橋梁跨越空間的結(jié)構(gòu)物，簡稱橋跨或橋跨結(jié)構(gòu)。橋梁上部結(jié)構(gòu)通過支座支承于橋墩和橋臺上，它的結(jié)構(gòu)類型，決定了橋梁的形式。
一、組成
橋梁上部結(jié)構(gòu)由橋面、主梁和支座三部分組成。
1.橋面 供車輛和行人直接走行的部分。鐵路橋面有鋼軌和軌枕支承于縱、橫梁系統(tǒng)的明橋面；有道碴槽板、道碴、軌枕、鋼軌組成的道碴橋面；有鋼軌直接聯(lián)結(jié)于橋面板或主梁上的無碴無枕橋面。
2.主梁 橋梁主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁上部結(jié)構(gòu)的主體。鐵路橋的主梁,一般為兩片。小跨度的主梁間距不大,橋面可直接鋪在主梁上。也有采用多片主梁的。主梁可做成實腹的板梁,桿件連成的剛架或桁架,主梁與橋面、聯(lián)結(jié)系結(jié)合而成的箱梁。
3.支座 橋梁上部結(jié)構(gòu)的支承部分。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的支承反力（包括豎向力、水平力）傳遞給橋梁墩臺，并保證上部結(jié)構(gòu)在荷載的作用和溫度變化的影響下，具有設(shè)計要求的靜力條件。支座有活動支座和固定支座兩種，可用鋼、橡膠或一定標(biāo)號的鋼筋混凝土制作。橡膠支座是一種新型支座，具有重量輕、高度低、構(gòu)造簡單、加工制造容易、用鋼量少、成本低廉及安裝方便等優(yōu)點。
二、類型 按橋面置于上部結(jié)構(gòu)的位置，橋梁上部結(jié)構(gòu)可分為上承式、下承式（穿式或半穿式）和中承式。上承式、下承式和中承式的橋面分別置于上部結(jié)構(gòu)的頂部、底部和中間。按上部結(jié)構(gòu)主梁的結(jié)構(gòu)形式或主要承重構(gòu)件特征，橋梁上部結(jié)構(gòu)可劃分為板式梁、桁梁、拱橋、剛架（構(gòu)）和斜腿剛構(gòu)、斜拉橋、懸索橋等類型。
1.板式梁 板式梁截面形式一般為矩形、I形、T形、□形和箱形，適用于中小跨度的簡支梁及較大跨度的連續(xù)梁。常用的有混凝土板梁、鋼板梁、結(jié)合梁、箱形梁和槽形梁。
①混凝土板梁。包括普通鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁。可采用工業(yè)化和機(jī)械化施工，砂石骨料一般可就地取材,用鋼量小;維修工作簡單;行車時噪聲小;使用壽命長。對中小跨度的鐵路橋梁，各國都基本上采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁。并實行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和預(yù)制裝配施工。
中國從20世紀(jì)50年代開始制訂出全國鐵路統(tǒng)一的鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁(包括先張法、后張法)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。1956年在東隴海線新沂河橋建成中國第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁。目前，無碴無枕預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁及后張法預(yù)應(yīng)力混凝土串聯(lián)梁正在不斷發(fā)展，兩者最大跨度均達(dá)到40米。
②鋼板梁。其主要承重結(jié)構(gòu)是兩片 I字形截面的板梁。上承板梁的構(gòu)造較簡單，鋼料較省，可以整孔裝運，整孔架設(shè)。下承板梁是將橋面布置在兩片梁之間，列車在兩片梁之間通過。一般將橋面擱置在縱梁上，使建筑高度(自軌底至梁底)大為縮小。下承板梁與上承板梁相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,用料較多,制造和施工都比較費工。但由于具有較小的建筑高度，適用于橋下凈空受限制的地區(qū)。
中國從20世紀(jì)50年代初期即開始制訂出鉚接鋼板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。鄭州黃河橋新橋即采用40米鋼板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，其橋孔為71個，每孔梁長40米,雙線共采用142孔。70年代制訂出上、下承焊接板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，跨度分別為24～40米及20～40米。
③結(jié)合梁。用鋼筋混凝土道碴槽板和鋼梁結(jié)合起來共同受力的橋跨結(jié)構(gòu)。適用于曲線或陡坡地段的鋼梁橋。中國在20世紀(jì)50年代首先在京廣鐵路十字江橋上修建了一座跨度32米的結(jié)合梁試驗橋。1956年制訂出跨度28～44米鉚接板梁的結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
④箱形梁。主梁截面為箱形結(jié)構(gòu)。多用于較大跨度的連續(xù)梁橋。箱形梁的優(yōu)點是抗扭剛度大，適用于曲線橋及承受較大偏心荷載的直線橋。箱形梁主要有預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁和鋼箱形梁。
