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悬臂梁桥

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悬臂梁桥

悬臂梁桥指的是以一端或两端向外自由悬出的简支梁作为上部结构主要承重构件的梁桥。悬臂梁桥可分为单悬臂梁桥、双悬臂梁桥、多孔悬臂梁桥、带挂孔的 T 形悬臂梁桥等多种形式。在工程上最常用的悬臂梁桥是单悬臂梁桥、双悬臂梁桥两种。

介绍

悬臂梁桥有单悬臂梁和双悬臂梁两种。单悬臂梁是简支梁的一端从支点伸出以支承一孔吊梁的体系。双悬臂梁是简支梁的两端从支点伸出形成两个悬臂的体系。其构造比较复杂、行车不够平顺，目前已较少采用。

悬臂梁桥一般为静定结构，结构内力不受地基变形影响，对基础要求较低。

悬臂梁桥虽然在力学性能上优于简支梁桥，可适用于更大跨径的桥梁方案，但由于悬臂梁桥的某些区段同时存在正、负弯矩，无论采用何种主梁截面形式，其构造较为复杂；而且跨径增大以后，梁体重量快速增加，不易采用装配式施工，往往要在费用昂贵、速度缓慢的支架上现浇。

结构特点

将简支梁的梁体加长，并越过支点就成为悬臂梁，在工程上也称为伸臂梁，习惯把悬臂梁的主跨称为锚跨，而伸出有悬臂的孔跨称为悬臂跨。悬臂体系梁桥一般至少有三孔，除了悬臂梁以外，还可以设置支撑于悬臂梁牛腿上的挂梁，以实现更大的桥梁跨径。单孔双悬臂梁桥的中孔为锚固孔，两侧伸出的悬臂直接与路堤衔接，可以省去两个桥台，但需要在悬臂端部设置钢筋混凝土的桥头搭板，以利于行车舒适。单孔双悬臂梁桥多用于跨线桥，中孔的长度由桥下净空要求确定，我国应用较少，一般采用无桥台斜腿刚构桥替代。

带挂梁的三跨单悬臂梁桥，常用于在跨越城市河道的桥梁中，其边孔为锚孔，边跨可以做得比较小。悬臂梁桥一般为静定结构，其内力不受基础不均匀沉降、温度变化等因素的影响。在多孔桥中，在墩上只需要设置一个支座，从而相应地减小了桥墩的尺寸，也节省了基础工程的材料用量。悬臂梁桥尽管在受力上比简支梁合理，可以适应更大跨越能力的需要，但其正弯矩和负弯矩区段范围内往往构造较复杂，给设计和施工均带来很大麻烦。工程实践证明，如果采用钢筋混凝土结构，在负弯矩区段还将不可避免地出现开裂现象，严重影响工程的使用寿命。预应力混凝土悬臂梁桥，虽然可以避免开裂的危险，并可以采用悬臂法施工，但施工中必须采取临时固结措施。由于悬臂梁端与挂梁衔接处的挠曲线会产生不利于行车的折点，在行车舒适方面不如连续梁平顺，但比简支梁稍好一些。除了是静定结构之外，悬臂梁桥的其他优点不太明显，因此应用范围不广。

立面布设

双悬臂梁桥

某工程中为三孔混凝土双悬臂梁桥其中孔跨由桥下的行车净空要求确定。当主梁采用 T 形梁截面时，由于中支点处 T 形梁下缘的受压面积比较小，所以其悬臂长度不宜过长，一般为中跨长度的 0.3～0.4 倍。当主梁采用箱形截面时，为了使中跨跨中的最大正弯矩和支座最大负弯矩的绝对值大致相等，以充分发挥材料的受压作用，悬臂长度可适当加大，但最大不能超过中跨长度的 0.5 倍，尤其是当它用做行车的桥梁时，悬臂过长会使活载挠度增大，跳车现象加剧，使桥与路堤的连接构造遭受破坏。

跨河悬臂梁桥

跨河的单孔悬臂梁桥及多孔悬臂梁桥的主孔跨径，在通常情况下决定于桥下通航的净空，或与边孔一起由河床泄洪、地形和地质等条件综合考虑进行选定。当不受上述条件限制时，就可按照梁的弯矩包络图面积为最小的原则，来确定边孔与中孔跨径的划分，以达到节省材料的目的。跨河多跨悬臂梁桥通常设计成中跨跨径相同，两侧边跨跨径稍小的立面布置形式。两个悬臂一般设计成相同的尺寸，其挂梁的高度约为长度的 1/21～1/20。在特殊情况下，如果需要进一步减小锚孔的跨径时，应考虑活载作用在中孔时锚孔边支点可能出现负反力的情况，为此应采取加设平衡重物或设置拉力支座等特殊措施。在一般情况下，当跨径超过 50～60m 时，由于钢筋混凝土悬臂梁桥已不再适用，往往要采用预应力混凝土结构。这两种悬臂梁桥在立面布置上的主要差别在于：预应力混凝土悬臂梁桥的悬臂长度可以更长，并且由于预应力混凝土全截面受力，其梁高也可以更低些。

未来展望

随着我国社会经济的不断发展，桥梁建设进入高速发展时期，当今的道路和桥梁的建设投资规模越来越大，相关施工技术水平要求越来越高，结构复杂程度逐渐加深。科学合理的技术方案，不仅能够确保工程质量，还可以提高经济效益。桥梁工程中简支梁桥是应用广泛的结构形式之一，是建桥实践中受力和构造最简单的桥型。跨度较大的桥梁，跨中恒载弯矩和活载弯矩明显增大，导致梁的截面尺寸和自重显著增加，不但耗费大量材料，不经济，而且会造成施工困难。因此，研究减小桥梁跨中弯矩体系，是桥梁设计中值得探讨的重要问题。悬臂梁桥的内力不受基础不均匀沉降等附加变形的影响，由于布置伸臂梁，它一方面减少了附属部分梁的跨度，另一方面使得伸臂上的荷载对简支部分产生负弯矩，从而抵消桥梁跨中荷载产生的正弯矩。为使悬臂梁桥的最大弯矩值减小，需确定伸臂梁中铰的最佳位置，当梁的最大正负弯矩值的绝对值相等时，可获得最佳的经济效益。

工程实践证明，简支梁桥具有构造简单、预制方便、安装容易等特点，在桥梁建设中得到广泛应用。然而，随着桥梁跨径的逐渐增大，简支体系桥梁的跨中弯矩和活载弯矩迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显然增加，这样不但因材料用量大而工程造价高，而且给构件制作、运输、吊装和安装造成很大困难。因此，对于悬臂和连续体系梁桥的设计，必须引起足够的重视。