『壹』 桥的发展史主要分为几个阶段
我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古桥的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。
第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀灿夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成
『贰』 中国桥梁发展史[说明文]
公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架 设在长江上的第一座浮桥。
建于1706年的沪定铁索桥跨长约100m,宽约2.8M,由13 条锚固于两岸的铁链组成,1935年中国工农红军长征途中经 渡此桥,由此更加闻名。
灌县的安澜竹索桥建于1803年,是世界上最著名的竹 索桥,全长34O余米,分8孔,最大跨径约61m,全桥由细竹蔑编粗五寸的24根竹索组成,其中桥面索和扶挡索各半。
在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保 存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年 在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47 孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以 磐石铺遍桥位底,是近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上 绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文 条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。
1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一 座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度 用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直 保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建 设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。
我国古代石拱桥的杰出代表是举世闻名的河北省赵 县的赵州桥(又称安济桥),该桥在隋大业初年(公元605年左 右)为李春所创建,是一座空腹式的圆弧形石拱桥,净跨37m, 宽9m,拱失高度7.23m,在拱圈两肩各设有二个跨度不等的腹 拱,这样既能减轻桥身自重,节省材料,又便于排洪、增加美 观,赵州桥的设计构思和工艺的精巧,不仅在我国古桥是首屈一指,据世界桥梁的考证,像这样的敞肩拱桥,欧洲到19世纪中叶才出现,比我国晚了一千二百多年,赵州桥的雕 刻艺术,包括栏板、望柱和锁口石等,其上狮象龙兽形态逼 真,琢工的精致秀丽,不愧为文物宝库中的艺术珍品,我国 石拱桥的建造技术在明朝时曾流传到日本等国,促进了与世 界各国人民的文化交流并增进了友谊。
广东潮安县横跨韩江的湘子桥(又名广济桥)此桥始 建于公元1169年,全桥长517.95m,总共20墩19孔,上部结构有 石拱、木梁、石梁等多种型式,还有用18条活船组成的长达 97.30m的开合式浮桥,设置浮桥的目的,一方面适应大型商 船和上游木排的通过,并且也避免了过多的桥墩阻塞河道, 以致加剧桥基冲刷而造成水害,这座世界上最早的开合式 桥,柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难 工程历时之久,都是古代建桥史上所罕见的。。 8. 1957年,第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建 成,结束了我国万里长江无桥的状况,从此“一桥飞架南北,天堑变通途”,桥的正桥为三联3X128m的连续钢桁粱,双 线铁路上层公路桥面宽18m,两侧各设2.25m人行道,包括引 桥在内全桥总长1670.4物,大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等,对发展我国现代桥染技术开创了新路。
