钢筋混凝土简支梁桥，由于构造简单，预制和安装方便，在桥梁建设中得到了广泛使用。然而这种简支体系当跨径超过20～25m时，鉴于跨中恒载弯矩和活载弯矩将迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，这样不但材料耗用量大而不经济，并且很大的安装重量也给装配式施工造成困难。因此，对于较大跨径的桥梁，为了降低材料用量指标，就宜采用能减小跨中弯矩值的其他体系桥梁，如悬臂体系、连续体系的梁桥等。

对于预应力混凝土桥梁，简支体系的跨径一般也不超过50m左右，当需要跨越更大的跨径时，也宜修建其他体系。

一、 悬臂梁桥

将简支梁梁体加长，并越过支点就成为悬臂梁桥。仅梁的一端悬出的称为单悬臂梁，两端均悬出的称为双悬臂梁。可见，使用悬臂梁的桥型至少有三孔。在较长桥中，则可由单悬臂梁、双悬臂梁与简支挂梁联合组成多孔悬臂梁桥。习惯称悬臂梁主跨为锚跨。

悬臂梁利用悬出支点以外的伸臂，使支点产生负弯矩对锚跨跨中正弯矩产生有利的卸载作用。

图2-4-1 简支梁与悬臂梁弯矩比较图

如图2-4-1简支梁的各跨跨中恒载弯矩最大，无论单悬臂梁或双悬臂梁，在锚跨跨中弯矩因支点负弯矩的卸载作用而显著减小，而悬臂跨中因简支挂梁的跨径缩短而跨中正弯矩也同样显著减小。从标志材料用量的弯矩图面积大小（绝对值之和）来看，悬臂梁也比简支梁小。

由此可见，与简支梁相比较，悬臂梁可以减小跨内主梁高度和降低材料用量，是比较经济的。

悬臂梁桥一般为静定结构，可在地基较差的条件下使用。在多孔桥中，墩上均只需设置一个支座，减小了桥墩尺寸，也节省了基础工程的材料用量。

但是，无论是钢筋混凝土或预应力混凝土悬臂梁桥，在实际桥梁工程中均较少采用。主要原因是桥梁结构体系的应用与施工方法有着较密切的关联，而判断体系的优劣同时还需顾及结构的使用性能、悬臂梁虽然在力学性能上优于简支梁，可适用于更大跨径的桥型方案，但悬臂梁中同时存在正、负弯短区段，通常采用箱形截面梁，其构造较复杂；跨径较大时，梁体重力过大，不易装配化施工，而往往要在费用昂贵的支架上现浇。钢筋混凝土悬臂梁，还因支点负弯短区段存在，不可避免地将在梁项产生裂缝，桥面虽有防护措施，但仍常因雨水侵蚀而降低使用年限。预应力混凝土悬臂梁桥虽无此患，并可采用节段悬臂施工，可它同连续梁一样，支点因是简单支承，施工时必须采用临时固定措施。但与连续梁相比，跨中要增加悬臂与挂梁间的牛腿、伸缩缝构造；在使用时，行车又不及连续梁平顺，除了是静定结构这个特点外，别的优点不多，因而也较少采用。

国内箱形薄壁钢筋混凝土悬臂梁桥最大跨径为55m，最大跨度的预应力混凝土悬臂梁桥是64.6m的成昆孙水河五号桥，国外一般在70－80m以下。预应力混凝土悬臂梁桥世界上最大跨径为150m，一般亦在100m以下。