預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁由于結(jié)構(gòu)形式簡潔，外形美觀，抗扭性能好，偏載作用下的橫向分布比其他形式的梁好，所以近年來很快得到推廣。這種梁截面高度為適應(yīng)內(nèi)力的變化，通常沿跨度相應(yīng)變化的，但也可采用等高度的。采用變高度梁適合用懸臂法施工，采用等高度梁適合用頂推法施工。
1950年聯(lián)邦德國首先采用了預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁。1975年中國在北京樞紐東北環(huán)線通惠河橋上修建了跨度26.7+40.7+26.7米雙線鐵路變高度箱形連續(xù)梁橋。1978年在西延鐵路上用頂推法建成一座 4×40米等高度箱形連續(xù)梁鐵路橋。1978年日本建成目前世界最大跨度的110米上越新干線太田川鐵路橋。
鋼箱形梁是隨著高強度鋼和焊接技術(shù)在橋梁上的應(yīng)用以及薄壁結(jié)構(gòu)計算理論的發(fā)展，于20世紀(jì)50年代以來發(fā)展起來的。鋼箱形梁在一定跨度范圍內(nèi)比其他類型的梁式橋節(jié)省鋼材可達(dá)10％～20％；抗扭剛度和橫向剛度較大；安裝、制造及養(yǎng)護(hù)較簡易，因而采用較多。鋼箱形梁的截面形式有矩形及梯形兩類。箱形梁是閉口的薄壁結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力及應(yīng)變按薄壁結(jié)構(gòu)理論計算。
20世紀(jì)50年代聯(lián)邦德國首先采用鋼箱形梁。60年代以來，世界各國都相繼修建了不少鋼箱形梁橋。聯(lián)邦德國于1961年在萊茵河上建成一座箱形兩跨連續(xù)梁，跨度為113米，無枕雙線橋面，平均腹板高度5.2米。這座橋是世界上目前最大跨度的鐵路箱形梁橋。1966年中國試制了一孔跨度32米的鋼箱形梁，1969年架在南同蒲鐵路潼河橋上。1976年在北京西北環(huán)上架設(shè)了一孔跨度40米箱形鋼梁。
⑤槽形梁。這種梁的形狀與半穿式梁相仿。其最大優(yōu)點是底板薄，建筑高度低，最適用于立交橋，在滿足橋下凈空的要求下可以減少兩端線路路堤的土方量。槽形梁可做成單線橋或雙線橋，有簡支梁，也有4～5孔的連續(xù)梁。兩側(cè)主梁有豎直的，也有斜的；有實心的，也有空心的。1976年日本建成的第二丘里跨線橋，跨度達(dá)61.4米，上鋪復(fù)線。80年代初中國在北京樞紐雙橋輔助站及京承鐵路雙橋至懷柔段第二線上分別修建了 2孔24米單線和1孔20米雙線槽形梁，系三向預(yù)應(yīng)力。
2.桁梁 橋梁的主桁架常用的幾何圖式有四種基本類型,即三角形、斜桿形、K形和雙重腹桿形（帶輔助豎桿的雙重腹桿桁架又稱菱形桁架）。選擇桁架圖式的原則是經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造簡單和利于標(biāo)準(zhǔn)化。
這種橋梁形式發(fā)展較早，過去較大跨度的橋梁多采用這種形式。1917年加拿大建成的魁北克橋跨度為548.6米，是目前世界上最長的懸臂桁架橋。中國濟(jì)南黃河橋也是這類結(jié)構(gòu)。懸臂桁架橋由兩邊的錨跨和中間的組合跨組成。錨跨梁的一端伸出中間墩一段長度，稱為懸臂，組合跨的掛孔兩端用鉸接與懸臂端相連。懸臂桁架橋為多跨靜定梁，墩臺基礎(chǔ)的沉陷不影響梁的內(nèi)力。
中國單線簡支鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計主要有三種圖式六種跨度,如圖1中國桁梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)構(gòu)形式所示。桁高第Ⅰ組為8米，第Ⅱ組為11米,第Ⅲ組為16米。主桁中心距(□)第Ⅰ組為 4米，第Ⅱ組為5.75米，第Ⅲ組為5.758米。在擬定上述尺寸時，考慮了桿件的標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化。
目前中國簡支鋼桁梁最大跨度為成昆鐵路的三堆子金沙江橋,主跨為192米菱形下承鉚接鋼桁梁。南京長江橋主跨為3聯(lián)3×160米連續(xù)鋼桁梁,是中國當(dāng)前連續(xù)鋼桁梁最大跨度的橋。
栓焊鋼梁是近年來發(fā)展較快的一種新型鋼梁，已逐漸代替鉚接鋼梁。中國于1962年和1964年分別在湘桂鐵路上建成雒容橋（跨度44.62米）和浪江橋（跨度61.44米）。1965年在成昆鐵路上修建了44座 112孔14種不同跨度和結(jié)構(gòu)形式的栓焊鋼桁梁橋,其中最大跨度為112米系桿拱。1977年在京通鐵路上修建了3×128米栓焊桁梁白河橋。這座橋在下弦主要受力桿件采用15錳釩氮新的高強鋼種，其極限強度為60千克力/毫米□。1980年在京山鐵路永定新河上修建了一座3×144米下承栓焊桁梁橋，主桁受力最大桿件也采用15錳釩氮鋼種。該橋是目前中
國采用15錳釩氮高強度鋼最大跨度的栓焊桁梁橋。
3.拱橋 這種橋在豎直荷載作用下，拱端不僅有豎直反力，還有水平推力，適用于深谷大跨、地基堅實地區(qū)的橋梁。拱橋由拱圈、拱上結(jié)構(gòu)、墩臺及基礎(chǔ)等部分組成（圖2 拱橋結(jié)構(gòu)示意圖）。拱圈是橋跨結(jié)構(gòu)的主要承載部分。拱圈以上的橋跨結(jié)構(gòu)部分稱為拱上結(jié)構(gòu)，用以支承道碴橋面及活載。設(shè)計得合理的拱主要承受壓力，而承受的彎矩和剪力較小。這樣可利用抗壓性能強而抗拉性能弱的材料建造，如石及混凝土等。也可以修建鋼拱橋。