1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥,这是我国自行设计、制造、施工,并使用国产高强钢材的现代大型桥梁,正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁粱外,其余为9 孔3联,每联为3x l60m的连续钢桁粱。上层是公路桥面,下层 为双线铁路,包括引桥在内,铁路部分全长6772m,公路部 分为4589m,桥址处水深流急,河床地,质极为复杂桥墩基础 的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事 业已达到了世界先进水平,也是我国桥梁史又一个重要标 志。
目前世界上跨度最大的石拱桥是1946年瑞典建成的 绥依纳松特桥,跨度为155m。
世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥,是 1925年在西班牙修建跨越但波尔河的水道桥,主跨为60.35m
西班牙的卢纳巴里奥斯桥,跨径达440m,采用了双 面辐射形密索布置,为目前世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥。
香港青马大桥横跨青马湾海峡,与香港新机场相连, 耗资9.15亿美元。该桥跨度为1377m。名列世界第五,与江阴长江大桥是“姐妹桥”。
日本明石海峡桥,横跨日本内海,使日本神户与淡 路岛紧紧相连。这座大桥全长3190M,中央跨度1990m将于 1998年竣工。它可以承受里氏8.5级地震,是世界第一的悬 索桥。
华夏第一桥——江阴长江公路大桥,是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程,是目前 中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071 米,主跨1385米;桥面宽33.8米,双向六车道,设计车速100公里/小时;通航净空为50米,可通行五万 吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索,各长2400多米,直径近1米,每根重1.4万 多吨,主索用127根直径5.3毫米的钢丝搅成索,再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆,每个吊杆2根,用以连结主索和桥面。 两岸索塔标高为196.236米,相当于65层搂高。北塔基长43.5米,宽73.5米,下有123根近90米长的基础桩。北锚的混凝土陈井平面长69米,宽51米(面积相当于一片足球场大)。沉入地面58米,被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工,1999年10月1日胜利通车,名列“中国第一,世界第四”。
『叁』 桥梁的历史发展
桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发展可分为古代、近代和现代三个时期。 人类在原始时代,跨越水道和峡谷,是利用自然倒下来的树木,自然形成的石梁或石拱,溪涧突出的石块,谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时,已难以考证。古巴比伦王国在公元前1800年(公元前19世纪)就建造了多跨的木桥。据史料记载,中国在周代(公元前11世纪~前256年)已建有梁桥和木浮桥,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮桥。,桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。古代美索不达米亚地区,在公元前 4世纪时建起挑出石拱桥(拱腹为台阶式)。
古代桥梁在17世纪以前,一般是用木、石材料建造的,并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。
石桥的主要形式是石拱桥。据考证,中国在东汉时期(公元25~220年)就出现石拱桥,如出土的东汉画像砖,刻有拱桥图形。赵州桥(又名安济桥),建于公元605~617年,净跨径为37米,首创在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中国古代石拱桥拱圈和墩一般都比较薄,比较轻巧,如建于公元816~819年的宝带桥,全长317米,薄墩扁拱,结构精巧。
罗马时代,欧洲建造拱桥较多,早在公元前200~公元200年间就在罗马台伯河建造了8座石拱桥,其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥,桥有2孔,各孔跨径为24.4米。公元98年西班牙建造了阿尔桥,高达52米。此外,出现了许多石拱水道桥,如现存于法国的加尔德引水桥,建于公元前1世纪,桥分为3层,最下层为7孔,跨径为16~24米。罗马时代拱桥多为半圆拱,跨径小于25米,墩很宽,约为拱跨的三分之一.
