正文
圖1
為跨越河流的鐵路橋式。 鐵路橋樑按橋跨結構可分為梁橋、拱橋、剛構橋、懸索橋和組合體系橋等；按用途可分為鐵路橋、公路鐵路兩用橋等。鐵路橋樑工程一般包括橋址勘測、橋樑設計、橋樑施工和橋樑養護維修等步驟。
簡史 19世紀中葉，歐美一些國家開始興建鐵路，大跨度鐵路鐵橋相繼建成，如英國1846年在威爾斯梅奈海峽建造的布列坦尼亞橋。19世紀60年代，煉鋼技術發展起來，隨之美國建成世界上第一座公路鐵路兩用的聖路易斯鋼拱橋（1874年）。1917年加拿大建成魁北克橋。這座橋為懸臂鋼桁梁橋，主跨549米,是當時跨度最大的橋。1824年，水泥開始工業化生產。隨著對混凝土性能的進一步了解，1867年英國開始建造鋼筋混凝土鐵路拱橋。混凝土具有優良的可塑性和耐壓性，開始成為取代石料建造拱橋的理想材料。1915年美國建成一座10孔55米的大型鋼筋混凝土雙線鐵路拱橋。
19世紀末，橋樑設計理論逐步完善，並制定出相應的設計規範。20世紀以來，橋樑工程的動力學理論和空間結構分析法建立起來，建橋的工藝、機具和試驗技術不斷發展，新型材料大量出現，為橋樑採用新型結構和向大跨度發展提供了有利條件。例如，1963年聯邦德國建造的費馬恩海峽橋，是鋼系桿拱結構,主跨為248.4米；1963年南斯拉夫建造的多瑙河橋，是預應力混凝土拱結構,跨度為211米+166米；1977年阿根廷建造的巴拉那河橋,是鋼斜拉橋結構，主跨為330米；1972年聯邦德國建造的法蘭克福美因河二號橋，是一座鐵路、公路、管道三用預應力混凝土斜拉橋，主跨為148.23米；1978年日本在上越新幹線上建造的太田川橋，是預應力混凝土連續梁橋，最大跨度110米。
中國自1876年建成第一條鐵路至1949年的73年間，規模較大的鐵路橋幾乎全是鋼橋。20世紀初修建的京漢鐵路鄭州黃河橋，全長3015米，102孔鋼桁橋,是中國黃河上的第一座鐵路橋。1912年建成的津浦鐵路濼口黃河橋，全長1255.2米，共有12孔鋼桁橋,主跨為3孔懸臂鋼桁梁,最大跨度164.7米，是當時跨度最大的鋼橋。1937年建成的杭州錢塘江橋，全長1453米,正橋為16孔65.84米雙層公路鐵路兩用簡支鋼桁梁橋。中華人民共和國成立以來，大規模修建鐵路橋樑，截至1981年底，共修建14000多座橋樑，總延長900多公里。1949年以前，黃河上只有2座鐵路橋，現在已經建成7座；長江上沒有橋樑，現在已經建成7座，正在建設中的還有1座。50年代主要發展了鋼筋混凝土和預應力混凝土中小跨度簡支梁；結合就地取材的特點，在成渝鐵路、寶成鐵路、石太鐵路等建成百餘孔石拱橋；在包蘭鐵路的東崗鎮修建了黃河橋，是3孔53米上承空腹式鋼筋混凝土拱橋;在蘭新鐵路建成昌吉河橋，是56米預應力混凝土系桿拱橋。同時還建成京廣鐵路的武漢長江橋、鄭州黃河橋、廣三鐵路的珠江橋、南潯鐵路的贛江橋等特大鋼樑橋。其中武漢長江橋是中國長江上的第一橋。這座橋首次採用1.55米管柱鑽孔法修築深水基礎。60年代中國鐵路橋樑建設有了較大的發展，建成南京長江橋。