美丽的桥梁欣赏
西班牙埃尔克斯高架桥
随着城市规模的扩大，人流和车流量迅速扩大。为了保证城市交通快速、安全、顺畅，道路宽度也在不断扩大，因此桥梁的宽度也在不断增加。
随着宽跨比B/L的增加，桥梁上的力慢慢地从梁上的力转变为板上的力。相应的结构布局、设计方法、计算方法、施工工艺都有相应的要求。
钢结构桥梁，尤其是钢桥面，一直受到很多设计师的质疑和放弃。钢桥面板路面耐久性和钢桥面板疲劳耐久性问题一直存在，至今尚未得到彻底解决。然而，钢桥面钢桥是大跨度桥梁的首选。很多情况下不得不使用钢桥，因为钢桥的轻质性降低了恒载效应，增加了纵横跨能力，这是目前其他材料无法替代的；
对于宽桥，横向也是受力梁。当桥梁宽到一定程度时，横向材料的自重效应和活荷载的侧向应力要求也要求采用钢桥面钢桥。
本文主要讲解宽钢桥的钢桥面设计和结构。
正交异性钢桥面板（仰视）
1. 宽桥传统解决方案
① 取景
上层结构和下层结构独立设置，简单明了，但下层结构过多、杂乱。
传统框架设计
为了节省成本，早期修建的桥梁太小，通航孔也太小，无法满足交通需要。两侧新建桥梁，孔相对布置，通航孔跨度适应通航要求。
两侧新建大跨斜拉桥
②路线上下分离，上部整体或分割，下部共享
采用空间立交分隔主要用于拥挤的改扩建工程，以减少占地面积。下部结构简单，上部结构复杂，需要增加引桥长度。
常规双层
日本典型的双层
双层桁架
双层钢桁架组合梁
公路双层
公路、铁路双层
③结构整体路线布置在同一层
侧向力所需的高度必须与纵向方向一致。
无机+公路+铁路同层（一体箱）
同层无机+公路+铁路（分体箱）
公路+铁路同层（分体箱）
2、正交异性钢桥面板
为了使结构跨度实现飞跃，需要采用更轻的材料，在保证刚度的同时满足强度、稳定性和疲劳要求。钢桥面板是一种可以想到的天然材料。钢桥面板需要正交加劲肋来增强其刚度。交叉各向异性板的结构方程为：
正交各向异性板结构方程
正交异性钢桥面板的几个特点：
1、提供轮载所需的平面载体。飞机载体采用纵向和横向加强筋加强，保证局部刚度要求；
2、钢桥面板一种构件多种用途：
(1)钢桥面是主梁系统的组成部分，参与第一系统的受力；
(2)钢桥面为横向受力构件上翼板，第二系统承受横向力；
(3)钢桥面为直接承受轮载纵向加劲肋的上翼板，第二系统承受纵向力；
(4)对于桁架梁中的板桁架或箱形桁架钢桥面板，桥面系统提供加劲板平行联轴器，不需要附加上、下平行联轴器。
3、由于一个构件有多种用途，钢桥面板重量极轻；
4、由于一个构件有多种用途，构件的加强筋纵横交错，焊接各种开口，造成各种应力集中，原有的结构缺陷导致容易疲劳破坏。然而，钢桥面板的局部疲劳裂纹并不意味着立即整体失效。由于各种交错焊接和高静力测定次数，桥面局部开裂会影响耐久性，但仍可在有裂纹的情况下使用。
具有纵横交错组件的正交异性钢桥面板
钢桥面板是大跨度桥梁的首选桥面材料。钢桥面板必须符合纵向和横向加劲。因此，钢桥面的力传递系统结合构件布置，具有横向力流和纵向力流的传递。
梁桥：侧向力由纵向腹板间距和悬臂长度控制，侧向力由跨中控制。
梁桥钢桥面
斜拉悬挂分体式主梁，梁上斜拉索横向间距63m，吊索横向间距27.5m。
斜拉悬挂配合系统
横向力流：决定横梁的高度，纵向力流：决定主梁的高度。
最好的连接方法是具有相同的垂直和水平应力水平。通常，钢结构的主梁需要辅以桁架、拱（带柱、吊杆）、索塔（带斜拉索）、主索（带吊杆）。宽桥面上梁的受力是匹配的。
3、整体设计案例（单层）
①铁路2号线-钢桁架拱
采用两根主桁架，中心距15m。采用具有密集横肋的钢桥面系统。桥面不与主桁弦杆连接。横梁位置设置K型拉压杆，保证横梁面外力。横梁支撑两侧箱形纵梁，纵梁支撑中间横肋。横向肋支撑U肋，弦杆返回到以拉力和压力为主要受力的桁架模式。
