基本介紹
- 中文名：金屬橋
- 外文名：Bridge metallic
- 最早出現：十八世紀的後期
- 材料：鋼鐵（主要）
- 優缺點：可工業化製造但會被腐蝕
- 套用：很廣泛現代橋樑的主要類型
金屬橋簡史,金屬橋的優缺點,金屬橋的施工,金屬上層結構在工廠中的製造,金屬橋上層結構的運輸及拼裝,金屬橋的行車部份,
金屬橋簡史
現代的金屬橋絕大多數是用高質量的，稱為橋樑鋼的鋼鐵來製造的。對於最巨型的結構以及需要重量為最輕的橋樑結構（例如，旋開跨）中，就用更高級的材料：高級鋼，特製鋼。
在橋樑中，金屬是用來作為上層結構，至於橋樑的墩台在大多數的情形下則用石塊或混凝土，特別高的橋樑和棧橋，跨路橋及高架橋的墩台的地上部份（或水上部份）有時亦用金屬製造。
因為橋樑鋼的強度很高，金屬橋的跨徑可以遠大於由其他材料製造的跨徑。近代最大的金屬橋跨長達1000公尺以上。
金屬在老早就巳被用來作為橋樑的建築材料。有過這樣的紀載，就是最早的鐵橋是在中國及印度用一組一組鐵鏈作成的原始的鐵懸橋。
在歐洲，金屬橋的出現是在十八世紀的後期。 這個時期中的鐵橋是用鑄鐵來製造的，鑄鐵橋是作成梁式或拱式的跨徑。 但是梁式的鑄鐵橋因為鑄鐵的抗彎作用較差，並沒有得到推廣。至於拱式體系，它的材料主要地是承受壓力，最適合於鑄鐵的機械性能（抗壓強度大而抗拉強度小），因此而得到很大的發展。 最初的拱式鑄鐵橋是由各個鑄件裝成空心的或實心的結構。
在這個期間，在列寧格勒、莫斯科及其他的俄羅斯的城市中曾經建造了很多的鑄鐵橋。十九世紀，在俄羅斯建造了很多的金屬橋，其中需要提出的是由傑出的俄國工程師C．B．蓋爾別得茨（1810—1899年）在1850年所建造的有名的橫跨湼瓦河的都市橋。這個橋樑在偉大的十月社會主義革命以後被命名為西米得中尉橋（下圖），橋共七跨，跨長由32公尺至48公尺，為鑄鐵低拱（f/l=1/10），工字形截面，拱上結構由棚形的構件組成。 此外，橋還有用以通過船隻的旋開跨。
西米得中尉橋幾乎與鑄鐵拱橋出現的同時，就開始有了懸橋的建造。 懸橋安裝迅速而不複雜，並能作成很長的跨徑，不用橋墩就可跨越廣闊的河流，在俄羅斯及其他的國家中很快地就得到了發展。
俄羅斯最初的懸橋是1823—1827年在彼得堡所建造的懸橋。1847—1853年，在基輔的德聶伯河建造了一座很大的懸橋，長約700公尺，共六跨，跨長篇68.3公尺及134公尺，並有一個旋開跨。
與此同時（1853年），在奧斯特洛夫城威利基洞的兩條支流上，建造了兩座一樣的都市鏈式橋。 這兩座橋的跨長為93.2公尺，為工程師克拉西諾波列斯基所建造。
在1820—1830年，由於使用鋼絲索來代替一組—組的鐵鏈而大大地促進了懸橋的發展。 ·
在1853—1857年，俄國工程師C．B．蓋爾別得茨在魯加河造了一座鐵棚桁架的大橋。這座橋的構造曾經過非常仔細的設計，並且非常藝術，遠超過國外的橋樑建造凌術。魯加河橋的構造之所以能如此正確地選定是要歸功於工程師朱拉夫期基所倉心的多重腹桿桁架的計算理論。
在1898年，蘇聯曾經在斯摩棱斯克的德聶伯河上建造了第一座都市懸臂橋；在1894年所建的橫跨德聶伯河的橋跨長102公尺，上面有鐵路及公路，是工程師博古斯拉夫斯基所設計。1900年所建造的橫跨伏爾加河的都橋，跨長為93公尺，是土程師托奇斯基所設計，這座橋現在還在。
1908年會經在基奇加斯附近的德聶伯河上建造了一座跨長190公尺的鐵路公路兩用懸臂橋（後來在1931年因為修建德聶伯河水電站的原故而拆掉了）。從跨長說來，這座橋是當時所有膠羅斯橋樑中最長的一個。
金屬橋的優缺點
金屬橋的主要優點是在於結構的製造及裝配能採用工業化的方法。