罗马帝国灭亡后数百年,欧洲桥梁建筑进展不大。11世纪以后,尖拱技术由中东和埃及传到欧洲,欧洲开始出现尖拱桥,如法国在公元1178~1188年建成的阿维尼翁桥,为20孔跨径达34米尖拱桥。英国在公元1176~1209年建成的泰晤士河桥为19孔跨径约 7米尖拱桥。西班牙在13世纪建了不少拱桥,如托莱多的圣玛丁桥。拱桥除圆拱、割圆拱外,还有椭圆拱和坦拱。公元1542~1632年法国建造的皮埃尔桥为七孔不等跨椭圆拱,最大跨径约32米。当时椭圆拱曾盛行一时。1567~1569在佛罗伦萨的圣特里尼塔建了三跨坦拱桥,其矢高同跨度比为1∶7。11~17世纪建造的桥,有的在桥面两侧设商店,如意大利威尼斯的里亚尔托桥。
石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥,建于汉代,距今已有2000多年。公元11~12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石梁桥,其中有洛阳桥、安平桥。安平桥(五里桥)原长2500米,362孔,现长2070米,332孔。英国达特穆尔现存的石板桥,有的已有2000多年。
木桥早期木桥多为梁桥,如秦代在渭水上建的渭桥,即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大,伸臂木桥可以加大跨径。中国 3世纪在甘肃安西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥,“长一百五十步”。公元405~418年在甘肃临夏附近河宽达40丈处建悬臂木桥,桥高达50丈。八字撑木桥和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。
木拱桥出现较早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉杨木拱桥,共有21孔,每孔跨径为36米。中国在河南开封修建的虹桥,净跨约为20米,亦为木拱桥,建于公元1032年。日本在岩国锦川河修建的锦带桥为五孔木拱桥,建于公元300年左右,是中国僧戴曼公独立禅师帮助修建的。
中国西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥,桥为8孔,最大跨径约60米,总长330余米,建于宋代以前。
古代桥梁基础,在罗马时代开始采用围堰法施工,即打木板桩成围堰,抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥,其基础就是用围堰法修筑,但是,那时只能用人工打桩和抽水,基础较浅。中国11世纪初,著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块,其上养殖牡蛎二三年后胶固而成筏形基础,是一个创举。 18世纪铁的生产和铸造,为桥梁提供了新的建造材料。但铸铁抗冲击性能差,抗拉性能也低,易断裂,并非良好的造桥材料。19世纪50年代以后,随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展,钢材成为重要的造桥材料。钢的抗拉强度大,抗冲击性能好,尤其是19世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材,为桥梁的部件在厂内组装创造了条件,使钢材应用日益广泛。
18世纪初,发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥。19世纪50年代,开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点。此后,于19世纪70年代建成了钢筋混凝土桥。
近代桥梁建造,促进了桥梁科学理论的兴起和发展。1857年由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上,提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来。桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解决。19世纪70年代后经德国人K.库尔曼、英国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力,结构力学获得很大的发展,能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析。这些理论的发展,推动了桁架、连续梁和悬臂梁的发展。19世纪末,弹性拱理论已较完善,促进了拱桥发展。20世纪20年代土力学的兴起,推动了桥梁基础的理论研究。
