工程力学在桥梁建设上的巧妙应用与剖析
工程力学在桥梁建设上的巧妙应用与剖析
韦祚军
赣西科技职业学院
摘要：桥梁在人类发展的历史过程中，可以说一直是一种社会文明的代表，纵观世界桥梁建设发展的历史，可以发现桥梁的发展与当下的社会生产力的发展，工业水平的提高，施工技术的改进，数学、力学理论的发展，计算技术的改革都有密切的关系，其中力学理论的应用在桥梁建设中起着举足轻重的作用。特别是在19、20世纪，随着力学理论及应用研究的飞速发展，促使桥梁建设发生了前所未有的飞跃。本文从力学在桥梁工程中的应用这个角度，作简要的回顾、剖析和展望。
关键词：工程力学；桥梁建设；应用与剖析
1有关现阶段桥梁类型的分类
根据最新的调查报告表明，现阶段有关桥梁的分类方式有以下几种：（一）按体系分类（二）按跨径分类（三）按跨越障碍物的性质分类（四）按跨越方式分类（五）按施工方式分类（六）按桥面位置分类（七）按主要承重结构所用材料分类
1.1按体系分类
从结构体系方面对桥梁进行分类实质上是以桥梁结构中的力学应用为切入点进行分类的，通过对桥梁主要的受力结构进行分析，可知桥梁可以分为梁式桥、拱式桥、钢架桥、悬索桥以及组合体系桥五大类。
1.2按跨径分类
按桥梁跨径分类的方法是桥梁建筑行业的一种管理模式或手段，这种分类方法并没有足够的空间去展示或反馈出桥梁工程设计和工程力学原理应用的复杂性。其中，L>1000m、Lk> 150m的为特大桥，100m<=L<=1000m、40m<=Lk<=150m的为大桥，30m<=L<=100m、20m<=Lk<40m的是中桥，8m<=L<=30m、5m<=Lk<20m的是小桥。
1.3按跨越障碍物的性质分类
按跨越障碍物的性质可以将桥梁分为跨河桥、跨线桥（立体交叉桥）、栈桥和高架桥。
1.4按跨越方式分类
通过跨越方式进行分类的话，桥梁可以被分为开启桥、漫水桥、浮桥和固定式桥四类。
1.5按施工方式分类
按施工的方式方法进行分类，混凝土结构的桥梁可以分为整体施工桥梁和节段式施工桥梁。
1.6按桥面位置分类
桥梁还可以因桥面位置的不同而进行分类，例如，桥面置在桥垮结构上面的被称为上承式桥；桥面置在桥垮结构下面的被称为下承式桥；而桥面置在桥垮结构中间的则被称为中承式桥。
1.7按主要承重结构所用材料分类
承重结构所用的材料不同也可以作为桥梁分类的一种依
据，通过对承重结构所用材料的分类，可以使得桥梁划分为木
桥、圬工桥（包括石头、砖块、混凝土桥）、钢桥、预应力钢筋混凝
土桥和简单的钢筋混凝土桥等。
2工程力学下各类型桥梁的受力分析
（1）梁式桥，梁作为承重结构主要以其抗弯能力来承受荷
载，根据其结构可分为简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥等，站在工
程力学的角度上分析，简支梁只能承受弯力不能承受轴向力，而
且跨越度也有限，所以尽量避免这种桥梁方式设计，而连续桥梁
或悬臂桥梁因为有了中间支架支撑还可以承担一部分内力，从
而增加跨越度。（2）拱式桥，它是用拱圈或拱肋为承重结构的桥，
大部分为圆弧形，和梁式桥有着明显的区别。同时因为它的跨
越度大，“颜值”也够高，造价较为合理，在桥梁建设中占据了重
要地位。它的受力特点是内力为轴向压力，因为拱是弯的，在荷
载的作用下拱圈或拱肋内部会产生弯矩作用，同时桥面、桥墩、
桥台三者的力作用之后会产生一个水平推力，而这个推力正好
与拱的弯矩力抵消，把桥面弯矩变为拱桁架的轴向压力。（3）桁
架梁桥，它算是一种用桁架为主要承重结构的梁式桥，主要由主
桥梁、桥门架、桥面系以及中间横撑架构成。受力是非常复杂
的，在工程力学中，桁架只在两端受力，所承受的荷载都是通过
其他杆件传到结点上，这很大程度的减少了结点的刚性对杆件
内力的影响，在分析桁架受力中还需要注意的一点是，如果杆件
截面高度与长度较大的桁架，就必须考虑节点刚性引起的杆件
次应力，同时在桁架桥的设计中，大跨度桥架的桥高会沿着跨径
方向变化，从而形成曲弦桁架，例如九江铁路公路桥就是以桁架
为主建立的桥梁，它于1993年1月16日建成，是目前中国最长、
工程量最大的铁路、公路两用桥。该桥长度1806米，10个桥墩，11孔钢梁，中间一孔最大跨度达216米。（4）"S"型钢桥，杭州湾跨海大桥是一座横跨杭州湾整个海域的跨海大桥，整体宏伟壮观
不说，整个桥身还呈现出"S"的形状，这种设计一方面是引入了"
长桥卧波"的美学理念，增加桥梁的美观性，另一方面还是考虑
到力学的原理，由于"S"形本身的弯度，在潮涨和潮退时可以避
免同时受力，这对桥本身来说是一种保护，另外可以使水平方向
的力互相抵消，从而增强桥梁整体的稳固性，总之这是一种既实
用又美观的设计方式。还有杭州的G20峰会会场的空中花园顶
棚支架梁呈倒”V”字形设计，也是用了这一力学原理。
3工程力学在桥梁建设中应用的发展前景
通过上文的介绍，我们可以清晰地感受到，桥梁工程建设的
飞速发展与工程力学的不断进步是紧密相连且不可分割的，而
且随着社会审美意识的不断增强，再加上人类对事物精益求精
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