石拱橋的石料可以就地取材，因而能大大節(jié)約鋼材和水泥；石拱橋堅實耐久，形式美觀，幾乎不需要養(yǎng)護(hù)。中華人民共和國成立后，在新建鐵路上修建了許多中小跨度石拱橋，如在寶成鐵路上共修建156座計188孔石拱橋。在成昆鐵路上修建了中國最大跨度的一線天空腹石拱橋，其跨度為54米。
混凝土拱橋較石拱橋和一般鋼筋混凝土梁的跨越能力大，可以做成無鉸、兩鉸或三鉸的拱。鉸的制造復(fù)雜，價格貴，而且拱頂鉸使拱的撓度曲線有明顯轉(zhuǎn)折，引起活載的附加沖擊,因此鐵路拱橋一般避免采用三鉸拱,多采用無鉸拱。混凝土拱橋一般為空腹拱。
拱橋作為鐵路橋梁已有百余年歷史，由于施工時需要復(fù)雜的腳手架，20世紀(jì)60～70年代初有逐漸被其他形式取代的趨勢。70年代中期,隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的提高,懸臂法施工的創(chuàng)新，從而提高了拱橋的競爭能力。蘇聯(lián)于1952年在第聶伯河上修建了一座跨度 228.0米的鋼筋混凝土鐵路拱橋，是目前這類鐵路橋梁中跨度最大者。鐵路鋼拱橋最大跨度為澳大利亞悉尼港橋,跨度503米。中國鐵路修建混凝土拱橋的歷史比較早。京廣線南段廣東省與湖南省交界附近在20世紀(jì)30年代修建了 5座鋼筋混凝土拱橋,最大跨度為40米。中華人民共和國成立后,陸續(xù)修建了幾座較大跨度的鋼筋混凝土拱橋，其中最大跨度為1966年在豐沙鐵路二線修建的永定河 150米裝配式鋼筋混凝土拱橋（見永定河七號橋）。
系桿拱橋是拱與梁的組合結(jié)構(gòu)，拱的推力由系桿承受而不傳給墩臺，和簡支梁一樣不受地基不均勻沉陷的影響,適用于地質(zhì)條件較差的情況。其建筑高度較低,當(dāng)建筑高度受限制時采用較為有利。系桿拱根據(jù)拱肋與系桿的剛度比分三種結(jié)構(gòu)圖式。當(dāng)系桿與拱肋剛度比小于1/80～1/100時，系桿可視為只承受軸向力,不承受彎矩，稱之為柔性系桿剛性拱；當(dāng)系桿與拱肋剛度的比值大于80～100時，拱肋可視為只承受軸向力，不承受彎矩,稱之為剛性系桿柔性拱；介于以上兩者之間則稱之為剛性系桿剛性拱。
4.剛架（構(gòu)）和斜腿剛構(gòu) 剛架橋是上部結(jié)構(gòu)和墩臺（或支柱）整體相連的一種結(jié)構(gòu)形式。這種橋的上部結(jié)構(gòu)同墩臺間屬剛性連接，能提供較大的橋下凈空，因此多用作跨線橋和棧橋。中國從20世紀(jì)50年代以來，陸續(xù)修建了大量剛架式立交橋。施工用不影響運輸?shù)捻斶M(jìn)法。
5.斜腿剛構(gòu)是剛架橋的兩個支腿向梁的兩端斜置而成的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)比同樣跨度的桁架或拱橋都省料，外形輕巧，施工方便。其軸線比較接近荷載壓力線，而兩側(cè)支承于橋臺的伸出部分可以使梁的跨中彎矩進(jìn)一步減小。因此，這種橋的跨度可以作得比較大而仍然經(jīng)濟(jì)。這種橋在河岸較高陡、峽谷較深和需建造立交橋的地方采用較多。
1954年聯(lián)邦德國在霍萊姆建造了兩座預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋，斜腿支座間距為85.5米，是目前世界上跨度最大的預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋。1981年中國在邯長鐵路線上修建了跨過濁漳河的預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋，跨度為82米。這座橋整體性好,線條挺拔,外觀輕巧，形式新穎，為中國第一座大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋。
鋼斜腿剛構(gòu)比預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)可以跨越更大跨度。1966年南斯拉夫建成的內(nèi)雷特瓦河斜腿剛構(gòu)橋，主跨達(dá) 120米。1982年中國在陜西安康建成跨越漢江的鋼斜腿剛構(gòu)鐵路橋，梁跨為56+192+56米,主跨按64+64+64米分跨，兩斜腿鉸中心距為176米,是當(dāng)前世界上最大的鐵路鋼斜腿剛構(gòu)橋（見安康漢江橋）。
6.斜拉橋 由梁、斜拉索及索塔三部分組成。其主要特點是利用索塔引出斜拉索懸吊梁跨。這種懸吊作用相當(dāng)于在梁跨下面設(shè)置若干彈性中間支承。這樣可以大大減小梁跨的彎矩，提高梁的跨越能力。
組成斜拉橋的剛性梁、斜拉索和索塔有各種不同的形式。它們之間的組合方式亦有多種。斜拉索順橋方向布置，常用的斜拉索形式有輻射形、豎琴形、扇形和星形（圖3 斜拉索形式示意圖）。索塔的形式應(yīng)根據(jù)拉索布置、主梁跨度以及橋面寬度等因素決定。常用的索塔形式在順橋方向有柱形和A字形剛架兩種。此外,尚有倒V形和倒Y形索塔。
斜拉橋的剛度與穩(wěn)定性大于懸索橋，且不需用沉重的鋼索錨樁。斜纜引到橋面板上的壓力可以利用來施加預(yù)應(yīng)力于混凝土橋面板上。因此，斜拉橋剛度大，抗風(fēng)穩(wěn)定性好。目前世界各國建成的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉鐵路橋以聯(lián)邦德國1972年建成的美因河二號橋（即赫希斯特橋）最大,跨度為148.23米,系公路、鐵路、管道三用橋。中國于1980年在湘桂鐵路Ⅱ線修建了第一座跨越紅水河的預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋，主跨為48+98+48米（見紅水河橋）。