近代桥梁按建桥材料划分,除木桥、石桥外,还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。
16世纪前已有木桁架。1750年在瑞士建成拱和桁架组合的木桥多座,如赖谢瑙桥,跨径为73米。在18世纪中叶至19世纪中叶,美国建造了不少木桥,如1785年在佛蒙特州贝洛兹福尔斯的康涅狄格河建造的第一座木桁架桥,桥共二跨,各长55米;1812年在费城斯库尔基尔河建造的拱和桁架组合木桥,跨径达104米。桁架桥省掉拱和斜撑构,简化了结构,因而被广泛应用。由于桁架理论的发展,各种形式桁架木桥相继出现,如普拉特型、豪氏型、汤氏型等。由于木结构桥用铁件量很多,不如全用铁经济,因此,19世纪后期木桥逐渐为钢铁桥所代替。
铁桥包括铸铁桥和锻铁桥。铸铁性脆,宜于受压,不宜受拉,适宜作拱桥建造材料。世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克代尔厂所造的塞文河桥,建于1779年,为半圆拱,由五片拱肋组成,跨径30.7米。锻铁抗拉性能较铸铁好,19世纪中叶跨径大于60~70米的公路桥都采用锻铁链吊桥。铁路因吊桥刚度不足而采用桁桥,如1845~1850年英国建造布列坦尼亚双线铁路桥,为箱型锻铁梁桥。19世纪中以后,相继建立起梁的定理和结构分析理论,推动了桁架桥的发展,并出现多种形式的桁梁。但那时对桥梁抗风的认识不足,桥梁一般没有采取防风措施。1879年12月大风吹倒才建成18个月的阳斯的泰湾铁路锻铁桥,就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构。
中国于1705年修建了四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米,宽2.8米,至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥,建于1741年,跨径20米,宽0.63米。1820~1826年,英国在威尔士北部梅奈海峡修建一座中孔长 177米用锻铁眼杆的吊桥。这座桥由于缺乏加劲梁或抗风构,于1940年重建。世界上第一座不用铁链而用铁索建造的吊桥,是瑞士的弗里堡桥,建于1830~1834年、桥的跨径为 233米。这座桥用2000根铁丝就地放线,悬在塔上,锚固于深18米的锚碇坑中。
1855年,美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊桥,跨径为250米。1869~1883年,美国建成纽约布鲁克林吊桥,跨度为283+486+283米。这些桥的建造,提供了用加劲桁来减弱震动的经验。此后,美国建造的长跨吊桥,均用加劲梁来增大刚度,如1937年建成的旧金山金门桥(主孔长为1280米,边孔为344米,塔高为228米),以及同年建成的旧金山奥克兰海湾桥(主孔长为704米,边孔为354米,塔高为152米),都是采用加劲梁的吊桥。
1940年,美国建成的华盛顿州塔科玛海峡桥,桥的主跨为853米,边孔为335米,加劲梁高为2.74米,桥宽为11.9米。这座桥于同年11月7日,在风速仅为 67.5公里/小时的情况下,中孔及边孔便相继被风吹垮。这一事件,促使人们研究空气动力学同桥梁稳定性的关系。
钢桥美国密苏里州圣路易市密西西比河的伊兹桥,建于1867~1874年,是早期建造的公路铁路两用无铰钢桁拱桥,跨径为153+158+153米。这座桥架设时采用悬臂安装的新工艺,拱肋从墩两侧悬出,由墩上临时木排架的吊索拉住,逐节拼接,最后在跨中将两半拱连接。基础用气压沉箱下沉33米到岩石层。气压沉箱因没有安全措施,发生119起严重沉箱病,14人死亡。19世纪末弹性拱理论已逐步完善,促进了20世纪20~30年代修建较大跨钢拱桥,较著名的有:纽约的岳门桥,建成于1917年,跨径305米;纽约贝永桥,建成于1931年,跨径504米;澳大利亚悉尼港桥,建成于1932年,跨径503米。3座桥均为双铰钢桁拱。
19世纪中期出现了根据力学设计的悬臂梁。英国人根据中国西藏木悬臂桥式,提出锚跨、悬臂和悬跨三部分的组合设想,并于1882~1890年在英国爱丁堡福斯河口建造了铁路悬臂梁桥。这座桥共有6个悬臂,悬臂长为206米,悬跨长为107米,主跨长为519米。20纪初期,悬臂梁桥曾风行一时,如1901~1909年美国建造的纽约昆斯堡桥,是一座中间锚跨为190米、悬臂为 150和180米、无悬跨、由铰联结悬臂、主跨为300米和360米的悬臂梁桥。1900~1917年建造的加拿大魁北克桥也是悬臂钢桥。1933年建成的丹麦小海峡桥为五孔悬臂梁公路铁路两用桥,跨径为137.50+165+200+165+137.5米。
