大跨度桥梁对比力学特性

桥梁结构形式主要有几种

1、简支梁，2，连续梁（连续刚构）3，拱桥，4，斜拉桥，5，悬索桥

桥梁除了承担车辆荷载外，更重要的是要承担自身的自重。

简支梁的最大跨度是50m，在跨度增长时，为了能够增强抵抗能力，需要加大梁高，而梁高的增长会增大自重，而且自重产生的效应即弯矩，是与跨径成平方关系，因此当跨度达到一定时，无论怎么提高梁高，都没法增加跨度了，因为桥梁会被自己的自重压垮。

跨度继续提高，就需要采用连续梁与连续刚构形式了，这两种形式会在支座位置产生负弯矩，减小跨中的正弯矩，改善桥梁的受力。

最大跨度，大概做到250m。

拱桥的跨越能力很好，拱结构承担很大的压力，会改善其受力性能。

但是这是理想情况，即拱桥承受均布荷载的形式。这种形式荷载的来源通常是自重。

所以拱桥的自重对拱桥的受力，经常是有利的，而车辆荷载是集中力，集中力会产生弯矩。

弯矩太大了之后，拱圈就受不了了。

同时混凝土虽然说抗压能力很好，但是受压构件有个很致命的稳定问题，跨度大了之后，稳定问题就会很突出了。

混凝土拱桥，钢筋混凝土拱桥，目前最大跨度是420米，万县长江大桥。

而目前正在设计的，北盘江大桥，跨度达到了445m。

斜拉桥的跨度可以达到1000m左右，斜拉桥的主要受力构件是斜拉索，加劲梁，主塔。

在主梁上，每隔一段就设置一个斜拉索，这相当于给加劲梁加了一个弹性支撑，把大跨度的斜拉桥分成若干个小跨度的加劲梁，这样加劲梁的受力就不会随着跨度的增长而成几何级数增长。而斜拉索的强度又很高，这样跨度就做大了。但是因为斜拉索的角度问题，所以斜拉索会给加劲梁有一个轴心压力，这个压力就会引起稳定问题，所以1楼说拉压力比弯矩要好，实际上是不准确的。

悬索桥在斜拉桥的基础上有变化，悬索桥的主要受力构件是大缆，锚钉。加劲梁不再是主要受力构件了。

悬索桥的大缆上垂下吊杆，也将加劲梁分成若干段，只是与斜拉桥不一样的是，吊杆与加劲梁垂直。此时，吊杆完全起一个支撑作用，对加劲梁不会产生水平分力，这就避免了加劲梁的稳定问题。

车辆在加劲梁上运行，车辆荷载和加劲梁自重，通过吊杆传递到大缆上，所有荷载由大缆承担，最后传递到两头的锚锭上。加劲梁就类似与小跨度的简支梁，这时候不控制受力了。

斜拉桥和悬索桥跨度很大的原因，就是用斜拉索和吊杆，将大跨度的加劲梁分割成了若干个弹性支撑的小跨度桥。使得跨度的增长不会大幅度的增加自重。

同时1楼提出的：受压是不是一定比受弯更好，恐怕值得商榷

悬索桥之所以要转换为拉力，是与材料有密切关系的

因为我们只能得到抗拉的高强材料，钢绞线的抗拉强度是1869MPa，而一般形成梁的钢材Q345，屈服强度是345MPa，有5倍的差距。

如果也有像斜拉索的高强板材，其他桥型的跨度也能做大。

拱桥也是利用类似的原理，混凝土材料与圬工材料抗压性能很好，所以我们转化为压力。

我们转化为什么力，是根据材料性能选择的，而不是因为拉压比弯曲好。

举一个例子，如果一个能够有非常高强度的中长柱，一个受纯弯，一个受轴压，谁更容易破坏呢？

再取到极限状态，如果强度无穷高，又是什么情况呢？

恐怕轴压的稳定问题会更突出吧。

另外1楼举的筷子容易弯断不容易拉断的例子，来说明抗弯比较困难

实际上，不容易拉断的生活经验，是因为无法提供足够的拉力。要想施加足够的拉力，必须要保证手和筷子有足够的摩擦力，这是很难做到的。

如果用拉力机加载，是可以加到筷子纤维的抗拉强度。

无论是受拉还是受压