目前世界上已建成的鋼鐵路斜拉橋為數(shù)還不多。聯(lián)邦德國1966年于內(nèi)卡河上修建了第一座鋼鐵路斜拉橋。1977年阿根廷在首都布宜諾斯艾利斯附近巴拉那河的兩個分岔河道上修建了兩座公路鐵路兩用的鋼斜拉橋。兩橋的主跨都是 110+330+110米三跨對稱布置的梯形鋼箱梁。這兩座橋是當(dāng)前世界上跨度最大的公路鐵路兩用鋼斜拉橋。1980年南斯拉夫在貝爾格萊德薩瓦河上修建了一座跨度為253.7米的雙線鐵路鋼斜拉橋。
7.懸索橋 以纜索跨過索塔頂錨固在河岸上作為承重結(jié)構(gòu)，在纜索上懸掛吊桿吊著橋面系，以供行車、行人的橋，是目前世界上跨度最大的一種橋梁形式。
1855年建成的尼亞加拉瀑布懸索橋是世界上第一座鐵路橋,橋跨度約200米。這座橋后來改建為拱橋。1966年葡萄牙修建的里斯本塔古斯河的薩拉扎爾公路鐵路兩用懸索橋，主孔達(dá)1013米。日本正在修建的本州和四國的聯(lián)絡(luò)橋，共有5座大跨度的公路鐵路兩用懸索橋,其中最大跨度達(dá)1780米。懸索橋較柔軟，多用于公路運輸方面。
三、設(shè)計
上部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：總體的布置；結(jié)構(gòu)形式和體系的研究；材料的選擇；按確定的方案或比較方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；選定部件的具體尺寸。對新型上部結(jié)構(gòu)，一般尚須經(jīng)過設(shè)計的方案比較、模型試驗或局部試驗，然后對建成的橋跨進(jìn)行現(xiàn)場測試和分析。
橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計曾長期使用容許應(yīng)力法。這種方法不分構(gòu)件種類和使用情況，都根據(jù)名義強度，取統(tǒng)一的安全系數(shù)，常使多數(shù)部件設(shè)計得過于保守，而使部分部件的安全性不足。后來，開始采用荷載系數(shù)法和極限狀態(tài)法等。但是，這些方法對設(shè)計部件參數(shù)的選擇，仍然是依靠主觀判斷和設(shè)計經(jīng)驗，還不能正確反映結(jié)構(gòu)的安全度。因此，近年來，隨著可靠性理論的發(fā)展，以及概率理論分析工程結(jié)構(gòu)安全度的應(yīng)用，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計已有了重大的進(jìn)展。對于安全度的計算，已在二次矩法和近似概率法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過數(shù)學(xué)上的推演改進(jìn)，發(fā)展成了一種新的計算方法，簡稱“JCSS”法。
四、施工
包括梁部的制造和安裝架設(shè)。
梁部的制造 主要有鋼梁制造和預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造。
鋼梁制造的工藝過程為：作樣、號料、號孔、切割、鋼料矯正、制孔、料件邊緣加工、桿件組裝、焊接或鉚合、桿件矯正、鉆制工地釘孔、結(jié)構(gòu)試拼裝、除銹并油漆、包裝發(fā)運等。栓焊鋼梁的制造工藝過程主要可分為：料件加工、桿件組焊，除銹節(jié)點聯(lián)接處的板面處理、油漆和裝運等三個過程。
預(yù)應(yīng)力混凝土梁制造有后張法和先張法。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造工藝過程為：灌筑梁體混凝土，穿入和張拉鋼絲束、管道壓漿及封端。預(yù)應(yīng)力張拉體系有拉錨式和拉絲式兩種。中國1958年設(shè)計了一套拉錨式體系（利用錨頭進(jìn)行張拉）預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。這種體系所使用的千斤頂（120噸雙作用千斤頂）笨重，配件又多，安裝操作不方便，勞動強度大。1975年編制了拉絲式體系（直接張拉鋼絲）預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。這種體系的錨頭采用鋼制錐形錨，由錨塞和錨圈組成。張拉鋼絲束用三作用千斤頂(TD－60型)。1980年又試制成功TD－100型張拉千斤頂及24－□5 鋼絲混凝土錨具。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造工藝過程為：建造臺座、初調(diào)應(yīng)力、整體張拉、灌筑混凝土、整體放松、調(diào)離臺位、封端。
五、安裝架設(shè) 上部結(jié)構(gòu)是架空的,必須在高空作業(yè),所以盡可能在運送尺寸和起吊重量的允許范圍內(nèi)，在工廠制成構(gòu)件運到現(xiàn)場拼裝。過去常用的施工方法是在支架上拼裝或現(xiàn)澆梁部構(gòu)件，比較費工費時。近年來，鋼結(jié)構(gòu)多采取在岸邊預(yù)拼成較大的部件或全跨，然后整孔拖拉、整孔浮運，逐節(jié)伸臂和懸索提升架設(shè)。混凝土結(jié)構(gòu)則采用架橋機(jī)吊裝、整孔縱向滑引的模板澆筑、連續(xù)頂推及逐節(jié)平衡懸臂灌筑或拼裝，以及利用斜拉索懸臂拼裝等方法施工。
