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浅谈桥梁结构
刖言：
“设计桥梁可有多种结构形式选择：石料和混凝土梁式桥只能跨越小河；若 以受压的拱圈代替受弯的梁，拱桥就能跨越大河和峡谷；若采用钢桁架可建造重 载铁路大桥；若采用主承载结构受拉的斜拉桥和悬索桥，不仅轻巧美观，而且是 飞越大江和海峡特大跨度桥梁的优选形式。”
桥梁，一个我们大家都再熟悉不过的字眼，她在我们的日常生活中的作用是 非常重要的。我国的桥梁建筑史非常久远，我国的四大古桥——广东的广济桥（湘 子桥）、河北的赵州桥、北京的卢沟桥及福建的洛阳桥，其中的赵州桥是我们土 木人一直引以为傲的。到了现代，胶州湾跨海大桥、杭州湾跨海大桥，还有正在 建设中的港珠澳大桥，一个又一个“奇迹被我们创造。通过半个学期的结构 力学的学习，我对桥梁结构也有了一些认识，虽然不是很全面，也不是很深刻， 但是这是我这半学期的很大的收获！
一、梁式桥
梁式桥是一种在竖向移动荷载作用下无水平反力的结构体系，它与建筑工程 中的梁类似。梁式桥的上部结构在铅垂荷载作用下，支点只产生竖向反力，支座 反力较大，桥的跨中处截面弯矩很大。所以由于这种特性，梁式桥的跨度有限。 但是梁式桥的结构简单，制造和架设均比较方便，所以它的使用还是比较广泛的。 此外，由于制造梁式桥的材料多为石料与混凝土，随跨度的增加其自重的增加也 比较显著。因此梁式桥广泛用于中、小跨径桥梁中。
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由剪力图我们可以看出，支座处剪力最大，随着跨度增加剪力也会增加，因 此梁式桥对于支座的要求很高。由弯矩图我们可以看出，在桥的跨中点处，桥的 弯矩最大；而且，随着跨度的增大，桥的内力也会急剧增大，混凝土的抗弯能力 很低，较难满足强度要求。而且，研究弯曲正应力时，桥截面的上下端会产生最 大拉、压应力，而截面中性轴处应力为零，如下图所示。所以，当满足最大拉、
压应力要求时，材料的性能没有完全发挥，一定程度上造成了材料的浪费，不符
合经济的原则。
所以，由于这种受力特点，梁式桥比较广泛应用
于小跨度的桥梁工程中。
二、拱桥
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拱式结构在房屋建筑、桥梁工程中经常采用。从几何构造上讲，拱式结构 可以分为无多余约束的三钗拱和无多余约束的两钗拱和无钗拱。拱式结构的基本 静力特征是：在竖向荷载作用下，能产生水平推力。水平推力将大大抵消由荷载 产生的弯矩。因此，与同跨径的梁式桥相比，拱桥的弯矩、剪力和变形却要小得 多，而且桥身以受压为主。如下图所示，在相同的跨度、相同的荷载作用下，简 ,而三皎拱由于水平推力的作用，最大弯矩下降为
o并且三钗拱弯矩与剪力较小，内力主要是轴力且为压力，可以充分发
挥钢筋混凝土的力学性能。
拱式结构的静力特征，决定了与梁相比用材节省，自重减轻，并且可有较大 的跨度。由于拱体主要承受轴向压力，故可利用砖、石、混凝土等抗压性能好而 又相对廉价的材料建造。此外，拱式结构有利于营造曲线美，并能提供较大的使 用空间。
拱结构还有一个很大的优势——合理拱轴线。在给定荷载作用下，我们可以 合理设计拱轴线的形状，使拱截面的弯矩为零、剪力为零