我国铁路简支梁桥的类型及发展趋势

我国铁路简支梁桥的类型及发展趋势

梁式桥梁式桥是我国一种非常普遍的桥型，它的适用范围较为广泛。它按受力体系大致可以分为：简支梁；悬臂梁；连续梁；T型刚构桥；连续刚构桥等几种形式。和公路简支梁桥相比，铁路梁桥由于荷载比较大，故配筋大致相同的情况下，铁路桥梁的跨径较小，其粱高也比公路的来的大些。一般情况几米到几十米到几百米都可以用到这种桥型。

其中铁路简支梁桥是我这篇论文关注的重点。其中简支梁桥在小跨径的梁桥中使用十分广泛，在一些斜拉桥还有一些拱桥的引桥部分也使用简支梁的形式。简支梁桥有许多的优点。

施工方便。它相当于一跨就是一个简支梁，施工起来没有像连续梁桥的施工简支变连续、悬臂施工、或者顶推施工那么复杂，在适当的条件下，简支梁桥主要就是装配式施工，或者整体现浇。

它是静定体系。静定体系对地基要求不高，在地基比较差的地方特别适合造这种桥梁；其受力比较明确，像温度力、地基不均匀沉降、施加预应力等都不会对其造成很大的次内力，对结构的影响是十分小的。这对我们分析桥梁结构是十分有利的。在现有的基础上我们的设计水平在简支梁的体系上还是做的十分有把握的，有利于桥梁在全国各地的发展。如果是一座复杂的桥梁那不知道要多长时间才能完成，而且一般的设计院也不敢做，这有利于我国经济的发展。

但是简支梁桥也有它的局限性，它只适合于小跨径桥梁，因为他的受力特点决定了它在相同跨径的桥型当中其内力是最大的，支点的弯矩为零，是不会为其跨中分担负弯矩的（如下图所示）。所以由于混凝土裂缝的控制，它的跨径不可能很大的。值得一提的是，但是这并不是所简支梁桥是浪费的，在没有必要造大跨径的地方，那简直梁桥是大有用武之地的。

一、我国铁路简支梁桥的类型

从截面形式来看铁路简支梁桥主要有槽型截面、箱型截面、板式

桥、肋梁式等几种形式。

（一）简支板式梁桥

它的界面形式简单，便于施工在小跨径的桥梁上经常采用这种截面形式。其适用范围常用在4~8米跨径。它的截面形式又有实心板、矮肋板、空心板等。如果使用预应力，可以达到16m。

板式桥跨结构由于板低支撑面很宽，每片都不会发生侧向倾覆，因而两片梁之间不需要任何联系。

整体式矩形实心板具有形式简单、施工方便、建筑高度小、结构整体性刚度大灯优点。从受力的角度来说，截面用料不经济，自重大，所以只在小跨径的板桥中使用。跨径太大则不适合，因为这样它的自重也会很大，则其很大一部分的抗力都被自身的重量吃掉了。

其中空心板桥的跨径相对而言可以做的比较大些。如果是实心板桥，其施工方法主要整体现浇。如果是空心板桥可以是预制的，它对起重机的要求不会那么高。它的施工稍微要复杂一点，无论是现浇还是预制都需要将其孔道留出来，所以增加了施工的难度。但是其受力比实心的板桥更加合理，故在实际的桥梁中使用空心板桥比使用实心板桥要广。当然这是我个人的臆想吧。但是我觉得无论从受力的角度还是节约材料的角度来说都应该采取这形式的板桥。当然有可能会从整个工程的造价或者施工单位的水平来综合比较吧。

（二）T形截面梁桥

其实铁路桥梁当中还有其他类型的肋式桥梁，比如说工字型截面、I形截面等，只是简支T梁桥使用的更多一些，故我选取其中的一种即简支T梁桥来加以说明。

对于跨径比较大的，经上分析部适合板式结构，就连空心结构也不能满足设计要求时，这是我们可以采用T形截面形式。这种形式是把一个矩形的截面两边非受压区的面积去除，这样只要腹板部分满足构造要求，能够放得下我们所需要拜访的预应力钢筋或者普通钢筋就可以了，而上翼缘则从分利用混凝土良好的抗压性能受压，这样很符合我们简支梁的受力特点，也可以节约材料，对于我们构建节约型社会是十分有利的。

所以目前简支T形梁桥还是一种比较广泛的桥梁结构形式。在我国众多中小型桥梁里都用到这一截面形式。其跨径一般情况下大于20米，目前可到65米。这些数据可能是公路桥的吧。