中國使用的架橋機(jī)，20世紀(jì)50年代初期用雙懸臂式，60年代以來陸續(xù)采用簡支梁式（單梁或雙梁）。起重能力為130噸。80年代初廣州鐵路局試制成功“長征160－40”架橋機(jī)，最大起重能力達(dá)160噸,可架設(shè)跨度40米預(yù)應(yīng)力混凝土梁。
（楊燦芳）
一、組成
橋梁上部結(jié)構(gòu)由橋面、主梁和支座三部分組成。
1.橋面 供車輛和行人直接走行的部分。鐵路橋面有鋼軌和軌枕支承于縱、橫梁系統(tǒng)的明橋面；有道碴槽板、道碴、軌枕、鋼軌組成的道碴橋面；有鋼軌直接聯(lián)結(jié)于橋面板或主梁上的無碴無枕橋面。
2.主梁 橋梁主要承重結(jié)構(gòu)，是橋梁上部結(jié)構(gòu)的主體。鐵路橋的主梁,一般為兩片。小跨度的主梁間距不大,橋面可直接鋪在主梁上。也有采用多片主梁的。主梁可做成實腹的板梁,桿件連成的剛架或桁架,主梁與橋面、聯(lián)結(jié)系結(jié)合而成的箱梁。
3.支座 橋梁上部結(jié)構(gòu)的支承部分。其作用是將上部結(jié)構(gòu)的支承反力（包括豎向力、水平力）傳遞給橋梁墩臺，并保證上部結(jié)構(gòu)在荷載的作用和溫度變化的影響下，具有設(shè)計要求的靜力條件。支座有活動支座和固定支座兩種，可用鋼、橡膠或一定標(biāo)號的鋼筋混凝土制作。橡膠支座是一種新型支座，具有重量輕、高度低、構(gòu)造簡單、加工制造容易、用鋼量少、成本低廉及安裝方便等優(yōu)點。
二、類型 按橋面置于上部結(jié)構(gòu)的位置，橋梁上部結(jié)構(gòu)可分為上承式、下承式（穿式或半穿式）和中承式。上承式、下承式和中承式的橋面分別置于上部結(jié)構(gòu)的頂部、底部和中間。按上部結(jié)構(gòu)主梁的結(jié)構(gòu)形式或主要承重構(gòu)件特征，橋梁上部結(jié)構(gòu)可劃分為板式梁、桁梁、拱橋、剛架（構(gòu)）和斜腿剛構(gòu)、斜拉橋、懸索橋等類型。
1.板式梁 板式梁截面形式一般為矩形、I形、T形、□形和箱形，適用于中小跨度的簡支梁及較大跨度的連續(xù)梁。常用的有混凝土板梁、鋼板梁、結(jié)合梁、箱形梁和槽形梁。
①混凝土板梁。包括普通鋼筋混凝土梁及預(yù)應(yīng)力混凝土梁。可采用工業(yè)化和機(jī)械化施工，砂石骨料一般可就地取材,用鋼量小;維修工作簡單;行車時噪聲小;使用壽命長。對中小跨度的鐵路橋梁，各國都基本上采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁。并實行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和預(yù)制裝配施工。
中國從20世紀(jì)50年代開始制訂出全國鐵路統(tǒng)一的鋼筋混凝土梁和預(yù)應(yīng)力混凝土梁(包括先張法、后張法)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。1956年在東隴海線新沂河橋建成中國第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁。目前，無碴無枕預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁及后張法預(yù)應(yīng)力混凝土串聯(lián)梁正在不斷發(fā)展，兩者最大跨度均達(dá)到40米。
②鋼板梁。其主要承重結(jié)構(gòu)是兩片 I字形截面的板梁。上承板梁的構(gòu)造較簡單，鋼料較省，可以整孔裝運，整孔架設(shè)。下承板梁是將橋面布置在兩片梁之間，列車在兩片梁之間通過。一般將橋面擱置在縱梁上，使建筑高度(自軌底至梁底)大為縮小。下承板梁與上承板梁相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜,用料較多,制造和施工都比較費工。但由于具有較小的建筑高度，適用于橋下凈空受限制的地區(qū)。
中國從20世紀(jì)50年代初期即開始制訂出鉚接鋼板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。鄭州黃河橋新橋即采用40米鋼板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，其橋孔為71個，每孔梁長40米,雙線共采用142孔。70年代制訂出上、下承焊接板梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，跨度分別為24～40米及20～40米。
③結(jié)合梁。用鋼筋混凝土道碴槽板和鋼梁結(jié)合起來共同受力的橋跨結(jié)構(gòu)。適用于曲線或陡坡地段的鋼梁橋。中國在20世紀(jì)50年代首先在京廣鐵路十字江橋上修建了一座跨度32米的結(jié)合梁試驗橋。1956年制訂出跨度28～44米鉚接板梁的結(jié)合梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。
④箱形梁。主梁截面為箱形結(jié)構(gòu)。多用于較大跨度的連續(xù)梁橋。箱形梁的優(yōu)點是抗扭剛度大，適用于曲線橋及承受較大偏心荷載的直線橋。箱形梁主要有預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁和鋼箱形梁。