在成昆鐵路大量採用新技術，用懸臂法建成了兩座預應力混凝土懸臂橋（舊庄河一號橋和孫水河五號橋），發展栓焊鋼樑，建成 4座鋼系桿拱橋（系桿拱跨度112米）和其他 40座栓焊鋼桁梁；還修建了中國最大跨度的54米空腹石拱橋（一線天橋）和中國最大跨度的 192米鉚接鋼桁梁（三堆子金沙江橋）。在豐沙鐵路下行線建成永定河七號橋，是跨度150米的預應力空腹式拱橋。70年代以來,建成了一批新形式鐵路橋樑，其中有採用推頂法施工的 4×40米箱形預應力混凝土連續梁(西延鐵路狄家河橋)，主跨96米的預應力混凝土斜拉橋(湘桂鐵路紅水河Ⅱ線橋)，82米的預應力混凝土斜腿剛構橋(邯長鐵路濁漳河橋)，3×144米連續栓焊鋼樑橋（永定河新橋）,176米的斜腿剛構橋(安康漢江橋)。(見彩圖)
鐵路橋樑工程
鐵路橋樑工程橋位選擇 一般遵循以下原則：①橋位儘可能選在河床順直、河槽固定、水流平穩、沖淤變化呈規律性的河段。避免在沖刷嚴重、淤積、改道變遷和河岸坍塌的河段上設橋。②橋位儘可能選在河床狹窄或河灘寬度較小之處，線路和橋樑應儘可能同洪水水流方向正交。③橋位儘可能選在基岩埋藏不深、岩面平坦、構造完整，或河床沖刷線以下地基持力層有足夠承載力，適宜設定墩、台基礎的地方。避免在地質鬆軟、岸坡滑坍、岩溶發育及其他地質不良河段設橋。④橋址儘可能選在引橋便於與線路聯接，或有高地可減少引橋工程量和台後填土高度等的地方。
在橋址勘測中，中、小橋樑平面位置一般依據線路條件確定。大橋和特大橋往往要選擇幾個橋位，結合選線走向作多方案比選。
水文計算 依據洪水水位和流量，計算跨河橋樑的孔徑、高度和墩台基礎埋深等主要尺寸，其內容包括：
①設計洪水的推算。許多國家的橋樑設計規範都規定有橋樑設計洪水的頻率標準。中國《鐵路工程技術規範》規定，Ⅰ、Ⅱ級鐵路的橋樑設計洪水頻率為 1/100，檢算頻率為 1/300，即這一洪水頻率的洪水水位和流量是Ⅰ、Ⅱ級鐵路的橋樑設計依據。設計洪水的推算方法很多，中國常用的方法有根據實測流量資料推算、根據歷史洪水調查資料推算、根據雨量資料推算、可能最大洪水推算等四類。其中前兩種方法常用於橋樑設計時對洪水的推算。根據雨量資料推算方法一般用於小橋和涵洞設計流量的推算，可能最大洪水推算方法常用於水庫和保壩的校核計算。
②沖刷計算。跨河橋的孔徑的設計，應能順暢排泄設計洪水而不發生水害。因此，橋孔布置和墩台基礎埋深同水流沖刷有關。河上建橋後，兩橋台間的過水斷面比原來河流的過水斷面小，再加橋墩的阻水面積以及橋墩兩側由於產生鏇渦而構成的非有效過水麵積等，將使水流受到壓縮，橋前出現壅水，橋下流速增大，河床受到沖刷。隨著沖刷的發展，橋下河床加深，過水麵積加大，流速逐漸下降，直至橋下流速降低到沖刷停止流速時，沖刷即行停止。這種由於建橋壓縮水流而在橋下河床發生普遍沖刷稱為一般沖刷。橋樑設計規範一般規定容許沖刷係數值為橋孔需要的過水麵積與橋下實際供給的過水麵積之比。橋孔布置不宜大於規定的容許沖刷係數值，以便控制橋樑對河道的擠壓。中國《鐵路工程技術規範》中規定：平原河流的容許沖刷係數值為 1.1～1.4，山區河流為1.0～1.4，山前區河流為 1.2～1.8等。對於河床不穩固的河流，選用容許沖刷係數，應當根據具體情況決定。