总体结构图
真实图片
②轨道交通4号线1-钢桁架拱
采用3主桁架布置，中心距14m。采用板桁架结构，钢桥面系统，具有密集的横肋。桥面梁横肋布置在同一高度。纵向每隔2.75m设置横向肋。轨道下方设置小型结构纵梁，增强局部刚度。采用三片式主桁架结构，横梁高度能更好地配合下弦杆。由于桥面与下弦延长肢连接，横梁面外力得到保证，整体性较好。
总体结构图
③轨道交通4号线2-柔性拱加筋钢桁架
节点梁设计较高，通过强桁架交叉连接设置中心刚性吊架，减少梁的跨度。横梁支撑8根纵梁，纵梁支撑跨间小横肋。小横肋支撑倒T型纵肋，保证第二系统；
桥面受力体系与纵横梁钢桥面体系接近。由于横肋，弦杆是拉弯或压弯构件。由于大纵梁的布置，下弦杆的弯曲效应明显小于密排横肋桥面体系。 I型直腹杆配有K撑，减少面外力。
总体结构图
真实图片
④ 铁路4号线3变高度钢桁架
节点梁设计为增加高度，并通过强桁架交叉连接设置中心刚性吊架，以减少梁的跨度。横梁支撑8根纵梁，纵梁支撑跨间横肋，横梁支撑倒T型肋纵肋，保证第二系统；
桥面受力体系与纵横梁钢桥面体系接近。由于横肋，弦杆是拉弯或压弯构件。由于大纵梁的布置，下弦杆的弯曲效应明显小于密排横肋桥面体系。 I型直腹杆配有K撑，减少面外力。
总体结构图
真实图片
⑤六车道公路-钢桁架拱
采用2主桁架布置，中心距24m。为了减少横肋计算跨度，采用纵横梁+小横肋板桁架结构。节点梁设计为加高。横梁支撑6根纵梁，纵梁支撑小横筋，横筋支撑U筋，保证第二系统的受力。 。
总体结构图
真实图片
⑥8车道高速公路-可变高度钢桁架
采用两片式主桁架结构，主桁架外侧设置人行道和非机动车道。主桁架中心距33.7m，采用纵横梁及小横肋的钢桥面板设计。横梁采用箱形截面设计，并增加高度。横梁支撑8根纵梁，纵梁支撑小横肋。第二系统U肋为3.45m，横梁为肋支撑U肋保证了第二系统；
由于纵梁的设置，横肋的材料大大减少，弦杆的弯曲作用大大降低，但对横梁的受力要求却增加了。
总体结构图
真实图片
⑦8车道公路-钢桁架拱1
采用2片式主桁架结构。人行道设置在主桁架外侧。它采用密集的交叉肋甲板系统。横梁跨度为8车道宽。主桁架中心距37m。横梁、横肋的设计相对受控。采用可变高度设计和U型肋。第二系统3m，横肋支撑U肋，保证第二系统；
2、主桁架结构的宽桥纵向跨度较小时，横向方向相对受控。由于横肋排列密集，弦杆的弯曲作用明显。
总体结构图
真实图片
⑧八车道公路-钢桁架拱2
采用三片式主桁架结构。人行道设置在主桁架外侧。横梁跨度只有4车道宽。采用密集横肋桥面系统。横梁和横肋设计成等高。横梁横肋和弦杆高度相等。十字肋支撑 U型肋保证第二系统；
3、主桁架结构施工安装难度较大。梁上的应力不受控制。弦杆是拉伸弯曲和压缩弯曲构件。由于横肋密集，弦杆的弯曲效果明显。三道拱肋对公路的能见度有影响。 。
总体结构图
真实图片
4、整体设计案例（双层）
① 上层4线铁路+下层6车道公路——公路/铁拱桥
采用两片式拱肋结构，拱墩加固。拱肋横向中心距28.5m。
铁路桥上部桥面采用钢桥面设计，设有纵梁、横梁和小横肋。横梁采用可变高度设计。横梁支撑8根纵梁，纵梁支撑小横肋。第二系统U型筋3m，保证第二系统；
下桥面采用工字形侧主梁和密排横肋钢桥面板，横梁与横梁设计为等高。
总体结构图
真实图片
②上层6车道+下层4车道——公路钢桁架悬索桥
上层为6车道高速公路，下层为4车道高速公路+非机动车道，为双层钢桁架悬索桥。采用2片式主桁架结构，桁架高度10m，交叉长度9m。主桁架横向中心距28m。
上下层均采用密集横肋钢桥面体系，横梁、横肋等高布置；横梁、横肋的跨中高度约为2m，为跨度的1/14。
