一种新颖的变高度单跨桥的设计方法，这种桥型两端截面高度最大，跨中截面高度最小。这种桥型适用于单跨过河或高速公路的桥梁，在这种情况下，只需要一个单跨，下面的垂直净空最大，同时，非常优雅美观。设计通过将端部负弯矩“锁定”在“固定”梁端上，可以大幅减少跨中正弯矩，并最大限度减小跨中梁高。

这种创新的桥型对于那些正在寻找一种实用而优雅的单跨大跨度桥梁新方案的人来说，将是很有吸引力的。

这种变高度单跨桥梁的设计， 即两端梁高最大、跨中梁高最小的桥梁 。这些桥梁的设计是 通过“固定”两端来“锁定”负弯矩，从而大大减少了跨中正弯矩，从而允许在跨中使用梁高较低的截面 。 尽管变高度单跨桥梁的设计和建造已经有很多年了，但是没有人分析清楚这些桥梁的受力特性，也没有系统的方法来设计这些桥梁。

此类桥梁特别适用于需要较大单跨跨越公路或者河道的情况，能满足桥下净空最大化的功能需求，同时立面造型比较优美。 这种创新的桥梁类型将引起业主、桥梁设计师和设计/建造承包商的兴趣，这是单跨大跨度桥梁的一种实用而优雅的解决方案。

它属于带拉杆的桥梁。 桥梁两端延伸短悬臂，并设置拉杆在岩土里锚固 。

假定跨径为“L”的简支变高箱梁桥，在端部有长度为“a”的短外伸悬臂，竖向支承承受简支梁的支座反力R。由于最大正弯矩出现在跨中， 因此这种体系不可能出现如下图所示的最小截面出现在跨中的情况 。如果在两侧外伸悬臂的末端施加向下的拉力F，则这些拉力将在每一端“锁定”一个负弯矩（M=F a），这将大幅减少主梁跨中的正弯矩，使得跨中采用较小的梁高成为可能，如图所示。

分析倾斜支承配抗拉装置的受力体系： 拉杆力的垂直分量Fv“锁定”每端的负弯矩（M=Fv× a），以减少跨中的正弯矩，而拉杆力的水平分量Fh则增加了对桥面的压应力储备。

倾斜支承减少了主跨的计算跨度，而斜向拉杆还能与斜撑共用基础。 实际上，桥梁的自重足以平衡拉杆的竖向分力，因此设计可以取消岩/土锚杆，仅需要设置倾斜的预应力钢束将系杆拉力传递到基础上。 负弯矩M一定的情况下，如果悬臂外伸段“a”较小，所需系杆拉力“F”则较大，如果悬臂外伸段“a”较大，所需系杆拉力“F”则较小。一般情况下都希望采用较小的悬臂外伸长度，因为此时总桥梁长度将是最小的。然而，较小的悬臂延伸段向桥台传递的剪力较大（该剪力等于拉杆力）。如果悬臂延伸太短，则需要竖向预应力来传递桥面板中的剪力，如果悬臂延伸太短，则截面将不起作用。因此， 需要找到一个最佳的悬臂延伸长度。

此外， 可以调整或“校准”抗拉装置中的拉杆力，以获得所需的正弯矩和负弯矩分布图。 下图显示了主跨为82.0m、悬臂外伸长度为6.1m的单孔变高度梁。图示的七个恒载弯矩图对应于不同的拉杆力，也对应不同的梁端系固度，从0%系固度到120%系固度，增量为20%（100%系固度是指在桥台处主梁固结的情况）。研究发现， 可以通过改变抗拉装置中的拉杆力来获得正弯矩和负弯矩的合理分布。

 拉杆力参数分析

系固度为0%（简支）时，大部分弯矩为正弯矩（97%），而系固度为120%时，大部分弯矩为负弯矩（97%）。系固度为60%时，一半弯矩为正弯矩，一半弯矩为负弯矩。100%系固度的情况下， 这种变高桥梁的负弯矩为81%，正弯矩为19%，区别于等高桥梁（即wL2/12和wL2/24）计算得到的66%负弯矩和33%正弯矩 ，这种情况与80%系固度相当。

一般来说，负弯矩是由悬臂外伸段自重引起的弯矩和由拉杆力引起的弯矩的组合。 这就是为什么简支梁（无拉杆力）也存在 3%的负弯矩 。随着悬臂延伸长度的增加，自重会产生很大比例的负弯矩。比如，8.20 m（0.10 L）的悬臂延伸长度产生5%的负力矩。而16.40米（0.20L）的长度则产生了21%的负弯矩。值得注意的是，如果拉杆力是压力而不是拉力，那么这种类型的桥梁将转变成一座三跨连续梁。在温度梯度荷载及徐变、收缩的作用下，会产生对受力起不利作用的二次力矩。二次力矩会产生附加的二次应力，从而削弱预应力的效用，并引起弯矩的重分布。

这里介绍“ 三座著名的单孔变高桥梁 ”， 它们有三种不同的垂直/倾斜支撑和垂直/倾斜系固方式。

一、 法国的Luzancy大桥

法国是预制节段桥的诞生地和建造技术发展的摇篮，同时，世界上第一座采用节段匹配预制法施工的大型桥梁也在法国 。 法国的Luzancy大桥是马恩河上的一座非常细长的桥。它由Eugène Freyssinet设计，是一座非常特殊的桥梁。它是有史以来第一座预制分段式桥梁。