金屬的上層結構可以在與工地建造實體墩台的同時在工廠中製造。 因此和鋼筋混凝土橋及石橋比起來，金屬橋可以用較快的速度建設起來。
金屬橋的另一主要優點是能夠採用那種在安裝時無需腳手架（用懸臂架裝法）的上層結構，這就使橫跨谷、急流以及航行頻繁的河流中的橋樑的建造較為容易。
從使用的觀點看來，金屬橋要優於木橋，因為它所需要的養護及修理費用較少而且使用的期間亦要長得多。 在這一方面，金屬橋又較遜於石橋及鋼筋混凝土橋。
金屬橋的施工
金屬橋的施工包括下列主要的步驟（1）墩台的建造；（2）金屬上層結構在工廠中的製造；（3）將結構運至工地；（4）金屬上屬結構安裝就位。
金屬橋台的建造與其他材料的實體墩台的建造相似，因此以後只討論結構在工廠中的製造、運輸及安裝就位。
金屬上層結構在工廠中的製造
現在製造金屬結構時，需要事先向工廠定購所需尺寸的型鋼。
在工廠中，畫出金屬結構的工作圖，核對構件的材料規格尺寸並估計所有製造、加工，及安裝的條件。如果在設計中沒有考慮到桁架的建築加拱待，則在工作圖及材料規格表上應加以修正。
簡支粱式桁架的建築加拱可合其等於在永久荷重及計算的靜力臨時荷重作用下的桁架的撓度。 以後當上層結構安裝就位時，在計算荷重作用下，其尺寸能符合於所採用的計算簡圖，行車部份亦能保持水平。
用來製作結構的金屬，由冶金工廠運來時，可能由於輾壓後冷卻的不均勻及運輸時的碰撞而有一些扭歪及損傷。 為了使所有的構件非常的平直，就需要將金屬矯正。金屬可放在專門的車床上，穿過輥軸之間而將其整平，或者用輪壓機將構件扭歪的部份以動翰壓直。金屬的矯正普通均在冷態中進行。
按照結構的工作圖作出樣板，作為金屬放樣之用。樣板應作得非常的準確。
在金屬板上標誌鉚孔的位置時，如果將樣板緊夾在束鈑上，可大大地使工作迅速。
在很長的構件上標誌鉚孔的位置時，用多孔鑽眼機或多孔鑽眼機代替街眼器瘦躦眼器，能大大地簡化標誌鉚釘孔位置的工作。
鑽孔機有固定鑽孔機及輕便的移動鑽孔機。 多孔鑽孔機可同時鑽若干個鉚孔，生產效率最高。初步鑽成的孔要比所需的直徑小些。鉚孔最後的擴鑽是在拼裝結構時，當所有的構件拼在一起預備加鉚時才迤行的。
鉚好的棒件通要重新油漆，先刷底漆，然後再油漆。底漆的油是由乾燥油生產出來的，大麻油是用亞麻油或荸麻油加入乾燥劑製成的。
橋件中的縫隙及不緊密除應在刷底漆之前以鉛質紅丹或鐵質紅丹填補。
金屬橋結構最常用的油漆：亞鉛華、鉛質紅丹、鐵質紅丹、綠青及石墨，對抵抗大氣的侵蝕而言還是紅丹油漆最好。
待底漆乾燥之後再用刷子或噴漆器壁刷油漆。
金屬橋上層結構的運輸及拼裝
金屬橋的上層結構可以在工地以各種方法施工。這些方法主要的有如下幾種：
1）將整個製成的上層結構運至工地並安裝就位。
2）直接在工地的腳手架上安裝上層結構。
3）上層結構在橋位附近裝配好，用浮運法或拖曳法安裝就位。
4）不用腳手架的懸臂安裝法。
製造好的上層結構由工廠中運出時，是放在兩個或兩個以上的平車上（視需要而定），沿鐵路線運至工地，沿公路運輸是相當困難的。
如果結構可以用木筏浮運到工地，那么運輸的手續就簡單得多了。整個運的上層結構可用輕型的腳手架或吊車安裝就位。
金屬橋的行車部份
金屬橋的行車部份包括：承受動荷重輪壓的橋面和行車部份的粱（格梁）。在主桁架間距較近的小型橋樑中，橋面板可不用格梁而直接支承於桁架上。
橋面包括：直接承受荷重的面層或橋面板以及傳達這些荷重行車部份的粱上的底層承重結構。
都市橋樑的面層有如下的型式：木板、地瀝青，偶而亦有磚石鋪面及木塊鋪面等。
橋面的底部承重結構可用木、金屬或鋼筋混凝土來製造。
橋面的排水方法是把橋面作成橫坡及縱坡，將水排至橋外，或由淺水管流至橋外。