1896年比利时工程师菲伦代尔发明了空腹桁架桥。比利时曾经造了几座铆接和电焊的空腹桁架桥。
钢筋混凝土桥
1875~1877年,法国园艺家莫尼埃建造了一座人行钢筋混凝土桥,跨径16米,宽4米。1890年,德国不莱梅工业展览会上展出了一座跨径40米的人行钢筋混凝土拱桥。1898年,修建了沙泰尔罗钢筋混凝土拱桥。这座桥是三铰拱,跨径52米。1905年,瑞士建成塔瓦纳萨桥,跨径51米,是一座箱形三铰拱桥,矢高5.5米。1928年,英国在贝里克的罗亚尔特威德建成 4孔钢筋混凝土拱桥,最大跨径为110米。1934年,瑞典建成跨径为181米、矢高为26.2米的特拉贝里拱桥;1943年又建成跨径为264米、矢高近40米的桑德拱桥。
桥梁基础施工,在18世纪开始应用井筒,英国在修威斯敏斯特拱桥时,木沉井浮运到桥址后,先用石料装载将其下沉,而后修基础及墩。1851年,英国在肯特郡的罗切斯特处修建梅德韦桥时,首次采用压缩空气沉箱。1855~1859年,在康沃尔郡的萨尔塔什修建罗亚尔艾伯特桥时,采用直径11米的锻铁筒,在筒下设压缩空气沉箱。1867年,美国建造伊兹河桥,也用压缩空气沉箱修建基础。压缩空气沉箱法施工,工人在压缩空气条件下工作,若工作时间长,或从压缩气箱中未经减压室骤然出来,或减压过快,易引起沉箱病。
1845年以后,蒸汽打桩机开始用于桥梁基础施工。 20世纪30年代,预应力混凝土和高强度钢材相继出现,材料塑性理论和极限理论的研究,桥梁振动的研究和空气动力学的研究,以及土力学的研究等获得了重大进展。从而,为节约桥梁建筑材料,减轻桥重,预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。
预应力钢筋混凝土桥1928年,法国弗雷西内工程师经过20年的研究,用高强钢丝和混凝土制成预应力钢筋混凝土。这种材料,克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点,使桥梁可以用悬臂安装法、顶推法施工。随着高强钢丝和高强混凝土的不断发展,预应力钢筋混凝土桥的结构不断改进,跨度不断提高。
预应力钢筋混凝土桥有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥、桁架桥、刚架桥、斜拉桥等桥型。简支梁桥的跨径多在50米以下。连续梁桥如1966年建成的法国奥莱隆桥,是一座预应力混凝土连续梁高架桥,共有26孔,每孔跨径为79米。1982年建成的美国休斯敦船槽桥,是一座中跨229米的预应力混凝土连续梁高架桥,用平衡悬臂法施工。悬臂梁桥如1964年联邦德国在柯布伦茨建成的本多夫桥,其主跨为209米;1976年建成的日本滨名桥,主跨240米;中国1980年完工的重庆长江桥,主跨174米。桁架桥如1960年建成的联邦德国芒法尔河谷桥,跨径为 90+108+90米,是世界上第一座预应力混凝土桁架桥。1966年苏联建成一座预应力混凝土桁架式连续桥,跨径为106+3×166+106米,用浮运法施工刚架桥如1957年建成的法国图卢兹的圣米歇尔桥,是一座160米、5~65米的预应力混凝土刚架桥;1974年建成的法国博诺姆桥,主跨径为186.25米,是目前最大跨径预应力混凝土刚架桥。预应力钢筋混凝土吊桥是将预应力梁中的预应力钢丝索作为悬索,并同加劲梁构成自锚式体系,1963年建成的比利时根特的梅勒尔贝克桥和玛丽亚凯克桥,主跨径分别为 56米和100米,就是预应力钢筋混凝土吊桥。斜拉桥如1962年建成委内瑞拉的马拉开波湖桥。这座桥为5孔235米连续梁,由悬在 A形塔的预应力斜拉索将悬臂梁吊起。斜拉桥的梁是悬在索形成的多弹性支承上,能减少梁高,且能提高桥的抗风和抗扭转震动性能,并可利用拉索安装主梁,有利于跨越大河,因而应用广泛。预应力混凝土斜拉桥如1971年利比亚建造的瓦迪库夫桥,主跨径282米;1978年美国建造的华盛顿州哥伦比亚河帕斯科-肯纳威克桥,主跨299米;1977年法国建造的塞纳河布罗东纳桥,主跨320米。中国已建成十多座预应力混凝土斜拉桥,其中1982年建成的山东济南黄河桥主跨为220米。
钢筋混凝土桥二次世界大战以后,世界上修建了多座较大跨径的钢筋混凝土拱桥,如1963年通车的葡萄牙亚拉达拱桥,跨径为270米,矢高50米;1964年完工的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥,跨径305米。
中国1964年创造钢筋混凝土双曲拱桥。桥由拱肋和拱波组成,纵向和横向均有曲度,横向也用拱波形式。拱肋和拱波分段预制,因此可用轻型吊装设施安装。这样,在缺乏重型运输工具和重型吊装机具下,也可以修建较大跨径拱桥。第一座试验双曲拱桥,建于中国江苏无锡,跨径为9米。此后,1972年建成湖南长沙湘江大桥,是一座16孔双曲拱桥,大孔跨径为60米,小孔跨径为50米,总长1250米。
