浅谈铁路钢桁梁桥
摘要：本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。
关键字：铁路钢桁梁桥 发展情况 整体式节点 正交异性板
一、前言
钢桥由于其材料高强度、高弹性模量而构件相对较轻, 施工比预应力混凝土桥轻盈和方便等特点，大量使用在大中跨度的桥梁上。其中，钢桁梁桥由桁架杆件组成，尽管整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主，但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。与实腹梁相比是用稀疏的腹杆代替整体的腹板，从而节省钢材和减轻结构自重，又由于腹杆钢材用量比实腹梁的腹板有所减少，钢桁梁可做成较大高度，从而具有较大的刚度及更大的跨越能力。本文通过查阅整理国内外相关资料，总结阐述了钢桁梁桥的特点、发展情况、施工方法及未来发展趋势，并对现今用在钢桁梁桥中的整体式节点和正交异性板进行了探索。
二、钢桁梁桥的特点
钢桁梁桥综合了钢材和桁架结构的特点：
（1）跨越能力大。由于钢材强度大，在相同的承载能力条件下，与混凝土桥梁相比，钢桥构件的截面较小，所以钢桥自重轻，加大桥梁的跨越能力。
（2）易于修复和更换。
（3）钢桁梁的杆件和节点较多，构造较为复杂，制造较为费工。 （4）钢材易锈蚀，需要定期检查和维护，故养护费用高。 （5）造价较高。
（6）抗压能力强，整体性好。
三、钢桁梁桥的发展情况
1894年，我国第一次主持修建钢桁梁桥——滦河大桥，由我国工程师詹天佑主持完成。其上部结构由多孔钢桁梁和钢板梁组成。建国以前所建的钢桁梁桥跨度较小，所用的钢材都是进口的，结构都采用铆钉，工艺简陋，建国后，钢桁梁桥技术发展很快。20世纪60年代中期，为加快铁路建设，在成昆铁路修建中，系统地研究了栓焊钢桁梁桥新技术，一举建成各种不同结构型式的栓焊钢桁梁桥四十几座，结束了在我国使用了近100年的铆接钢桁梁桥的历史，这在我国钢桁梁桥发展史上是一个很大的进步。其中1966年建成的饮水河大桥主跨112米，为中国第一座栓焊钢桥。
1995年建成通车的孙口黄河大桥位于京九铁路线上，是一座跨越黄河的双线铁路桥，正桥为下承式连续钢桁梁桥，主桁采用三角形钢桁架，标准节间常12m，桁高13.6m，桁宽10m；上、下弦杆和支点处斜杆采用箱型截面，其余腹杆为工字型截面；主桁与节点板焊接成整体在预制厂进行，该桥系中国首次采用整体节点构造。在建成孙口黄河大桥的基础上，与1999年在长东铁路一桥上游（南）30m处，平行建成了长东铁路二桥，该桥采用三角桁架整体节点栓焊结构，从设计和建造技术上较一桥都有很大改进。
2000年竣工通车的芜湖长江大桥为公铁两用桁架低塔斜拉桥，其主梁首次
大规模采用预应力钢筋混凝土桥面板和钢桁架共同受力的板桁组合结构。芜湖长江大桥以其大规模，新技术和一流的质量，成为中国桥梁史上继武汉、南京、九江长江大桥之后的第四座里程碑。
以上几座桥在我国的经济建设中发挥着巨大作用，在新中国桥梁建设中具有里程碑式的作用。近年来，为满足铁路运输的需求，有时要求新建铁路桥梁通行能力从双线发展到四线甚至六线。在我国一些大跨度钢桁体系中开始应用四线三桁或四线双桁的结构形式。加之空间有限元分析技术的不断完善和施工水平不断提高，也使设计值对大跨度结构的空间受力特性有了明确的认识。
四、钢桁梁桥的施工方法
1、钢桁梁桥的传统施工方法和特点 1.1走行吊机施工法
将主梁部分在工厂或工地附近整孔拼装, 完成工地连接后, 用走行吊机将主梁逐孔起吊, 架设在桥台桥墩之间, 然后再依次安装桥面系、平纵联等。这个方法在城市高架桥的架设中得到广泛应用, 而且在高水位的河面上架桥, 使用这种方法也很适宜。
1.2门吊施工法
在桥梁上方设置门吊, 将组装好的整孔主梁逐孔起吊, 放置在桥墩、台间, 然后依次安装桥面系和平纵联。
1.3浮吊施工法
在工厂岸边或桥梁工地附近岸边将整孔桥梁组拼好, 然后用浮吊将其吊起, 并将浮吊拖曳航运至桥位, 将梁在桥台、桥墩上架设就位。这是在河上或海上架设长大桥时经常使用的一种施工方法。
1.4悬臂施工法
用移动式刚腿转臂起重机, 一面拼装, 一面逐渐向前推进。悬臂法架设钢梁是在桥位上不用临时脚手架支撑, 而是将杆件依次悬拼至另一墩(台)上。悬拼一孔中未设临时支墩的叫全悬臂拼装。若在桥孔中设置一个或一个以上的临时支墩的叫半悬臂拼装。近年来, 悬臂拼装工艺逐步完善。其特点是不受桥渡水文条件、通航、流水、墩高和季节的限制, 而且其专用辅助结构和辅助设备费用较少。在悬臂拼装期间, 桥梁施工人员对桥渡区段自然环境的干扰也较少。以下情况适宜采用悬臂法架设钢梁:跨径大, 桥高, 通航河流水深流急;有流冰或有较多木排的河流;钢梁的结构图式有利于悬臂架设的, 如连续桁梁、悬臂桁梁以及多孔简支桁梁等。
2、传统钢桁梁架设方法在桥梁施工中的应用改进与发展
在实际的钢桁梁架设过程中, 仅仅采用以上所介绍的施工方法中的一种是很少见的, 大多数钢桁梁的架设至少同时采用2 种或2 种以上的施工方法。并且在施工工艺上进行了更符合实际情况的创新与改进, 进而使得社会、经济效益显著。
2.1悬臂施工法
目前, 悬臂拼装、半悬臂拼装和双向对称平衡拼装仍是钢桁桥建造的主要方法之一。近几十年来,国内外许多特大桥都采用这种方法建造。随着钢桥结构的发展, 悬臂拼装工艺也在逐步完善。
钢桁梁在悬臂架设中, 随着悬臂长度的增大, 伸臂端的下挠度和悬臂支撑处附近的杆件应力将达到最大值, 甚至超过允许范围, 所以降低钢梁架设应力
钢桁梁桥综述