河流在橋墩周圍局部範圍內發生的沖刷，稱為橋墩局部沖刷。根據一般沖刷和橋墩局部沖刷的深度，並加上適當安全值即可確定墩台基礎埋深。一般沖刷和局部沖刷是同時發生的，但計算上一般多分別進行。沖刷計算方法很多，所依據的計算公式都是半理論、半經驗的公式。中國根據對本國橋樑建設所做的大量調查研究工作，在20世紀60年代初期建立了適合本國河流條件的橋渡沖刷計算公式。這一公式可用沖刷停止時垂線上的水流連續性方程描述：
hpm＝qpm/VS
式中hpm為最大可能的一般沖刷深度,單位為米；qpm為可能出現的垂線最大單寬量，單位為米3/(秒·米)；VS為沖刷停止時的流速,單位為米/秒。橋墩的局部沖刷可進行試驗觀測。水流行近橋墩，由於橋墩的阻擋，部分繞墩而過，另一部分衝擊橋墩分為向上、向下兩部分水流。向下部分同底層水流構成反向鏇滾，導致局部沖刷，形成沖刷坑。隨著沖刷坑的發展，沖刷能力逐步減弱，直至鏇滾水流不再能沖刷河床泥砂時沖刷即行停止。因此根據試驗可建立計算公式並藉助觀察和實測資料定出公式內的各項參數。根據橋墩寬度、形狀和行近橋墩水流速度，以及河床泥砂粒徑等，可以確定橋墩的局部沖刷。
橋樑設計 包括初步設計和技術設計兩個階段。初步設計是在橋址勘測初測的基礎上，確定橋位、設計水位和設計流量，並根據通航要求和通過初步的水文計算確定橋樑的長度、高度、跨度和基礎埋置深度。初步設計階段要從橋樑用料、投資、施工、運營、養護等多方面進行綜合考察，擬定多種橋式方案進行比選，提出推薦的橋位和橋式。技術設計階段是根據橋址勘測的定測資料，確定橋樑各部分的尺寸，對橋跨、墩台和基礎等進行結構設計。技術設計要繪製符合建橋要求的設計圖，並擬定出施工方案，提出用料清單，確定工程造價和完工日期。
設計要求 橋樑設計的基本要求是保證橋樑的強度、剛度、穩定性等指標符合橋樑安全使用的要求。在這個前提下，注意橋樑美觀，使橋樑的輪廓造型儘可能同周圍環境相協調。
①橋樑建築限界和橋下淨空：橋樑建築限界是保證機車車輛或公路車輛、行人等安全通過橋樑所必需的輪廓尺寸。橋下淨空是保證通航、通行排筏、流木流水安全通過橋樑所必需的淨跨和淨高。在橋樑設計中，須根據鐵路工程技術標準確定橋樑的限界和淨空。
②橋樑設計荷載：橋樑承受的荷載大致可分為主要荷載（主力）、附加荷載（附加力）和特殊荷載三種。主要荷載包括恆載和活載。恆載包括橋樑自重、土壓力、靜水壓力和浮力。預應力混凝土結構的橋樑還包括預應力、混凝土收縮力和徐變的影響所產生的力等。活載包括列車重量、衝擊力、離心力和列車引起的土壓力等。此外還有人行道活載等。附加荷載包括列車制動力或牽引力、風力、列車橫向搖擺力、水流壓力、冰壓力、溫度變化引起的應力、凍脹力等。特殊荷載包括船隻或排筏的撞擊力，地震力、施工荷載等。
各種荷載並不同時作用於橋樑上，它們對橋樑結構的強度、穩定性、剛度等所產生的影響也各不相同，但在橋樑設計中要選取最不利的荷載組合進行檢算。
標準設計 為了加快設計進度、提高設計質量、節省人力和物力，以及有利於工業化生產和機械化施工，很多國家都根據本國情況和條件，對橋樑工程設計制定有標準設計圖。中國對20米以下跨度鋼筋混凝土梁，24米、32米及40米跨度的預應力混凝土梁，各種跨度的鋼板梁，48～128米各式鋼桁梁,以及各式墩台、涵渠等都制定有標準設計圖。
