带你看桥梁——梁式桥
改革开放让我国桥梁建设事业得到飞速发展，我国的梁式桥的建设也取得了巨大的成就，世界跨径第一的梁式桥为重庆石板坡长江复线桥，位于我国重庆，主跨为330m
从南滨路上眺望重庆石板坡长江大桥
在世界梁桥跨径排名中，有10座位于我国，由此可见我国梁桥的发展确实取得了显著的成就
梁式桥也简称梁桥，梁式桥的范畴是指桥梁在垂直荷载作用下，支承处仅产生竖向反力而无水平推力的结构体系，即在垂直荷载作用下截面上产生弯矩和剪力
不同种类的桥
梁桥
梁桥的承重构件是梁，其基本受力特征以承受弯矩为主，梁的抗弯能力很大程度上取决于材料的强度、截面尺寸与形状，特别是梁的高度，梁桥按承重结构的静力体系可分三类
简支梁桥是静定结构，结构内力不受地基变形等的影响，因而能适用于在地基较差的桥位上建桥；
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，减少了桥墩尺寸，也节省了基础工程的材料用量；
连续梁可以做成二跨或三跨一联的，也可以做成多跨一联的，一般每联由3～5跨组成 ，连续梁中间墩上也只需设置一个支座，而在相邻两联连续梁的桥墩上仍需设置两个支座 ；
连续刚构桥是预应力混凝土梁式桥型之一，它综合了连续梁桥和T型刚构桥的受力特点，将主梁做成连续梁体与薄壁桥墩固结而成，由于连续刚构桥除保持了连续梁桥的优点，墩梁固接节省了大型支座的昂贵费用，减少了墩及基础的工程量，同时改善了结构在水平荷载(例如地震荷载)作用下的受力性能，即各柔性墩按刚度比分配水平力
简支梁桥和连续梁桥
其中提到的预应力混凝土梁式桥是在二战前后发展起来的，当时西欧很多国家在战后缺钢的情况下，为节省钢材，各国开始竞相采用预应力结构代替部分的钢结构以修复战争带来的创伤
今天，我们就来说说这梁式桥（后面我们会陆续说到悬索桥和开合桥）
大自然是人类最好的老师
毫无疑问，大自然是人类最好的老师，史前人类也明白这个道理，他们会通过模仿自然来建造桥梁
因为他们发现安全快速的通过一条小溪靠一棵倒在小溪上的树就可以完成，于是他们开始把树干或石板放在他想要穿过小溪的地方
当他们想要在一条更宽的小溪上架桥时，他想出了如何在水中堆积石头，并在这些柱子和河岸之间铺设木梁或石梁。
历史上关于第一座桥的描述是由希罗多德（Herodotus）在公元前484年记录的，它由石柱支撑的木材组成，坐落在幼发拉底河上
希罗多德（Herodotus）
罗马人建造的梁式桥跟他们建造的石拱桥和混凝土拱桥一样出名，已知最早的罗马梁式桥建于公元前620年，横跨Tiber River（台伯河 ，又称特韦雷河，是仅次于波河和阿迪杰河的意大利第三长河），因为它是由木梁（sublicae）制成，所以被称为pons sublicius
pons sublicius遗址图
罗马桥梁建造技术包括在建造立柱时使用围堰，具体操作是通过将系列圆形排列的木杆打入预定柱子位置周围的地面，然后在木圈里衬上粘土使其防水后再把水从里面抽出来，接着他们就可以为柱基浇注混凝土了
正在建桥的罗马人
1717年，法国工程师休伯特·高蒂尔（hubert gautier）撰写了一篇关于桥梁建设的论文，开始了从艺术到科学的转变
hubert gautier的草稿
hubert gautier的草稿
1847年，一位名叫斯奎尔·惠普尔（Squire Whipple）的美国人写了一本关于桥梁建筑的著作，其中包含了计算桥梁应力应变的第一种分析方法
“桥梁工程咨询”成立于19世纪80年代，是土木工程专业的一个分支
而我们谈到梁桥施工的时候，其进展离不开建筑材料的改进
桥梁建筑材料的发展
大多数公路梁桥都是用混凝土和钢材建造的，前面我们提到的罗马人建造的桥梁，他们也在桥梁建造过程中中使用了石灰和火山灰(一种红色的火山粉)制成的混凝土
这种材料的特点是即使在水下也能很快凝固，而且坚固防水，结实可靠，在中世纪的欧洲，使用的材料则是被石灰砂浆代替，但它是水溶性的
使用广泛的波特兰水泥，一种石灰石和粘土的特殊混合物，是1824年由一位名叫约瑟夫·阿斯普丁的英国泥水匠发明的，直到20世纪初，它才被广泛用作地基材料
混凝土抗压能力较强但是抗拉能力没有那么强，所以在19世纪，欧洲和美国曾多次试图通过在混凝土中嵌入抗张力强的铁来加强混凝土
1880年代，弗朗索瓦·亨内比克（francois hennebique）在法国开发了一种更好的材料来增加混凝土的抗拉强度，那就是钢筋
在美国，钢筋混凝土在桥梁中的第一个重要用途是在旧金山金门公园的阿尔沃德湖大桥（Alvord Lake Bridge）上，该桥于1889年完工，至今仍在使用，它是用设计师欧内斯特L.兰索姆设计的扭曲钢筋建造的
阿尔沃德湖大桥
混凝土施工的下一个重大进展是预应力的发展，混凝土梁的预应力是通过拉动穿过梁的钢筋，然后将钢筋的端部锚固到梁的端部，这样将对混凝土施加压力，抵消施加在梁上的荷载时施加在梁上的张力（压在水平梁上的重物倾向于使梁在中间向下弯曲，沿梁顶部产生压力，沿梁底部产生拉力）
预应力可以应用于在工厂预制、运至施工现场并由起重机吊运到位的混凝土梁，也可以应用于在梁的最终位置浇筑的现浇混凝土，可在混凝土浇筑前对钢筋施加张力，或者可以在混凝土硬化后，在含有无张力钢管的周围浇筑混凝土
梁式桥的设计制造
每座桥在建造前必须单独设计，而且需要同时考虑到许多因素，包括当地地形、水流、河流结冰可能性、大气环流、风、地震可能性、土壤条件、预计交通量、美学和成本限制等
此外，必须保证桥梁结构的合理性，这包括分析作用在完工桥梁各构件上的力，有三种类型的荷载会产生这些力
永久载荷，也就是恒载是指在设计使用周期内其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可忽略不计的荷载，作用在桥梁上部结构的恒载主要是结构物的重力及附属设备等外加重力，作用在墩台的恒载主要是上部结构的恒载支座作用力、墩台本身重力、土压力及其引起的土侧压力
恒载
活载是指桥梁将承载的交通重量，环境荷载指的是其他外力，如风、可能的地震作用以及与桥梁支座可能发生的交通碰撞等，这三种载荷都需考虑进去
由于每座桥梁都是针对特定地点和功能进行独特设计的，因此建造过程也因桥梁而异，这里我们介绍一座建在跨越河流的桥梁建造过程
首先在河床各柱位周围设置围堰，从围挡内抽水，另外一种形式是钻穿河床，直到基岩，当螺旋钻把土从竖井中带上来时，一种粘土泥浆被泵入钻孔，以代替土壤，防止竖井坍塌