二、连续梁桥

将简支梁梁体在支点上连接形成连续梁，连续梁可以做成两跨或三跨一联的，也可以做成多跨一联的。每联跨数众多，联长就要加大，受温度变化及混凝土收缩等影响产生的纵向位移也就较大，使伸缩缝及活动支座的构造复杂化；每联长度太短，则使伸缩缝的数目增加，不利于高速行车。为充分发挥连续梁对高速行车平顺的优点，现代的伸缩缝及支座构造不断改进，最大伸缩缝伸缩长度已达660m，梁体的连续长度已达1000m以上，如杭州钱塘江二桥公路桥为8孔一联预应力混凝土连续梁桥，跨径布置为 45m＋ 65m＋ 14 x 80m＋ 65m＋ 45m，连续长度为 1340m。一般情况下，连续梁中间墩上只需设置一个支座，而在相邻两联连续梁的桥墩仍需设置两个支座。在跨越山谷的连续梁中，中间高墩也可采用双柱（壁）式墩，每柱（壁）上都设有支座，可削减连续梁支点的负弯矩尖峰。

连续梁在恒载作用下，由于支点负弯矩的卸载作用，跨中正弯矩显著减小，其弯矩图形与同跨悬臂梁相差不大。如悬臂梁的悬臂长度恰好与连续梁的弯矩零点位置相对应，则弯矩图就完全一样。然而，连续梁在活载作用下，因主梁连续产生支点负弯矩，对跨中正弯矩仍有卸载作用，其弯矩分布要比悬臂梁合理。

钢筋混凝土连续梁桥同悬臂梁桥一样，因在施工上和使用上有前述缺点，仅在城市高架桥、小半径弯桥中有少量应用。而预应力混凝土连续梁的应用却非常广泛，尤其是悬臂施工法、顶推法、逐跨施工法在连续梁桥中的应用，这种充分应用预应力技术的优点使施工设备机械化，生产工厂化，从而提高了施工质量，降低了施工费用。连续梁的突出优点是结构刚度大，变形小，动力性能好，主梁变形挠曲线平缓，有利于高速行车。

然而应指出的是，预应力混凝土连续梁设计中的一个特点是，必须以各个截面的最大正、负弯矩的绝对值之和，也即按弯矩变化幅值布置预应力束筋。实际上支点控制设计的是负弯矩，跨中控制设计的是正弯矩（因支点上的活载正弯矩与恒载负弯矩之和为负弯矩；跨中活载负弯矩与恒载正弯矩之和为正弯短）。在梁体中，弯矩有正、负变号的区段仅在支点到跨中的某一区段。这样，预应力束筋并不增加太大的用量，就能满足设计要求。反之，在活载较大的铁路桥上及恒载弯矩占总弯矩比例不大的小跨径连续梁桥上，因预应力筋节省有限，施工较简文梁复杂，经济效益差，而较少采用。

为克服钢筋混凝土连续梁因支点负弯矩在梁顶面产生裂缝，影响使用年限，在支点负弯矩区段布置预应力束筋，以承担荷载产生的负弯矩，在梁的正弯矩区段仍布置普通钢筋，构成局部预应力混凝土连续梁。这种结构具有良好的经济及使用效果，施工较预应力混凝土连续梁方便，目前在城市高架桥中已基本取代钢筋混凝土连续梁。

连续梁是超静定结构，基础不均匀沉降将在结构中产生附加内力，因此，对桥梁基础要求较高，通常宜用于地基较好的场合。此外，箱梁截面局部温差，混凝土收缩、徐变及预加应力均会在结构中产生附加内力，增加了设计计算的复杂性。

钢筋混凝土连续梁桥跨径一般不超过25~30m，预应力连续梁常用跨径为40~160m。其最大跨径受支座最大吨位限制，目前国内最大跨径的连续梁是南京长江二桥北汊桥（跨径布置为90m+3165m+90m）。如果采用墩上双支座，消去结构在支座区的弯矩高峰，它的跨径可以达到200m。

三、斜拉桥

用多根斜索拉住桥面来跨越较大的河谷障碍，早在19世纪初期在欧洲就曾风行一时。但由于当时对于理论认识的不足，对于高次超静定结构无法精确计算以及缺乏高强材料等原因，致使建成的桥梁多次发生毁桥事故，甚至造成严重的伤亡惨剧，这就使得此种新的桥型没有得到发展。

