混凝土刚构桥：墩与梁的固结
2010-06-07 来源：中国桥梁网
刚构桥是指桥墩与主梁完全固结的一种结构体系，是梁桥的一个重要分支。它与梁桥最大的区别在于墩和梁的连接方式。刚构桥一般都采用预应力混凝土结构，少数也有钢结构，如前文提到的安康汉江铁路桥。
T型刚构
T 型刚构是最接近梁桥，确切地说是最接近简支梁和悬臂梁的刚构体系。它的悬臂部分与桥墩固结，两个桥墩的悬臂之间设剪力铰将两悬臂连接，或搭设挂梁，在美国，干脆将挂梁的T 型刚构称为锤头墩简支梁，不仅形象而且也道出了T 型刚构与梁桥的渊源。
T 型刚构是与平衡悬臂施工法结合而出现的，跨径比简支梁桥大得多。1968 年建成的广西壮族自治区柳州大桥，主跨达124 米；1971 年建成的福建省福州乌龙江大桥，主跨达144 米；1977 年台湾省也建成主跨150 米的带铰T 型刚构桥― 台北圆山桥。20 世纪八十年代以后，T 型刚构的跨径进一步攀升；1980 年建成的重庆长江大桥，主跨174 米。
T 型刚构在施工中，除需悬臂施工的挂篮外，还需要吊装挂梁的设备。在构造上，挂梁处需设伸缩缝，不利于高速行车的舒顺。运营中发现，剪力铰或挂梁处易下凹成折线，加大冲击；剪力铰或挂梁支承的牛腿，如悬臂梁桥的牛腿一样易于损坏。由于这些缺点的存在，现已较少采用T 型刚构，而让位给连续梁及连续刚构。
T 型刚构一般采用箱形断面。也修建了一些桁式T 型刚构。第一座预应力混凝土上承桁式T 型刚构，是河南省篙县吴村大桥，主跨70 米。以后湖北省汉阳黄陵矶大桥和福建省福州洪山大桥，又将上承桁式T 形刚构的跨径分别提高到90 米和110 米。下承式三角形桁式T 型刚构，桥型新颖别致，最著名的是福建省福州洪塘大桥，主跨为120 米。
连续刚构
T 型刚构由于存在的缺陷，先让位于连续梁。连续梁桥面平整，但施工时须将墩梁临时固结，完成后再解除固结，设放支座，即需作结构体系转换。同时大吨位支座的养护特别是更换非常困难。20 世纪八十年代后期，逐步被连续刚构所取代。连续刚构是在T 型刚构基础上，中跨完全保持连续，不用挂梁或剪力铰。既保持了桥面平顺的优点，又避免了连续梁需改变结构体系与设大吨位支座的缺点，在中国得到了很快的发展。
中国第一座大跨径连续刚构桥，是1988 年建成的广东省洛溪大桥，跨径65 + 125 + 180 + 110 米，为了减少温度变化对整体刚性结构的影响，采用了柔性较大的双壁墩身，墩外设有用沉井制作的人工岛，以防止船舶撞击。在这座桥上，还采用了大吨位预应力体系，张拉力达4275 千牛。像T 型刚构一样，连续刚构除箱型断面外，也采用桁式结构，1996 年建成了福建省水口闽江大桥，是下承桁式连续刚构，跨径达160 米，是最大的桁式连续刚构桥。
1997 年建成的广东省虎门大桥辅航道桥，为主跨270 米的连续刚构，而且在半径7000 米的平曲线上。该桥的截面、板厚都比类似跨径的国外连续刚构要小，显示了设计水平的提高。其跨径创造了当时的世界纪录。
连续刚构需保持一定的墩身高度，以避免温度内力过大。广东省的华南大桥，主跨190 米，墩身仅高11 米，采用了悬臂端施加竖向力以后再合龙，然后卸去竖向力，预存与最大控制内力方向相反的内力，以调整内力，顺利建成并安全运营。降低墩身的另一个有效方法，是将墩作成V 型，与梁固结，以减少梁的跨径和弯矩，使结构尺寸大大减少；同时斜撑以受压为主，可充分发挥混凝土的抗压性能，既降低了墩身高度，又提高了结构刚度。
在桥梁很长时，为防止温度内力过大，可采用连续刚构与连续梁的组合体系。如1993 年建成的山东省东明黄河大桥，跨径75 十7x120 + 75 米，中间4 个墩上，墩、梁固结，其他墩上设支座。
上述实例证明，柔性高墩身、预存反向内力、连续刚构和连续梁的组合，都是防止温度变化对刚性结构造成危害的有效方法。这一问题的解决，使连续刚构桥的技术生命力得以增强。目前，一个连续刚构桥的建设高潮仍在继续中，重庆、四川等地－系列跨径200 米以上的连续刚构的建造成功，坚定了人们对这一桥型的信心。可以这样认为，预应力连续刚构是大跨径梁式桥的发展方向。
连续刚构，一般还是采用平衡悬臂方法施工，也有部分桥梁采用转体施工法。由于墩梁固结，为这种施工方法提供了前提条件。利用主墩处的滩地或河流较浅的特点，在顺河流方向搭支架，浇筑半个T 型刚构，然后用千斤顶，使墩身下的转盘（或用聚四氟乙烯环道，或用球形转盘）平面转动的90°，使两个T 型构件在跨中合龙，封死转盘而成为T 型刚构或连续刚构。用这种方法施工的刚构桥，跨径已达110 米。贵州省都拉营大桥为跨径55 + 90 + 55 米的连续刚构，即用转体法施工。这种施工方法，可减少空中作业，对桥下通航或交通的干扰减至最小。
混凝土门型刚构和斜腿刚构
门型刚构由梁及柱固结组成。梁上施加荷载时，柱参与受力，使梁跨中弯矩有所减少。目前在公路桥梁中用得较少，在立交桥中有时被采用。斜腿刚构与门型刚构的不同，在于腿作斜向设置，因而在作用荷载时产生推力，减小了梁跨中的弯矩。在上跨式立交桥中采用较多。中国最大的混凝土斜腿刚构桥，为太原至长治铁路上的浊漳河桥，斜腿间跨径为82 米。
