１　前言
槽型梁桥属于下承式开口薄壁结构，具有建筑高度低、噪音小和外形简洁的优点，应用于城市桥梁具有良好的综合经济效应，因而适用于城市高架，尤其是限制建筑高度、控制环境噪音的地区。
国外于２０世纪初开始研究槽型梁结构，１９５２年首次应用于英国罗什尔汉桥。此后，日、法、澳等国相继在工程中推广应用。１９９０年瑞士建成的里兹跨隆河变高度槽型梁桥，跨径达到１４３ｍ，１９９５年比利时研制建造了预弯组合槽型梁桥，澳大利亚还修建了弯槽型梁和斜槽型梁桥，日本将槽型梁的设计方法纳入国有铁路建筑物设计标准。２００９年，迪拜和麦加分别在其高架桥上应用槽型梁１２．８ｋｍ 和建造槽型梁１１７０片。
２０世纪７０年代末，中国开始研究槽型梁桥，１９８１年建成怀柔２０ｍ 跨度的首座双线槽型梁桥，１９９５年建成跨葛水河的连续槽型梁桥，之后在轨道交通以及公路桥梁中多次采用。１９９９年，预制预应力混凝土槽型梁在广州首次应用于地铁工程，近年来，上海、南京、广州等城市也分别开展了槽型梁足尺试验，并在轨道交通中得到应用。
然而，槽型梁的抗扭刚度和横向抗弯刚度小；主梁弯扭耦合，梁板结合部位应力复杂；腹板混凝土竖向受拉；槽形截面的中性轴偏低，预应力钢束偏心距小，对混凝土施加预应力效率低。这些问题都给槽型梁的应用和推广造成了较大的困难。同时，国内外的相关研究工作主要针对具体工程，对研究成果的系统总结不足。研究工作的滞后也制约了这种结构形式的应用和发展。
２　槽型梁的特点与结构形式演化
箱形梁是目前城市高架桥采用最多的结构形式之一，具有良好的抗弯、抗扭刚度和整体性能。Ｔ形梁具有良好的抗弯性能，施工方便，但造型及其整体受力性能相对较差（图１）。槽型梁相对于传统结构具有独特的优势：１）极大地降低路面或轨道的标高，缩减桥头引道，具有良好的经济效益和城市效应；２）槽型梁有效降低车桥振动噪声、减少对周边环境的干扰；３）槽型梁内侧易于布置各类通讯设备，并附带防撞的功能，提高了整个车辆运行系统的安全性。因此，更能满足城市高架的综合要求（图２）。


２．１　双线槽型梁
槽型梁的横向抗弯刚度和抗扭刚度相对较弱。为加强其横向抗弯刚度，中国第一座预应力混凝土双线槽型梁，其跨中和支点截面道床板的厚度分别取为６５ｃｍ和１０５ｃｍ，并张拉横向预应力，增强道床板横向弯矩作用下的抗裂性，如图２（ａ）所示。然而，采用厚实的道床板，一方面导致混凝土用量多，结构自重大；另一方面使得槽形截面的中性轴过于偏低，预应力钢束的偏心距过小，预应力对混凝土的施加效率低，需要增加预应力钢束的数量。于是，提出一种改进的槽型梁，在双线槽型梁的道床板下设置横梁，在横梁中布置横向预应力束，并减小道床板的厚度，图２（ｂ）所示为某工程槽型梁采用２０ｃｍ 厚的道床板和６５ｃｍ 厚的横梁。
２．２　单线槽型梁
双线槽型梁需要布置横向预应力束，在实际工程中，横向预应力束与纵向预应力束交叉布置，对混凝土的浇筑质量和结构的耐久性有不利影响，施工工艺要求高。另外，双线槽型梁的线路中心线与结构中心线有一定的距离，当车辆单线行驶时，偏载产生的扭矩不利于其受力。单线槽型梁（Ｕ 梁）因为能有效避免偏载引起的扭矩，横向弯矩大幅减少，如图２（ｃ）所示，逐渐成为城市轨道高架的主要截面形式。
２．３　钢－混组合结构槽型梁
比利时于１９９５年修建的布鲁塞尔地铁高架首次采用预弯组合槽型梁，如图３（ａ）所示，其主要目的是降低建筑高度，减少对环境的影响。为解决槽型梁混凝土的开裂问题，简化施工工艺。２００６年聂建国提出一种槽型钢－混凝土组合梁，如图３（ｂ）所示，其结构受拉区外包钢板，避免了混凝土开裂，钢梁在底板横向和纵向均可充分发挥抗拉强度，耐久性好，结构施工方便，施工质量易于保证，但是用钢量较多。２００８年黄侨、杨明等提出波纹钢腹板组合槽型梁，如图３（ｃ）所示，采用成熟的剪力连接件来连接道床板和主梁，有效避免板梁结合部位的裂缝。将波纹钢腹板与槽型梁结合，有利于腹板竖向受拉。并具有减轻结构自重，提高道床板的预应力张拉效率等优点。