简支T形梁桥可以采用满堂现浇的方法来制作。但是简支T形梁桥跟多的还是装配式施工，采用结构吊装的办法来施工。我们在制作T型梁桥的时候可以在工厂制作。我们的桥一般情况较宽，我们可以将其横向留缝，当我们吊装完毕后，我们可以采用企口角将其连接或者采用现浇段的形式将其连接，可能现浇其整体形较好。

简支T形梁桥的发展依赖于基本材料指标，如使用高强轻质混凝土，高强预应力，预应力工艺、大吨位的张拉设备，大型安装设备。

上课的时候听凌老师说我国铁路装配式桥梁，有一个十分独特的特点，就是它的截断长度都是8m的倍数。他也是从便于施工、加快施工进度的角度来说的。这样也可以提高预制化水平。

（三）槽型截面梁桥

在轨道交通中，槽型截面形式的简支梁桥使用非常广泛。因为它有着自身独特的特点：

（1）建筑高度低: 直接行驶车辆的槽形梁道床板厚度（即建筑高度），一般为0.35～0.50m,较一般的轨道箱梁或T形梁降低约1.5m（以30m跨为例）。应用槽形梁对降低车站及区间建筑高度效果显著。

（2）降噪效果好: 轨道交通车辆行驶于槽形梁时,其轮轨走行系统噪声受到两侧主梁上翼缘及腹板的阻隔,在一定程度上减少了车辆噪声对周围环境的影响。

（3）断面空间利用率高: 结构受力需要的主梁上翼缘可兼做检修及旅客紧急疏散通道,在车站内部可以作为站台宽度使用,下部空间可布置通信、信号、电力电缆等管线。

（4）行车安全：两侧主梁可防止脱轨车辆倾覆下落,给行车安全提供了可靠的保证。

（5）外观美观、视觉效果好：槽形梁不但本身梁体外型优美,而且主梁上翼缘和腹板遮挡了外观较差的桥面系及车辆走行系统。

（6）开口断面，施工起来比较方便。如果使用箱型截面则里面的

模板安装、拆放等都比开口断面的复杂。

轨道交通桥梁中：法国的里尔建造了双线跨度为50m的槽形梁，巴黎的13号线在塞纳河上建造了跨度为85m、腹板为矩形、双层底板的预应力槽形梁，目前还在使用。表明我们槽型截面形式的耐久性还是可以的。

在铁路桥上,我国目前已建成3座槽形梁桥。北京铁路枢纽双桥编组站，京秦线跨越京承线,二孔跨度为24m的单线槽形梁；京承线双怀段怀柔车站附近，跨越京丰公路,一孔跨度为20m的双线槽形梁桥；浙赣复线江西弋阳葛水河，跨度为25m+40m+25m的单线铁路连续槽形梁。

其实我们日常工作生活中，就有很多的槽型截面形式：地铁车站。我们可以十分明显的体会到上述有点在地铁中的体现。由于槽型截面有上述诸多优点，在未来的应用前景还是十分广泛的。比如说原来上海的地铁原来基本上是箱型截面，在其两个腹板的地方行驶双向地铁，但是现在想三号线等基本上都是采用槽型截面，个人感觉这种断面就是人性化的断面，在大城市中，地铁离居住区那么近，而采用这种断面可以减小噪音，那么对于提高市民的生活质量是大有好处的。

（四）箱型截面简支梁桥

众所周知，在阶段施工当中我们可以采用简支T梁这种形式，特别是在连续梁、悬臂梁等承受正负弯矩时多采用这种截面，因为它的上下底板可以承受较大

的压力，与我们的手里十分的吻合。还有在悬臂施工中为了减小施工中的内力，也要求我们减小梁体的自重，我们也经常采取这种形式。我问了一个研究生，他说这种截面形式的抗振性能也是比较好的。

在简支梁桥中，我们又是采取中形式，可以采用整体现浇的办法，或者在工厂预制好了之后运到施工现场。但是个人感觉如果将箱梁做成一个整体的话对起重机的要求一定很大，故又时我们可以采取小箱梁形式，他有箱梁的优点，抗弯能力得到保障，可且其整体性也还是可以的，所以我们采取小箱梁的形式。