預(yù)應(yīng)力混凝土箱形連續(xù)梁由于結(jié)構(gòu)形式簡潔，外形美觀，抗扭性能好，偏載作用下的橫向分布比其他形式的梁好，所以近年來很快得到推廣。這種梁截面高度為適應(yīng)內(nèi)力的變化，通常沿跨度相應(yīng)變化的，但也可采用等高度的。采用變高度梁適合用懸臂法施工，采用等高度梁適合用頂推法施工。
1950年聯(lián)邦德國首先采用了預(yù)應(yīng)力混凝土箱形梁。1975年中國在北京樞紐東北環(huán)線通惠河橋上修建了跨度26.7+40.7+26.7米雙線鐵路變高度箱形連續(xù)梁橋。1978年在西延鐵路上用頂推法建成一座 4×40米等高度箱形連續(xù)梁鐵路橋。1978年日本建成目前世界最大跨度的110米上越新干線太田川鐵路橋。
鋼箱形梁是隨著高強度鋼和焊接技術(shù)在橋梁上的應(yīng)用以及薄壁結(jié)構(gòu)計算理論的發(fā)展，于20世紀(jì)50年代以來發(fā)展起來的。鋼箱形梁在一定跨度范圍內(nèi)比其他類型的梁式橋節(jié)省鋼材可達(dá)10％～20％；抗扭剛度和橫向剛度較大；安裝、制造及養(yǎng)護(hù)較簡易，因而采用較多。鋼箱形梁的截面形式有矩形及梯形兩類。箱形梁是閉口的薄壁結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力及應(yīng)變按薄壁結(jié)構(gòu)理論計算。
20世紀(jì)50年代聯(lián)邦德國首先采用鋼箱形梁。60年代以來，世界各國都相繼修建了不少鋼箱形梁橋。聯(lián)邦德國于1961年在萊茵河上建成一座箱形兩跨連續(xù)梁，跨度為113米，無枕雙線橋面，平均腹板高度5.2米。這座橋是世界上目前最大跨度的鐵路箱形梁橋。1966年中國試制了一孔跨度32米的鋼箱形梁，1969年架在南同蒲鐵路潼河橋上。1976年在北京西北環(huán)上架設(shè)了一孔跨度40米箱形鋼梁。
⑤槽形梁。這種梁的形狀與半穿式梁相仿。其最大優(yōu)點是底板薄，建筑高度低，最適用于立交橋，在滿足橋下凈空的要求下可以減少兩端線路路堤的土方量。槽形梁可做成單線橋或雙線橋，有簡支梁，也有4～5孔的連續(xù)梁。兩側(cè)主梁有豎直的，也有斜的；有實心的，也有空心的。1976年日本建成的第二丘里跨線橋，跨度達(dá)61.4米，上鋪復(fù)線。80年代初中國在北京樞紐雙橋輔助站及京承鐵路雙橋至懷柔段第二線上分別修建了 2孔24米單線和1孔20米雙線槽形梁，系三向預(yù)應(yīng)力。
2.桁梁 橋梁的主桁架常用的幾何圖式有四種基本類型,即三角形、斜桿形、K形和雙重腹桿形（帶輔助豎桿的雙重腹桿桁架又稱菱形桁架）。選擇桁架圖式的原則是經(jīng)濟(jì)、構(gòu)造簡單和利于標(biāo)準(zhǔn)化。
這種橋梁形式發(fā)展較早，過去較大跨度的橋梁多采用這種形式。1917年加拿大建成的魁北克橋跨度為548.6米，是目前世界上最長的懸臂桁架橋。中國濟(jì)南黃河橋也是這類結(jié)構(gòu)。懸臂桁架橋由兩邊的錨跨和中間的組合跨組成。錨跨梁的一端伸出中間墩一段長度，稱為懸臂，組合跨的掛孔兩端用鉸接與懸臂端相連。懸臂桁架橋為多跨靜定梁，墩臺基礎(chǔ)的沉陷不影響梁的內(nèi)力。
中國單線簡支鋼桁梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計主要有三種圖式六種跨度,如圖1中國桁梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計結(jié)構(gòu)形式所示。桁高第Ⅰ組為8米，第Ⅱ組為11米,第Ⅲ組為16米。主桁中心距(□)第Ⅰ組為 4米，第Ⅱ組為5.75米，第Ⅲ組為5.758米。在擬定上述尺寸時，考慮了桿件的標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化。
目前中國簡支鋼桁梁最大跨度為成昆鐵路的三堆子金沙江橋,主跨為192米菱形下承鉚接鋼桁梁。南京長江橋主跨為3聯(lián)3×160米連續(xù)鋼桁梁,是中國當(dāng)前連續(xù)鋼桁梁最大跨度的橋。
栓焊鋼梁是近年來發(fā)展較快的一種新型鋼梁，已逐漸代替鉚接鋼梁。中國于1962年和1964年分別在湘桂鐵路上建成雒容橋（跨度44.62米）和浪江橋（跨度61.44米）。1965年在成昆鐵路上修建了44座 112孔14種不同跨度和結(jié)構(gòu)形式的栓焊鋼桁梁橋,其中最大跨度為112米系桿拱。1977年在京通鐵路上修建了3×128米栓焊桁梁白河橋。這座橋在下弦主要受力桿件采用15錳釩氮新的高強鋼種，其極限強度為60千克力/毫米□。1980年在京山鐵路永定新河上修建了一座3×144米下承栓焊桁梁橋，主桁受力最大桿件也采用15錳釩氮鋼種。該橋是目前中
國采用15錳釩氮高強度鋼最大跨度的栓焊桁梁橋。
3.拱橋 這種橋在豎直荷載作用下，拱端不僅有豎直反力，還有水平推力，適用于深谷大跨、地基堅實地區(qū)的橋梁。拱橋由拱圈、拱上結(jié)構(gòu)、墩臺及基礎(chǔ)等部分組成（圖2 拱橋結(jié)構(gòu)示意圖）。拱圈是橋跨結(jié)構(gòu)的主要承載部分。拱圈以上的橋跨結(jié)構(gòu)部分稱為拱上結(jié)構(gòu)，用以支承道碴橋面及活載。設(shè)計得合理的拱主要承受壓力，而承受的彎矩和剪力較小。這樣可利用抗壓性能強而抗拉性能弱的材料建造，如石及混凝土等。也可以修建鋼拱橋。
石拱橋的石料可以就地取材，因而能大大節(jié)約鋼材和水泥；石拱橋堅實耐久，形式美觀，幾乎不需要養(yǎng)護(hù)。中華人民共和國成立后，在新建鐵路上修建了許多中小跨度石拱橋，如在寶成鐵路上共修建156座計188孔石拱橋。在成昆鐵路上修建了中國最大跨度的一線天空腹石拱橋，其跨度為54米。