总体结构图
真实图片
③ 上层6车道公路+下层4线铁路——公路/铁钢桁架斜拉桥
下层有铁路4线，上层有公路6车道，布置3个主桁架。
上层采用桁架交叉连接+倒T形组合梁。组合梁支撑8根纵梁，纵梁支撑0.8~1.06m高的横肋，横肋支撑U肋；
在下桥面纵梁系统中，较大的铁路活荷载使下弦杆恢复到桁架的受力性能，但又增加了梁面外的受力，因此纵梁每隔一段时间就会断开。其他部分。下层无横肋。横梁受力较大，对直腹杆的面外力要求较高。安装K形拉杆是为了减少直腹杆的面外力。下层需配备下平行接头，以保证下弦系统的完整性。
总体结构图
真实图片
④ 上层6车道公路+下层4线铁路-公路/铁钢桁架斜拉桥
下层有铁路4线，上层有公路6车道，布置3个主桁架。
上层采用板桁架桥面，密集横肋钢桥面，横梁与横梁同高布置，桁架水平连接+倒T型组合横梁，十字横梁横肋支撑U型肋；
下桥面采用箱形桁架桥面。由于跨度较大，箱桁架下层增加了主梁轴压所需的受力面积。同时箱桁架桥面横梁底板相互连接，横梁底板受力面积较大。
总体结构图
真实图片
⑤ 上层6车道高速公路+下层4线铁路——公铁柔性拱钢桁架梁
下层有铁路4线，上层有公路6车道，布置3个主桁架。
上层采用板桁架桥面，桁架水平连接+倒T型组合梁，梁的横肋支撑U肋；
下桥面采用密集横肋钢桥面板系统。由于主桁为3个，横梁跨度为2线铁路，采用等高倒T型横梁横肋，在满足应力的同时，可以更好的配合下弦高度。
总体结构图
真实图片
⑥ 上层4车道高速公路+下层2线轻轨——高速公路/铁钢桁架
下层为2线轻轨+4车道高速公路，上层为6车道高速公路，布置2个主桁架，中心距35m。上层采用板桁架桥面，桁架横向连接+倒T型组合梁，组合梁支撑纵梁，纵梁支撑横肋，横肋支撑U肋；
下甲板采用纵梁、小横肋的钢甲板系统。由于有两个主桁架，下梁的应力相对受到控制。采用箱梁梁支撑9根纵梁。纵梁支撑小横肋，横肋支撑U型肋板桁架结构。
总体结构图
⑦ 上层4车道高速公路+下层2线轻轨——高速公路/铁钢桁架斜拉桥
下层为2线轻轨+4车道高速公路，上层为6车道高速公路，布置2个主桁架，中心距35m。
上层采用板桁架桥面，桁架横向连接+倒T型组合梁，组合梁支撑纵梁，纵梁支撑横肋，横肋支撑U肋；
下桥面采用箱形桁架桥面。由于跨度较大钢结构桥梁，箱形桁架下层增加了主梁轴压所需的受力面积。
总体结构图
⑧上层8车道高速公路+下层2线轻轨——公路/铁路刚性悬索-钢筋桁架
下层为2线轻轨+两侧慢性系统，上层为8车道高速公路，布置2个主桁架，中心距36.8m。
上层采用密排横肋桁架桥面，横梁与横肋等高布置。在节点位置设置斜拉杆和竖向支撑，以减少上下梁的跨度。支柱位置设置纵梁，辅助横肋受力；
下桥面采用纵横梁钢桥面+小横肋。节点梁设计得更高。横梁支撑纵梁，纵梁支撑小横肋，横肋支撑板肋。
总体结构图
效果图和施工图
⑨ 上层8车道公路+下层4线铁路——公路/铁钢桁架斜拉桥
下层有4条铁路，上层有8条公路。采用2个主桁架布置，中心距35m。
下桥面采用箱形桁架桥面。由于塔身较短，箱桁桥下桥面增加了主梁轴压所需的受压面积。箱桁架桥面横梁底板连接，横梁底板受力面积较大。同时，坚固的下甲板箱形梁上设有斜撑，以支撑上梁。
上层采用密排横肋板桁架桥面钢结构桥梁，带纵梁。节点位置采用竖向支撑，以减少上梁的跨度。支撑处设置纵梁，辅助横肋受力；
总体结构图
真实图片
⑩ 上层6车道公路+下层2线铁路——公路/铁钢桁架斜拉桥
下层有2线铁路，上层有6车道高速公路，主桁架2座。采用斜桁架布置是为了减少下层铁路梁的跨度，同时减少下层桥面的浪费，牺牲了结构和制造的便利性。下层中心距16m。上层中心距27.5m。
下层密布横肋和桁架结构，梁、肋设置相同高度。