个人感觉箱型截面可以更好的利用他的空间。如果箱型截面高度

足够大的话，那么我们可以充分利用箱子里面的空间。我们可以再箱子里面行驶汽车或者火车，而在箱子的顶部行驶汽车或者火车。这即所谓的双层桥面布置，在其他界面形式当中是很少能找不到这种桥面布置形式。这对于我们节约工程造价，减少桥梁占用的空间(特别是在城市当中)将会取得十分大的经济效益和社会效益。在城市当中可是寸土寸金的呀。我个人感觉只要桥梁的受力可行的话我们就可以采用这种截面形式，其还有一大优点就是风对行使在箱子里面的车子的影响比较小，这对于我们在风较大的时候的车辆抗风是十分有好处的。

但是对于利用箱型截面里面的空间，我们要处理好在支座地方设置的横隔板问题，我不知道这种问题现在没有解决掉，但是我个人还是持有上述观点，即使我们现在还没有解决掉这个问题，我相信随着科技水平的提高，我们一定可以实现这一目标的。

（五）简支钢桁架桥

为了进一步减小由于桥跨自重引起的内力，我们可以在挖空的基础上将桥进一步挖空，这种形式的桥梁，一般情况用混凝土是不行的了，应为混凝土的抗拉性能不是很好，所以一般采用钢材。这种类型我们把它叫做简支钢桁架桥。

这种结构具有结构形式简单，装拆都比较方便，现在的预制化水平比较高，在一些中小型桥梁中应用十分广泛。我国铁路桥梁当中简支钢桁架桥他的长度基本都是8m的倍数，这样便于装配化施工，加快施工的进度，节约施工的工期。

（六）京沪高铁

我觉得讲到中国铁路简支梁的话，就不得不谈到高铁了。这次中国投资了那么多的钱放在基础设施建设上面，其实有很大的一部分就是投资在高铁上面。所以我觉得有比较对京沪高铁做一点小小的介绍。

2008年4月18日9时05分，温家宝总理在京沪高速铁路开工典礼上宣布，历经十几年讨论、总投资2209.4亿元的京沪高速铁路全线开工，并为京沪高速铁路奠基。铁道部预计在2012年完成，到时候、人们乘坐京沪高速列车，从北京到上海只要5小时。京沪高速铁路是《中长期铁路网规划》中投资规模最大、

技术含量最高的一项工程，也是我国第一条具有世界先进水平的高速铁路,正线全长约1318公里，与既有京沪铁路的走向大体并行，全线为新建双线，设计时速350公里，初期运营时速300公里，最高车速度可达380公里。共设置21个客运车站。计划2011年年底投入运营，争取2011年6月建成通车。

桥梁长度约1140km，占正线长度86.5%；全线铺设无砟正线约1268公里，占线路长度的96.2%。有砟轨道正线约50公里，占线路长度的3.8%。全线用地总计5000km2（不包括北京南站、北京动车段、大胜关桥及相关工程）。

京沪铁路京沪高速铁路全线实现道口的全立交和线路的全封闭。既方便沿线群众、车辆通行，又可确保高速列车运行安全。全线优先采用以桥代路方式，最大限度节约东部地区十分宝贵的土地资源。

京沪高铁的建设对于我们桥梁建设提出了更高的要求，由于我们的高速铁路，速度比较快，那么对于行车的舒适性提出了更高的要求。对地基的沉降的控制要求也是比较高的。可能较少采用简支梁的形式，但是还是有些桥梁使用到了，比如说从丹阳——昆山试验段，全长164km。常州——昆山软土分布较广，除少数特殊跨度外，大量采用32m箱梁结构。这种桥型对于地基的要求是比较低的。

说老实话，对于京沪的了解我真的还不是很多，就是从老师那里了解一点。

（七）从其他的角度来看待我国铁路桥梁的形式

从施工工艺来看，我们可以将简支T梁桥分为整体现浇施工和吊装施工，这点其实在桥面T梁中多多少少也提到过。现浇施工可能整体型可以得到很好的保障，但是由于施工条件的限制，还有施工人员的专业素质等因素的存在，导致我们的现浇简支梁的质量得不到很好的保证。目前使用较多的还是简支梁的吊装，这样施工速度较快，节省人力，而且由于预制段式在工厂里，其质量就可以得到保证。

从是否是使用预应力的角度，我们的简支T梁就可以分为预应力混凝土简支和普通混凝土简支T梁。普通混凝土的跨度比使用预应力的简支梁桥要小，其可以做到30m左右吧，但是目前预应力简支梁桥