混凝土拱橋較石拱橋和一般鋼筋混凝土梁的跨越能力大，可以做成無鉸、兩鉸或三鉸的拱。鉸的制造復(fù)雜，價格貴，而且拱頂鉸使拱的撓度曲線有明顯轉(zhuǎn)折，引起活載的附加沖擊,因此鐵路拱橋一般避免采用三鉸拱,多采用無鉸拱。混凝土拱橋一般為空腹拱。
拱橋作為鐵路橋梁已有百余年歷史，由于施工時需要復(fù)雜的腳手架，20世紀(jì)60～70年代初有逐漸被其他形式取代的趨勢。70年代中期,隨著預(yù)應(yīng)力技術(shù)的提高,懸臂法施工的創(chuàng)新，從而提高了拱橋的競爭能力。蘇聯(lián)于1952年在第聶伯河上修建了一座跨度 228.0米的鋼筋混凝土鐵路拱橋，是目前這類鐵路橋梁中跨度最大者。鐵路鋼拱橋最大跨度為澳大利亞悉尼港橋,跨度503米。中國鐵路修建混凝土拱橋的歷史比較早。京廣線南段廣東省與湖南省交界附近在20世紀(jì)30年代修建了 5座鋼筋混凝土拱橋,最大跨度為40米。中華人民共和國成立后,陸續(xù)修建了幾座較大跨度的鋼筋混凝土拱橋，其中最大跨度為1966年在豐沙鐵路二線修建的永定河 150米裝配式鋼筋混凝土拱橋（見永定河七號橋）。
系桿拱橋是拱與梁的組合結(jié)構(gòu)，拱的推力由系桿承受而不傳給墩臺，和簡支梁一樣不受地基不均勻沉陷的影響,適用于地質(zhì)條件較差的情況。其建筑高度較低,當(dāng)建筑高度受限制時采用較為有利。系桿拱根據(jù)拱肋與系桿的剛度比分三種結(jié)構(gòu)圖式。當(dāng)系桿與拱肋剛度比小于1/80～1/100時，系桿可視為只承受軸向力,不承受彎矩，稱之為柔性系桿剛性拱；當(dāng)系桿與拱肋剛度的比值大于80～100時，拱肋可視為只承受軸向力，不承受彎矩,稱之為剛性系桿柔性拱；介于以上兩者之間則稱之為剛性系桿剛性拱。
4.剛架（構(gòu)）和斜腿剛構(gòu) 剛架橋是上部結(jié)構(gòu)和墩臺（或支柱）整體相連的一種結(jié)構(gòu)形式。這種橋的上部結(jié)構(gòu)同墩臺間屬剛性連接，能提供較大的橋下凈空，因此多用作跨線橋和棧橋。中國從20世紀(jì)50年代以來，陸續(xù)修建了大量剛架式立交橋。施工用不影響運輸?shù)捻斶M(jìn)法。
5.斜腿剛構(gòu)是剛架橋的兩個支腿向梁的兩端斜置而成的結(jié)構(gòu)形式。這種結(jié)構(gòu)比同樣跨度的桁架或拱橋都省料，外形輕巧，施工方便。其軸線比較接近荷載壓力線，而兩側(cè)支承于橋臺的伸出部分可以使梁的跨中彎矩進(jìn)一步減小。因此，這種橋的跨度可以作得比較大而仍然經(jīng)濟(jì)。這種橋在河岸較高陡、峽谷較深和需建造立交橋的地方采用較多。
1954年聯(lián)邦德國在霍萊姆建造了兩座預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋，斜腿支座間距為85.5米，是目前世界上跨度最大的預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋。1981年中國在邯長鐵路線上修建了跨過濁漳河的預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)橋，跨度為82米。這座橋整體性好,線條挺拔,外觀輕巧，形式新穎，為中國第一座大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)鐵路橋。
鋼斜腿剛構(gòu)比預(yù)應(yīng)力混凝土斜腿剛構(gòu)可以跨越更大跨度。1966年南斯拉夫建成的內(nèi)雷特瓦河斜腿剛構(gòu)橋，主跨達(dá) 120米。1982年中國在陜西安康建成跨越漢江的鋼斜腿剛構(gòu)鐵路橋，梁跨為56+192+56米,主跨按64+64+64米分跨，兩斜腿鉸中心距為176米,是當(dāng)前世界上最大的鐵路鋼斜腿剛構(gòu)橋（見安康漢江橋）。
6.斜拉橋 由梁、斜拉索及索塔三部分組成。其主要特點是利用索塔引出斜拉索懸吊梁跨。這種懸吊作用相當(dāng)于在梁跨下面設(shè)置若干彈性中間支承。這樣可以大大減小梁跨的彎矩，提高梁的跨越能力。
組成斜拉橋的剛性梁、斜拉索和索塔有各種不同的形式。它們之間的組合方式亦有多種。斜拉索順橋方向布置，常用的斜拉索形式有輻射形、豎琴形、扇形和星形（圖3 斜拉索形式示意圖）。索塔的形式應(yīng)根據(jù)拉索布置、主梁跨度以及橋面寬度等因素決定。常用的索塔形式在順橋方向有柱形和A字形剛架兩種。此外,尚有倒V形和倒Y形索塔。
斜拉橋的剛度與穩(wěn)定性大于懸索橋，且不需用沉重的鋼索錨樁。斜纜引到橋面板上的壓力可以利用來施加預(yù)應(yīng)力于混凝土橋面板上。因此，斜拉橋剛度大，抗風(fēng)穩(wěn)定性好。目前世界各國建成的預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉鐵路橋以聯(lián)邦德國1972年建成的美因河二號橋（即赫希斯特橋）最大,跨度為148.23米,系公路、鐵路、管道三用橋。中國于1980年在湘桂鐵路Ⅱ線修建了第一座跨越紅水河的預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋，主跨為48+98+48米（見紅水河橋）。