进入20世纪后，鉴于近代桥梁力学理论、电子计算机计算技术、材料强度、施工手段等有了很大进展，上述这种斜拉式桥型又逐渐地重现了它的优越性，至本世纪五十年代开始又得到很快的发展。

1998年底日本建成的主跨890m的多多罗大桥，是本世纪最大跨径的斜拉桥（主梁为钢箱梁）；1994年底法国建成的主跨856m的诺曼底桥，是目前世界上跨径最大的混合型斜拉桥；2001年建成的南京长江二桥南汊桥主桥为主跨628m的钢斜拉桥，其跨径国内第一，世界第三；1991年建成的挪威斯卡恩圣特桥，主跨530m，是目前世界上跨径最大的混凝土斜拉桥；1993年建成的上海杨浦大桥，主跨602m，是目前世界上跨径最大的结合梁斜拉桥。在建的江苏苏通长江大桥，是跨径为1088m的斜拉桥。

根据国内外著名专家的研究分析，混凝土斜拉桥的最大跨径可达700m，钢斜拉桥最大跨径可达1300m，结合梁斜拉桥最大跨径可达1000m。

图2-4-6斜拉桥概貌

斜拉桥是由上部结构的斜拉索、塔柱和主梁及下部结构的桥墩、桥台4种基本构件组成的组合体系桥梁，如图2-4-5。高强度钢索起着混凝土主梁弹性支承的作用。这样，主梁就象跨度显著缩小的多跨弹性支承连续梁那样工作，从而使梁高大大减小，自重大大减轻，并能显著加大桥梁的跨越能力。而且，斜索的水平分力还成了混凝土梁的“免费”轴向预压力，一般来说，它对主梁起有利作用。

如果把斜拉桥比喻为预应力筋伸出梁外尽量增大偏心距的“高效能”预应力混凝土梁桥，这也是很耐人寻味的（图2-4-6和b）。在支点处显著增大的偏心距，充分发挥了预应力筋（斜索）抵抗负弯矩的能力，借以可有效地节约钢材，增大跨越能力。

斜拉桥具有如下特点：

1．斜拉桥利用主梁、斜拉索、索塔三者的不同组合，形成不同的结构体系以适应不同的地形和地质条件。   

2．斜拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支承，从而大大减少了梁内弯矩、梁体尺寸和梁体重力，使桥梁的跨越能力显著增大。

3．斜索的水平分力相当于对混凝土梁施加的预压力，借以提高了梁的抗裂性能，并充分发挥了高强材料的特性；

4．与悬索桥相比，斜拉桥不需要笨重的锚固装置，抗风性能又优于悬索桥。

5．调整斜拉索的拉力可以调整主梁的内力，使主梁的内力分布更均匀合理。

6．便于采用悬臂法施工和架设，且安全可靠。

7．斜拉桥是一种高次超静定的组合结构，包含较多的设计变量，全桥总的技术经济合理性不能单从结构体积小、用料省或者满应力等概念衡量，这给选定合理的桥型方案和经济合理的设计带来困难，同时，斜拉索与主梁和索塔的联结构造较复杂，施工技术要求高。斜拉索索力的调整工序也较复杂。

                             c

图2-4-7 斜拉桥立面布置

（一）构造类型

根据主梁所用材料不同，斜拉桥主要分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥和结合梁斜拉桥三种。根据斜拉桥的立面布置可分为双塔斜拉桥、独塔斜拉桥和多塔斜拉桥，如图图2-4-7。

1．斜拉索

斜拉索是斜拉桥的主要承重构件之一。斜索的立面常选用以下3中基本形式：辐射式、竖琴式及扇式，如图2-4-8。

图2-4-8 斜拉索的立面布置形式

)辐射式； b)竖琴式； c)扇式

辐射式：斜索倾角大（平均角度接近45⁰），发挥效力好，钢索用量省。不足的是塔柱受力不利，塔顶因斜索集中而使锚固困难。此外，斜索倾角不一。也使锚具垫座的制作与安装稍趋复杂。