它的主跨长度为55米， 中跨的高度为1.27米，这也是为什么最终的桥梁在外观上非常轻，拥有耳目一新的高跨比，达43。该桥已被描述为双铰门式框架,作用 在短悬臂延长线上的系固力的垂直分量在两端 "锁定 "了一个负弯矩，从而减少了中跨的正弯矩 ，因此可以使用1.27米梁高。

桥梁的横断面由三片箱梁组成，这些箱梁分别预制和架设，然后相互连接，形成了单箱五室，桥面宽度为8.00米，道路由两条3.00米车道和1.00米人行道组成。

桥梁采用了纵向、横向、竖向后张预应力 ，均采用12×5mm钢丝。纵向后张预应力由8根顶板悬臂束组成，悬臂束下弯并在底板锚固，底部16根连续预应力束上弯并在顶板锚固。 系固束也采用了后张法预应力束，在顶板张拉，底部为环形 。扁平千斤顶和钢筋混凝土垫片位于下斜构件框架进入桥台的地方,它们被用来进一步压缩梁体以及调整徐变的影响。

二、德国的G?nstor桥

德国的G?nstor桥是一座非常优雅的桥，位于乌尔姆，横跨多瑙河，由Ulrich Finsterwalder设计，主跨长度为82.4米。 该桥于1950年建成，，跨径82.4米的桥其梁高呈抛物线变化，从桥墩处的4.282米到中跨处的1.20米，令人惊叹。 1.20米跨中梁高使得航道的垂直净空要求得以保持 ，而无需加高道路。因此， 桥台处高跨比为：1/19，中跨处高跨比为惊人的1/69。

大桥的横断面由四根梁组成，这些梁不仅在高度上有抛物线变化，而且在宽度上也有抛物线变化，从1.40米到0.70米。 这样做是为了尽可能地减少自重，梁宽变化设在内侧面，所以桥的外侧面是均匀的，可以从照片中看出；整个桥面宽度为18.60米。 如前所述，该桥取代了一座三拱桥。从图中可以看到废弃的桥墩和墩台基础。废弃的桥墩基础限制了悬臂的延伸长度，仅为6.85米，这对于82.4米的主跨来说是相当短的（比值为0.083L）。 这意味着需要较大的系固力来提供两端所需的负弯矩，以抵消中跨所能承受的较小正弯矩。每一个大的系固力都会以大的恒定剪力的形式通过端部悬臂传递到桥墩上。竖向预应力棒用于提供这些大的剪力。纵向预应力主要布置在桥台上，为悬臂筋，仅有少数采用通长的连续预应力筋。

图中的红色箭头显示该桥有垂直支撑和倾斜的拉杆，这些特征在照片中被桥台侧墙所掩盖。

三、意大利的Pinzano桥

它由SilvanoZorzi设计，它的主跨长度为163米，全长185米。该桥取代了1966年被洪水损坏的三拱桥。桥梁断面高度呈抛物线变化，从桥墩处的7.00米到中跨处极为纤细2.50米。因此， 桥台处的高跨比为1/23，中跨处的高跨比为惊人的1/65 。该桥中跨设铰，设计师Zorzi认为这一结构为三铰拱。

下图中的红色箭头显示，该桥有倾斜的支撑和倾斜的系杆，照片中这些特征被桥台侧墙所遮挡。

关于变高度单跨桥的桥台 ，Luzancy桥采用了2型桥台，其中上部结构框架伸入桥台内部，而Ganstor桥和Pinzano桥采用了1型桥台，其中上部结构和桥台翼墙在立面上成为一个整体。此外，尽管Ganstor桥和Pinzano桥的支撑/抗拉装置是隐藏的，但是Luzancy桥的支撑/抗拉装置是清晰可见的。

主梁受力分析： 有必要分析施加倾斜支撑反作用力R和拉杆F的效应，即支撑反作用力R/拉杆力F的水平分量增加了桥面的压力。图中的三张图分别显示了Luzancy、Ganstor和Pinzano桥主梁上的压力。

三类桥梁上的压力分析

竖向尺寸则使桥梁在每端具有等边三角形构造形态（60度角）如图。

Luzancy型桥梁设有斜向支撑和竖向拉杆。自重和拉杆力的组合竖向力为589+484=1073 kN。这将在每个倾斜支架中产生1240 kN的压力。 这些反作用力的水平分量为桥面增加了620 kN的压力。 因此， 这座桥的受力特性类似于一个三铰拱（分析压力时）。 484 kN的垂直拉杆力在水平方向上没有分力，因此对压力没有影响。Ganstor桥具有竖向支撑和斜向拉杆力。559 kN拉杆力的垂直分量为484kN。而水平分量是280kN。这为整个桥面增加280 kN的压力储备。 

Pinzano型桥梁设有倾斜支撑和倾斜拉杆力。该桥的压力是Luzancy型和Ganstor型桥梁压力的叠加。桥面产生的总压力为620+280=900 kN， 在倾斜支架之间桥面产生的压力为280 kN。 就结构效率而言，Pinzano型桥梁似乎效率最高。 由于倾斜支撑减少了主跨长度，同时将最大的压力施加到了桥面。 Ganstor型桥梁主跨长度未减少，且桥面受到的压力也最小，效率最低。尽管倾斜支架/倾斜拉杆力具有所有这些优点，一般来说，竖向构件施工会更容易。然而，如果需要进一步减少主跨长度或增大桥面压力，可以使用这三种解决方案中的任意一种来达到目的。

预应力的使用将非常有效，因为用于建造桥梁的悬臂钢束足以承受施工过程的荷载负弯矩，并且对底部连续性通长钢束的要求大为降低。

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