梁跨數(shù)較多時(shí)，可以考慮采用上節(jié)的V 型墩連續(xù)梁體系。

當(dāng)墩高較高或水深較深時(shí)，可以考慮把V 型墩做成Y 型墩，這樣既增加了橋墩的柔度，又解決了高低水位時(shí)淹沒(méi)V 型墩腳對(duì)美觀的影響。臺(tái)北北二高碧潭大橋和重慶合川涪陵一橋即為Y 型墩連續(xù)剛構(gòu)橋，福建龍溪洲閩江大橋?yàn)閂 型墩連續(xù)剛構(gòu)橋。

該體系Y 型墩應(yīng)用于大跨徑橋梁時(shí)，常采用懸臂澆注施工，這時(shí)可以把Y 型墩的立柱直接伸到梁頂（又叫空腹式連續(xù)剛構(gòu)橋），既可以減少墩頂主梁的跨徑，又便于墩頂段主梁和斜腿的懸臂施工（見(jiàn)圖7）。重慶禮嘉嘉陵江大橋和貴州北盤(pán)江特大橋均采用該體系和施工方法。

圖7 墩頂施工示意圖

5 無(wú)推力系桿拱體系

上承式無(wú)推力系桿拱橋由于體外索系桿平衡了水平推力，特別適合軟土地基的平原地區(qū)（見(jiàn)圖8、圖9）。

圖8 無(wú)推力系桿拱體系示意圖

圖9 上承式無(wú)推力拱橋?qū)嵕皥D

體外索系桿成橋張拉力一般考慮完全平衡恒載的水平推力。體外索在邊跨梁端部錨固時(shí)需考慮以后更換的空間。拱上建筑支撐的梁可以是連續(xù)或簡(jiǎn)支梁[3]。

上承式無(wú)推力系桿拱橋造型美觀、獨(dú)特，但是受力也比較復(fù)雜，特別要注意不同施工階段體外索系桿的施工張拉力調(diào)整。

由于體外索長(zhǎng)度的限制和連拱的影響，因此上承式無(wú)推力系桿拱橋跨數(shù)不宜過(guò)多。

江山迎賓橋和滁州東陽(yáng)橋均為該種結(jié)構(gòu)體系橋。

6 不同結(jié)構(gòu)體系的比較

以上四種結(jié)構(gòu)體系在設(shè)計(jì)中通過(guò)局部構(gòu)造措施均能達(dá)到V 型支撐橋梁的造型。但結(jié)構(gòu)體系卻相差很大，結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和適用范圍也各不相同（見(jiàn)表1）。

表1 四種結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)和比較

7 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)闡述了V 型支撐這類橋梁的四種不同結(jié)構(gòu)體系，分析和比較了不同結(jié)構(gòu)體系的受力特點(diǎn)和適用范圍，為以后設(shè)計(jì)這類造型橋梁時(shí)提供參考。下一步可以考慮V 型支撐橋梁與拱橋、斜拉橋體系的組合拓展。