上层采用板桁架桥面，桁架水平连接，倒T形组合梁。组合梁支撑6根纵梁，纵梁支撑横筋，横筋支撑U筋；
总体结构图
真实图片
⑪ 上层6车道高速公路+下层2线铁路——公路/铁钢桁架吊桥
下层有2条铁路，上层有8车道公路。采用2个主桁架布置，中心距17m。
下桥面采用钢板桁架、纵梁密布横肋的钢桥面。钢轨下方设置四根纵梁。节点位置采用底板带孔的箱形梁。横向肋与梁的高度相同。
上层采用密排横肋桁架桥面，节点位置设有斜拉杆支撑悬臂位置纵梁，纵梁支撑中间横肋，减少悬臂受力；
总体结构图
⑫上层8车道高速公路+下层预留BRT-钢桁架拱
上层有8车道公路桥面，下层预留BRT车道。布置三主桁，每两主梁横向中心距18.1m。
上桥面采用密桁横肋钢桥面。横肋与横梁高度相同，每隔3m设置一根横肋。
下层采用分离式桥面，节点处设置节点梁。预留车道采用正交异性钢板梁通过支撑设置在节点梁上方，不参与下弦整体受力，下弦设置下平行连接；
总体结构图
⑬上层8车道高速公路+下层2线铁路-钢桁架拱
下层有2条铁路，上层有8车道公路。采用2个主桁架布置，中心距18m。
下桥面采用密桁横肋钢桥面。钢轨下方设置四根小纵梁。桥面参与弦杆承受整体受力。
上层采用密排横肋桁架桥面，节点位置设有斜拉杆支撑悬臂位置纵梁，纵梁支撑中间横肋，减少悬臂受力；
总体结构图
⑭上层8车道高速公路+下层4线铁路-公路/铁钢桁架吊桥
下层有4条铁路，上层有8条公路。采用2个主桁架布置，中心距30m。
下桥面采用纵横梁+小横肋桁架桥面，节点处采用箱形梁，纵梁采用箱形截面，箱形纵横梁底板为打开。
上层采用密集横肋钢桥面，横梁与横肋同高布置，节点位置采用底板开孔的箱形横梁截面；
总体结构图
真实图片
5. 总结
对于大跨度宽桥来说，大部分桥梁材料类型仍然是钢桥，因此仍然是钢结构的问题。
钢桥面板需要纵向和横向加劲。甲板载荷首先通过纵肋传递至横隔板（横梁、横肋），然后由横隔板横向传递，最后通过纵梁纵向传递。
当梁高达到一定程度时，用钢桁架代替钢箱是自然的选择。而且，钢桁架是一种利用平坦空间生成两个交通面的结构体系。钢桁架构件和横梁的高度需要匹配：
1）纵向力决定钢桁架构件的高度，纵向所需构件的高度由桁架高度和弦杆综合确定。
2）侧向力决定侧向构件的高度。对于钢桁架结构，主梁的横向间距是控制横向构件高度的决定性因素。
3）对于横肋密集的钢桥面板，横向构件一般最好采用倒T形截面，易于制造和安装，受力基本合理。为了控制第二系统，横肋间距最好控制在3m左右，常规控制在2.5~3m。对于3m左右的密集横肋系统（横肋车辆荷载纵向影响线的长度），横肋所需高度一般控制在1/13~1/15，横肋与横梁布置在同一高度；
4）桥面过宽时，为减少横肋受力面积，可设置横向间距3.5m左右的纵梁。然而，梁的负担更大。所需梁的高度一般为1/8至1/11，节点高度一般为1/8至1/11。横梁支撑中纵梁，纵梁支撑小横肋。横向肋骨的材料减少了，同时，和弦的弯曲也会减少；
5）对于铁路桥甲板，轨道是固定的，对驾驶可见性几乎没有影响。中间拉杆可以与桁架交叉连接结合，以减少铁路梁的跨度。公路桥梁配备了车道中间拉杆，可见度和被击中风险较差。大的。
6）使用板桁架作为宽桥是一种合理的方法。桥甲板系统的纵向区域用于承受主桁架和弦的纵向力，从而降低了长跨桥桥甲板的和弦的大小和厚度。同时，板桁架确保了横梁成分的平面外观。在允许范围内。
7）必要时，可以使用盒状梁来增加节点梁的平面内和平面外弯曲功能，同时增加扭转刚度。与倒T形光束相比，它增加了制造和安装的困难。
8）梁可以在局部更高，牺牲结构高度。
9）对于钢桁架钢桥甲板结构，最好的方法是通过杆的设置匹配横向构件和和弦的应力和结构。