竖琴式：斜索与塔柱的连接点分散，斜索倾角相同，连接构造易于处理，塔柱受力有利。缺点是斜索的倾角较小，工作效率差，索的总拉力大，钢索用量较多。

扇式：其特点介于辐射式与竖琴式之间，能兼有上述两式的大部分优点。近年来一些大跨径斜拉桥多采用这种形式。

斜拉索在立面布置形式，除上述3种基本形式外，还有星式，叉形及混合形的布置。

斜拉索在横截面内的布置，有图2-4-9所示几种形式。

         图2-4-9 斜索在横截面的布置                       图2-4-10 塔柱立面视图

2．塔柱

塔柱主要承受轴力，除柱底铰支的辐射式斜索布置外，也要承受弯矩。从桥梁立面看，塔柱主要有独柱型、A型和倒Y型三种，如图2-4-10所示。从行车方向看，塔柱又可作成独柱式、双柱式、门式、斜腿门式、倒V式、宝石式和倒Y式等多种形式，如图2-4-11所示。

图2-4-11 塔柱横向视图

3．主梁

斜拉桥常用的主梁形式，主要有连续梁、悬臂梁和悬臂刚构等。

（二）结构体系

斜拉桥根据斜索、塔柱、主梁和桥墩的不同结合方式组成4种不同的结构体系（图2-4-12），即悬浮体系，支承体系，塔梁固结体系和刚构体系。它们各具特点，在设计中应根据具体情况选择最合适的体系。下面简述各种体系的特点。

1．悬浮体系——也称飘浮体系，它是将主梁除两端外全部用缆索吊起而在纵向可稍作浮动的一种具有弹性支承的单跨梁。在密索情况下，主梁各截面的变形和内力的变化都较平缓，全跨满载时塔柱处没有负弯矩的尖锋，负弯矩值不到其他三种体系的一半。空间动力计算表明，悬浮体系不能任其在横向随意“摆动”，而必须施加一定的横向约束，提高其振动频率以改善动力性能。

悬浮体系在采用悬臂法施工时，靠近塔往处的梁段应设置临时支点。

图2-4-12 斜拉桥的结构体系

）悬浮体系；b) 支承体系；c) 塔梁固结体系；d) 刚构体系

2．支承体系——主梁在塔墩上设有支点，接近于在跨度内具有弹性主承的三跨连续梁。这种体系的主梁内力在塔墩支点处产生急剧变化，出现了负弯短尖锋，通常须加强支承区段的主梁截面。支承体系的主梁一般均设置活动支座，这样可避免因一侧存在纵向水平约束而导致极不均衡的温度变位，它将使无水平约束一侧的塔柱内产生极大的附加弯矩。支承体系在横桥方向亦须在桥台和塔墩处设置侧向水平约束来改善体系的抗震性能。

支承体系在悬臂施工中不需额外设置临时支点，施工比较方便。

3．塔梁固结体系——它相当于梁顶面用斜索加强的一根连续梁。主梁与塔柱内的内力以及梁的挠度，直接同主梁与塔柱的弯曲刚度比值有关。其主要优点是去消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分而代之以一般的桥墩结构、塔柱和主梁的温度内力极小、并可显著减小主梁中央段承受的轴向拉力。但须指出，当中跨满载时，主梁在墩顶处的转角位移会导致塔柱倾斜，使往顶产生较大水平位移，这样就显著增大了主梁的跨中挠度和边跨的负弯矩，这是这种体系的弱点。

塔梁固结体系中，全部上部结构的重量和活载都须由支座传给桥墩，这就需要设置很大吨位的支座，对于大跨径桥，支承力甚至是万吨级的。

4．刚构体系——它的塔柱、主梁和柱墩相互固结，形成了在跨度内具有弹性支承的刚构。其优点在于体系的刚度较大，即主梁和塔柱的挠度较小。诚然，刚度的增大是由梁、塔、墩固结处能低抗很大负弯矩换取来的，因此这种体系在固结处附近区段内主梁的截面必须加大。