橋樑施工 橋樑施工之前，必須確定施工方法，編制完備的施工組織設計計畫和制定指導性施工進度計畫。各項計畫的主要內容為：①主要工程項目在最有利時期施工，如水下基礎安排在低水位期間進行，灌注混凝土要有較好的氣溫條件等。②各項工程的工期要相互密切銜接，如架梁安排在墩台圬工達到必要強度時進行。③大宗材料、動力、勞力能夠均衡供應和配置。④施工輔助設備的重複使用等。
橋樑的現場施工主要是修築基礎和墩台，以及需要就地灌注的大型鋼筋混凝土或預應力混凝土梁跨結構。中小跨度混凝土梁和鋼樑一般採用廠制和工地組裝架設。常用的施工方法有以下幾種。
架橋機架梁 架橋機主要用於中小跨度梁橋的架設。中國跨度32米以下的鋼筋混凝土鐵路橋樑或預應力混凝土鐵路橋樑絕大多數採用架橋機架設。架橋機有三種基本類型：懸臂式的，起重能力80噸和 130噸；單梁式的，起吊能力130噸；雙梁式的，起吊能力 130～160噸。地勢平坦，梁跨較多的引橋，常採用龍門起重機架設，如南京長江橋引橋、澧水橋引橋等都是採用龍門起重機架梁的。
鷹架法 在橋孔位置上建造滿布支架(常稱腳手架)和在支架上拼裝組合鋼桁梁或立模就地灌築鋼筋混凝土梁的施工方法。一般不用於水深流急或航運繁忙的跨河橋施工。如果橋樑墩台較高，搭建支架費用太高時，應與其他架梁方法進行經濟比較後決定是否採用。
拖拉推頂法 鋼樑在橋頭場地拼裝，用絞車縱向拖拉至墩台上的無支架施工方法。這種方法優點是施工作業安全，便於保證拼裝質量。簡支鋼桁梁可以單孔拖拉架設。多跨簡支鋼桁梁可作臨時連線，幾孔同時拖拉就位。連續鋼桁梁可數聯連線拖拉。這種方法缺點是牽引滑道等設備較多，跨度大時需設導梁和臨時支墩，有的還需要加固鋼樑。
鋼筋混凝土梁由於重量大,需要笨重的滾移設備,套用拖拉法架設受到限制。近年來，人們發現聚四氟乙烯塑膠板在鋼板面上滑動，摩擦係數不超過0.05，因而出現了一種套用聚四氟乙烯塑膠板作滑動面，用千斤頂把鋼筋混凝土梁推上橋位的施工方法，這種方法稱為推頂法。中國鐵路於 1977年在西安-延安鐵路線上建成的狄家河4×40米箱形預應力混凝土連續梁橋,是中國首次套用推頂法架設的（圖2）。
鐵路橋樑工程用懸臂拼裝法或懸臂灌注法修築大跨度預應力混凝土連續梁橋，自1950年聯邦德國首次套用成功後，30年來得到了廣泛發展。中國成昆鐵路上舊庄河橋、孫水河橋，以及近年建成的湘桂鐵路上的紅水河橋，都是採用這種方法施工。
浮運法 梁在河岸組裝後，用船運到橋位，並利用水位漲落將梁就位。孔數較少的橋樑，也可採用半浮運法，即梁在岸上拼裝，伸出橋台，用浮船托起，用拖拉法把鋼樑運到前方墩台上。半浮運法需用輔助設備較多，施工條件有一定要求，因此，套用較少。
近年來，隨著大型水上起重船和鐵駁船的出現，鋼樑安裝趨向於採用大塊或整體吊裝就位的方法。這既可縮短工期，又能提高抗風安全度，減少高空作業的危險。同時組裝工作在地面進行，能夠保證複雜結構的幾何尺寸。
橋樑養護維修 為保證橋樑行車安全和延長其使用壽命，對橋樑必須進行經常性的檢查，維修和大修，加固和改建等項工作（見鐵路橋樑養護）。