国内有做到七八十多米的了。而且预应力的采用充分的利用高强混凝土和高强钢筋的。

从使用的材料来看，有钢桥、混凝土桥和组合结构之分。目前国内大部分铁路或者公路简支梁桥都是采用混凝土，这种材料比较便宜，而且国内有一批施工强劲的队伍，对于这方面的把握还是很准的。钢桥的才来说比较好，用钢桥可以做更大跨径的梁桥，但是其价格不菲，而且施工工艺的要求比较高，特别是焊接工艺的要求。还有其后期维护还是一个大的问题。钢材的耐久性没有混凝土那么好，由于钢材暴露在空气当中，而且我们桥梁的使用环境一般比较恶劣，我们在使用的过程中要十分注意桥梁的防腐，以防止其生锈。组合结构如果细分的话又会有多种形式，钢与混凝土的组合，桁架与混凝土的组合等。它可以说是充分的利用了钢与混凝土两种材料的性能，利用的混凝土良好的抗压性能和钢材的良好抗压性能。不过在施工的过程中我个人感觉要十分注重剪力连接件的施工，通过

它传递剪力，我们的组合结构才可以更好的抗弯。如果我们在这个节点上处理不好的话，那么我们的整座桥极有可能宣告失败。其实还有桁架与混凝土的组合，比如说青马大桥就是这样的，他这样的来的话，下面的空间也可以利用的，也就是说可以不在同一个截面上行车。这对于我们充分合理利用空间是大有好处的。

二、我国铁路简支梁桥发展趋势 （一）更广泛采用变截面形式

目前我们的简支梁一般都是等截面的，这样是比较好的去施工，但是个人感觉这对我们节省材料，建设节约型社会是不利的。所以我个人感觉随着社会的进步，科技水平的发展，未来我们可能在机械化水平更高的前提下，我们对于一些复杂的断面形式也可以更方便的施工，那么我们从节约成本的角度也会采取变截面的形式而不会采取等截面的形式。我想这也是我们社会进步的标志吧。

当然这个需要科技水平做后盾，在现阶段肯定还是等截面形式的桥梁比较多些。其实一个很好的变截面形式就是鱼腹式，它在一些工程上用的还是比较好。鱼腹式截面在简支梁桥当中也有一些运用。个

别大跨径预应力简支梁桥中，使用该种桥型主要是为了减小自重，做成鱼腹式的截面从受力角度来说更符合我们的简支梁桥的受力特点。

有可能在可以预见的将来上述情况还是不会发生的，还是目前预制成为8m 的倍数的。但是我个人从站在历史的角度出发，还是比较认同我的观点的。

还有一点值得说明，鉴于槽型截面的有这么的优点，我想今后我国将会大范围推广的。这也是我国铁路桥梁的一大发展趋势的。当然关于槽型截面的研究还要进一步的深入

（二）预制化水平会进一步提高

我想今后的发展趋势还是大范围的采用工厂预制，标准化施工，之后再运输到实际的造桥的地方，这样对于节省我们的工期，节约我们的人力资源也是大有好处的。也许有人会说，中国的劳动力便宜，我想这只是目前的情况，随着我国社会经济的发展，人们生活水平的提高，我们劳动者都想着体面的劳动，体面的工作，还有我们社会保障系统的完善，人们不会喜欢工作条件那么差的话，我们的劳动力价格也势必升高，那么到时候我们为了节约资金，降低造价，我们势必将会更加机械化施工的方法来节约造价。所以现阶段我们还是要有这种概念，我们要掌握机械技术，将来随着科技水平的提高，我们采取这样的方法来施工时便宜的。

我觉得我国今后的发展方向会改变现在的桥梁专业的劳动密集型现状。原来听过范老师的报告，说国外发达国家的预制化水平很高，基本几个工人操纵机器就可以完成大部分桥梁的施工。而且桥梁通过预制化道路，在工厂里面可以更好的控制好施工质量，其养护条件、监控措施都比现场施工的要好。

（三）新材料、新工艺、新设备的使用

社会是不断向前进步的，历史也是不断向前发展的；科技水平也是不断提高的。更多的新材料、新工艺、新设备将会使用到桥梁上来。历史前进的步伐也证明了这点。

桥梁设计必须积极采用新结构、新设备、新材料和新工艺，认真学习国外的先进技术认真学习，从分利用国际最新科学技术成就，把

学习外国和自己独创结合起来。只有这样才能更好的贯彻适用、安全、经济和美学的原则，提高我国桥梁建设水平，赶上甚至超过世界先进水平。

比如说在预应力工艺还没有出来之前我们的桥梁的跨径是十分小的，也就四几十米吧，使用预应力技术之后，一大批大跨度的桥梁应运而生，其跨度可以达到七八十米。有了预应力技术之后，我们对钢筋又提出了更高的要求，抗拉强度几百兆帕的不能满足工程上的要求，特别桥梁工程上的要求，因为预应力损失还是比较大的。我们需要预应力筋的张拉控制应力更高，这对我们的材料提出了更高的要求，所以随着材料科学的进步，高强钢筋逐渐应用在桥梁工程上使用。当然还有高强混凝土的诞生。