目前世界上已建成的鋼鐵路斜拉橋為數(shù)還不多。聯(lián)邦德國1966年于內(nèi)卡河上修建了第一座鋼鐵路斜拉橋。1977年阿根廷在首都布宜諾斯艾利斯附近巴拉那河的兩個分岔河道上修建了兩座公路鐵路兩用的鋼斜拉橋。兩橋的主跨都是 110+330+110米三跨對稱布置的梯形鋼箱梁。這兩座橋是當(dāng)前世界上跨度最大的公路鐵路兩用鋼斜拉橋。1980年南斯拉夫在貝爾格萊德薩瓦河上修建了一座跨度為253.7米的雙線鐵路鋼斜拉橋。
7.懸索橋 以纜索跨過索塔頂錨固在河岸上作為承重結(jié)構(gòu)，在纜索上懸掛吊桿吊著橋面系，以供行車、行人的橋，是目前世界上跨度最大的一種橋梁形式。
1855年建成的尼亞加拉瀑布懸索橋是世界上第一座鐵路橋,橋跨度約200米。這座橋后來改建為拱橋。1966年葡萄牙修建的里斯本塔古斯河的薩拉扎爾公路鐵路兩用懸索橋，主孔達(dá)1013米。日本正在修建的本州和四國的聯(lián)絡(luò)橋，共有5座大跨度的公路鐵路兩用懸索橋,其中最大跨度達(dá)1780米。懸索橋較柔軟，多用于公路運輸方面。
三、設(shè)計
上部結(jié)構(gòu)設(shè)計包括：總體的布置；結(jié)構(gòu)形式和體系的研究；材料的選擇；按確定的方案或比較方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析；選定部件的具體尺寸。對新型上部結(jié)構(gòu)，一般尚須經(jīng)過設(shè)計的方案比較、模型試驗或局部試驗，然后對建成的橋跨進(jìn)行現(xiàn)場測試和分析。
橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計曾長期使用容許應(yīng)力法。這種方法不分構(gòu)件種類和使用情況，都根據(jù)名義強度，取統(tǒng)一的安全系數(shù)，常使多數(shù)部件設(shè)計得過于保守，而使部分部件的安全性不足。后來，開始采用荷載系數(shù)法和極限狀態(tài)法等。但是，這些方法對設(shè)計部件參數(shù)的選擇，仍然是依靠主觀判斷和設(shè)計經(jīng)驗，還不能正確反映結(jié)構(gòu)的安全度。因此，近年來，隨著可靠性理論的發(fā)展，以及概率理論分析工程結(jié)構(gòu)安全度的應(yīng)用，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計已有了重大的進(jìn)展。對于安全度的計算，已在二次矩法和近似概率法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過數(shù)學(xué)上的推演改進(jìn)，發(fā)展成了一種新的計算方法，簡稱“JCSS”法。
四、施工
包括梁部的制造和安裝架設(shè)。
梁部的制造 主要有鋼梁制造和預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造。
鋼梁制造的工藝過程為：作樣、號料、號孔、切割、鋼料矯正、制孔、料件邊緣加工、桿件組裝、焊接或鉚合、桿件矯正、鉆制工地釘孔、結(jié)構(gòu)試拼裝、除銹并油漆、包裝發(fā)運等。栓焊鋼梁的制造工藝過程主要可分為：料件加工、桿件組焊，除銹節(jié)點聯(lián)接處的板面處理、油漆和裝運等三個過程。
預(yù)應(yīng)力混凝土梁制造有后張法和先張法。后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造工藝過程為：灌筑梁體混凝土，穿入和張拉鋼絲束、管道壓漿及封端。預(yù)應(yīng)力張拉體系有拉錨式和拉絲式兩種。中國1958年設(shè)計了一套拉錨式體系（利用錨頭進(jìn)行張拉）預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。這種體系所使用的千斤頂（120噸雙作用千斤頂）笨重，配件又多，安裝操作不方便，勞動強度大。1975年編制了拉絲式體系（直接張拉鋼絲）預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路橋梁標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。這種體系的錨頭采用鋼制錐形錨，由錨塞和錨圈組成。張拉鋼絲束用三作用千斤頂(TD－60型)。1980年又試制成功TD－100型張拉千斤頂及24－□5 鋼絲混凝土錨具。先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁的制造工藝過程為：建造臺座、初調(diào)應(yīng)力、整體張拉、灌筑混凝土、整體放松、調(diào)離臺位、封端。
五、安裝架設(shè) 上部結(jié)構(gòu)是架空的,必須在高空作業(yè),所以盡可能在運送尺寸和起吊重量的允許范圍內(nèi)，在工廠制成構(gòu)件運到現(xiàn)場拼裝。過去常用的施工方法是在支架上拼裝或現(xiàn)澆梁部構(gòu)件，比較費工費時。近年來，鋼結(jié)構(gòu)多采取在岸邊預(yù)拼成較大的部件或全跨，然后整孔拖拉、整孔浮運，逐節(jié)伸臂和懸索提升架設(shè)。混凝土結(jié)構(gòu)則采用架橋機(jī)吊裝、整孔縱向滑引的模板澆筑、連續(xù)頂推及逐節(jié)平衡懸臂灌筑或拼裝，以及利用斜拉索懸臂拼裝等方法施工。
中國使用的架橋機(jī)，20世紀(jì)50年代初期用雙懸臂式，60年代以來陸續(xù)采用簡支梁式（單梁或雙梁）。起重能力為130噸。80年代初廣州鐵路局試制成功“長征160－40”架橋機(jī)，最大起重能力達(dá)160噸,可架設(shè)跨度40米預(yù)應(yīng)力混凝土梁。
（楊燦芳）
