懸臂樑橋指的是以一端或兩端向外自由懸出的簡支梁作為上部結構主要承重構件的梁橋。懸臂樑橋可分為單懸臂樑橋、雙懸臂樑橋、多孔懸臂樑橋、帶掛孔的 T 形懸臂樑橋等多種形式。在工程上最常用的懸臂樑橋是單懸臂樑橋、雙懸臂樑橋兩種。
基本介紹
- 中文名：懸臂樑橋
- 外文名：cantilever beam bridge
- 分為：單懸臂樑和雙懸臂樑兩種
- 類型：梁橋
- 結構：靜定結構
- 所屬學科：土木工程
介紹,結構特點,立面布設,雙懸臂樑橋,跨河懸臂樑橋,未來展望,
介紹
懸臂樑橋有單懸臂樑和雙懸臂樑兩種。單懸臂樑是簡支梁的一端從支點伸出以支承一孔吊梁的體系。雙懸臂樑是簡支梁的兩端從支點伸出形成兩個懸臂的體系。其構造比較複雜、行車不夠平順，目前已較少採用。
懸臂樑橋一般為靜定結構，結構內力不受地基變形影響，對基礎要求較低。
懸臂樑橋雖然在力學性能上優於簡支梁橋，可適用於更大跨徑的橋樑方案，但由於懸臂樑橋的某些區段同時存在正、負彎矩，無論採用何種主梁截面形式，其構造較為複雜；而且跨徑增大以後，梁體重量快速增加，不易採用裝配式施工，往往要在費用昂貴、速度緩慢的支架上現澆。
結構特點
將簡支梁的梁體加長，並越過支點就成為懸臂樑，在工程上也稱為伸臂梁，習慣把懸臂樑的主跨稱為錨跨，而伸出有懸臂的孔跨稱為懸臂跨。懸臂體系梁橋一般至少有三孔，除了懸臂樑以外，還可以設定支撐於懸臂樑牛腿上的掛梁，以實現更大的橋樑跨徑。單孔雙懸臂樑橋的中孔為錨固孔，兩側伸出的懸臂直接與路堤銜接，可以省去兩個橋台，但需要在懸臂端部設定鋼筋混凝土的橋頭搭板，以利於行車舒適。單孔雙懸臂樑橋多用於跨線橋，中孔的長度由橋下淨空要求確定，我國套用較少，一般採用無橋台斜腿剛構橋替代。帶掛梁的三跨單懸臂樑橋，常用於在跨越城市河道的橋樑中，其邊孔為錨孔，邊跨可以做得比較小。懸臂樑橋一般為靜定結構，其內力不受基礎不均勻沉降、溫度變化等因素的影響。在多孔橋中，在墩上只需要設定一個支座，從而相應地減小了橋墩的尺寸，也節省了基礎工程的材料用量。懸臂樑橋儘管在受力上比簡支梁合理，可以適應更大跨越能力的需要，但其正彎矩和負彎矩區段範圍內往往構造較複雜，給設計和施工均帶來很大麻煩。工程實踐證明，如果採用鋼筋混凝土結構，在負彎矩區段還將不可避免地出現開裂現象，嚴重影響工程的使用壽命。預應力混凝土懸臂樑橋，雖然可以避免開裂的危險，並可以採用懸臂法施工，但施工中必須採取臨時固結措施。由於懸臂樑端與掛梁銜接處的撓曲線會產生不利於行車的折點，在行車舒適方面不如連續梁平順，但比簡支梁稍好一些。除了是靜定結構之外，懸臂樑橋的其他優點不太明顯，因此套用範圍不廣。
立面布設
雙懸臂樑橋
某工程中為三孔混凝土雙懸臂樑橋其中孔跨由橋下的行車淨空要求確定。當主梁採用 T 形梁截面時，由於中支點處 T 形梁下緣的受壓面積比較小，所以其懸臂長度不宜過長，一般為中跨長度的 0.3～0.4 倍。當主梁採用箱形截面時，為了使中跨跨中的最大正彎矩和支座最大負彎矩的絕對值大致相等，以充分發揮材料的受壓作用，懸臂長度可適當加大，但最大不能超過中跨長度的 0.5 倍，尤其是當它用做行車的橋樑時，懸臂過長會使活載撓度增大，跳車現象加劇，使橋與路堤的連線構造遭受破壞。
跨河懸臂樑橋
跨河的單孔懸臂樑橋及多孔懸臂樑橋的主孔跨徑，在通常情況下決定於橋下通航的淨空，或與邊孔一起由河床泄洪、地形和地質等條件綜合考慮進行選定。當不受上述條件限制時，就可按照梁的彎矩包絡圖面積為最小的原則，來確定邊孔與中孔跨徑的劃分，以達到節省材料的目的。跨河多跨懸臂樑橋通常設計成中跨跨徑相同，兩側邊跨跨徑稍小的立面布置形式。兩個懸臂一般設計成相同的尺寸，其掛梁的高度約為長度的 1/21～1/20。在特殊情況下，如果需要進一步減小錨孔的跨徑時，應考慮活載作用在中孔時錨孔邊支點可能出現負反力的情況，為此應採取加設平衡重物或設定拉力支座等特殊措施。在一般情況下，當跨徑超過 50～60m 時，由於鋼筋混凝土懸臂樑橋已不再適用，往往要採用預應力混凝土結構。這兩種懸臂樑橋在立面布置上的主要差別在於：預應力混凝土懸臂樑橋的懸臂長度可以更長，並且由於預應力混凝土全截面受力，其梁高也可以更低些。
未來展望
隨著我國社會經濟的不斷發展，橋樑建設進入高速發展時期，當今的道路和橋樑的建設投資規模越來越大，相關施工技術水平要求越來越高，結構複雜程度逐漸加深。科學合理的技術方案，不僅能夠確保工程質量，還可以提高經濟效益。橋樑工程中簡支梁橋是套用廣泛的結構形式之一，是建橋實踐中受力和構造最簡單的橋型。跨度較大的橋樑，跨中恆載彎矩和活載彎矩明顯增大，導致梁的截面尺寸和自重顯著增加，不但耗費大量材料，不經濟，而且會造成施工困難。因此，研究減小橋樑跨中彎矩體系，是橋樑設計中值得探討的重要問題。懸臂樑橋的內力不受基礎不均勻沉降等附加變形的影響，由於布置伸臂梁，它一方面減少了附屬部分梁的跨度，另一方面使得伸臂上的荷載對簡支部分產生負彎矩，從而抵消橋樑跨中荷載產生的正彎矩。為使懸臂樑橋的最大彎矩值減小，需確定伸臂梁中鉸的最佳位置，當梁的最大正負彎矩值的絕對值相等時，可獲得最佳的經濟效益。
工程實踐證明，簡支梁橋具有構造簡單、預製方便、安裝容易等特點，在橋樑建設中得到廣泛套用。然而，隨著橋樑跨徑的逐漸增大，簡支體系橋樑的跨中彎矩和活載彎矩迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重顯然增加，這樣不但因材料用量大而工程造價高，而且給構件製作、運輸、吊裝和安裝造成很大困難。因此，對於懸臂和連續體系梁橋的設計，必須引起足夠的重視。