我们的桥梁的研究还应和其他的学科相结合。比如说计算机技术、材料科学、航空技术等。在这些学科取得的成就积极的应用到我们的桥梁工程上来。通过与他们广泛的联系，这样能够避免我们的桥梁工作者少走弯路。

（四）可能会更加关注桥梁美学

其实，随着人们生活水平的提高，无论是那种桥型：简支梁、连续梁、悬臂梁、乃至悬索桥、斜拉桥，人们对于桥梁造型、美学的要求可能也会越来越高。要求我们造出来的桥梁更加“美”，使人看起来更加“爽”。达到这种效果才符合未来人们对高品质生活、高品位生活的要求。

美，主要表现在选型和谐与良好的比例，并具有秩序感和韵律感，过多的重复会导致单调。但是我们的桥梁最好还是在满足功能的要求下，要求选用最佳的截面形式——纯正、清爽、稳定。质量服从于美，美从属与质量。我们在造桥的时候也要重视与环境的协调。材料的选择，表面的质感，特别是色彩的运用起着十分重要的作用。美学在我们设计的过程当中一般只占用很少的时间，而对于设计的最终结果却是决定性的。

所以对我们桥梁工作者提出了更高的要求。我们在保证结构安全的前提下，还要十分主用对桥梁美学的控制，让我们造出来的桥梁为

我们壮丽的山川和繁华的而城市锦上添花。

（五）检测与加固、健康检测技术的发展技术

通过对目前我国铁路既有线简支梁桥在铁路提速中出现的主要问题及其原因进行分析,发现主要是由简支梁桥横向刚度不足所致,并对目前简支梁桥的加

固方法进行了介绍;在此基础上对今后我国高速铁路建设中简支梁桥的截面形式和结构形式提出了一些建议，有益于今后高速铁路桥梁建设。

我国近阶段火车提速，还有新建的高铁，包括京沪高铁、沪宁高铁等。这些对于方便广大人民的生活提到了很好的帮助，但是对我们的桥梁当然包括简支梁桥提出了更高的要求。原来我们国家造的那些简支梁桥也多多少少会有这样或者那样的问题。这些桥梁如果按照现有的状况可能不会达到设计寿命的，就会出现这样那样的问题，对于我们桥梁的安全提出了艰巨的挑战。那么我们的检测与加固技术，还有健康与检测技术在未来几十年力将会是十分火爆的。

对于简支梁的检测与加固可能会比较的简单，毕竟其构造也不是很复杂，但是这项工作还是要有的，不然的话，将会出大问题的。对于我们的人民安危还有社会的安定将会是有百害而无一益的。

我国铁路简支梁桥的类型及发展趋势，整体上来说，应该和我们的公路桥梁没有什么大的不同。截面形式可能在铁路桥梁当中槽型的形式使用的相对较多些，这主要是槽型在火车运行的过程中体现出来的有点决定的。还有如果是装配式的话，现在我们铁路桥梁其预制的长度基本是8m的倍数吧，但是我觉得随着管理水平的提高，今后应该是该用多少就用多少吧，还有我们的铁路桥梁的桥宽可能比实际公路桥梁要小吧，特别是与城市公路当中的桥梁想比较。

从大致的发展要求来看的话，我们未来无论是公路桥梁还是铁路桥梁都将会与科技结合的越来越紧密，以减少劳动力、节约材料的角度来说，我们的截面形式将会更加接近于体系的受力特点和构造要求。

施工流程也会更加科学，不会像现在的“人海战术”一样，那么多的人在一起施工，但是要达到这些目标并不是一下子能够改变的，

这有待于我们国家的进一步发展，有待于我们社会保障体系的进一步完善，那么在权衡一些因素之后我们的施工单位才会有这种需求，才会改变目前的现状。当然我并不是完全反对现在的所谓“”人海战术的，毕竟在近阶段对于促进我国农民工的就业还是大有好处的，对于节约单位的施工成本还是有一定得好处的。

总而言之，科技改变生活，科技改变一切。我相信科技在不久的将来也会改变我们的桥梁在规划、设计、施工、运营、维护、检测加固、推倒的全寿命过程。当然这一切的一切都有待我们桥梁工作者的努力。