钢筋混凝土桁架拱桥是拱和桁架组合而成的结构,其用料少,重量轻,施工简易。
钢桥二次世界大战后,随着强度高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现,以及用焊接平钢板和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现,高强度螺栓的应用等,钢桥有很大发展。
钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型,以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型,在大、中跨径的桥梁上广泛运用。1951年联邦德国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥,是一座正交异性板桥面箱形梁,跨径206米。1957年联邦德国建成的杜塞尔多夫北桥,是座6孔72米钢板梁结交梁桥。1957年南斯拉夫建成的贝尔格莱德的萨瓦河桥,是一座钢板梁桥,跨径为75+261+75米,为倒U形梁。1973年法国建成的马蒂格斜腿刚架桥,主跨为300米。1972年意大利建成的斯法拉沙桥,跨径达376米,是目前世界上跨径最大的钢斜腿刚架桥。1966年美国完工的俄勒冈州阿斯托里亚桥,是一座连续钢桁架桥,跨径达376米。1966年日本建成的大门桥,是一座连续钢桁架桥,跨径达300米。1968年中国建成的南京长江桥,是一座公路铁路两用的连续钢桁架桥,正桥为128+9×160+128米,全桥长6公里。1972年日本建成的大阪港的港大桥为悬臂梁钢桥,桥长980米,由235米锚孔和162米悬臂、186米悬孔所组成1964年美国建成的纽约维拉扎诺吊桥,主孔1298米,吊塔高210米。1966年英国建成的塞文吊桥,主孔985米。这座桥根据风洞试验,首次采用梭形正交异性板箱形加劲梁,梁高只有3.05米。1980年英国完工的恒比尔吊桥,主跨为1410米,也用梭形正交异性板箱形加劲梁,梁高只有3米。
20世纪60年代以后,钢斜拉桥发展起来。第一座钢斜拉桥是瑞典建成的斯特伦松德海峡桥,建于1956年,跨径为 74.7+182.6+74.7米。这座桥的斜拉索在塔左右各两根,由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁1959年联邦德国建成的科隆钢斜拉桥,主跨为334米;1971年英国建成的厄斯金钢斜拉桥,主跨305米;1975年法国建成的圣纳泽尔桥,主跨404米。这座桥的拉索采用密束布置,使节间长度减少,梁高减低,梁高仅3.38米。通过对钢斜拉桥抗风抗震性能的改进,其跨径正在逐渐增大。
钢桥的基础多用大直径桩或薄壁井筒建造。
『肆』 中国的桥梁史
中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。
九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。
梁桥的新生
梁桥作为最简单实用的桥型,在桥梁史上出现得最早,在中国古代曾被拱桥的光环所湮没,但却是现代桥梁的始作俑者。现代梁桥技术中,钢板梁桥和钢桁架梁桥出现得最早,以后,混凝土桥梁以其经济性和便于维护的优势,得到了长足的发展。中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在八十年代以后得到广泛采用,成为长桥和大跨径桥梁的主要桥型。浙江省瑞安飞云江桥最大跨径62米,桥长1722米,是中国当时最大跨径的预应力混凝土简支梁公路桥。八十年代以来,预应力混凝土连续梁桥成为中国公路桥梁的重要桥型。1984年建成的湖北省沙洋汉江桥是首座跨径超过100米的连续梁桥,跨径100米以上的连续梁桥还有广东省广州大桥、江门外海桥、惠州东江桥、湖南省常德沅江桥、贵州省思南乌江桥、天津市永定新河华北桥、湖北省宜城汉江桥、宜昌乐天溪桥、江苏省南京长江第二大桥北汊桥等,其中南京长江第二大桥北汊桥的最大跨径达到165米,外海桥的连续长度达到880米。
作为现代梁桥的分支——连续刚构、斜腿刚构等新桥型在八十年代取得了突破性进展。1981年中国跨径最大的预应力混凝土斜腿刚构桥——浊漳河桥建成,此桥是邯(郸)长(治)铁路上的一座大型桥梁,位于山西省黎城和潞城交界处,跨越两岸陡峭的浊漳河,主跨达到82米。
1982年底,另一座更大的钢箱型斜腿刚构桥落成。 这就是位于陕西省安康水电站铁路专用线上的安康汉江桥,主跨达176米,是当时世界跨径最大的钢斜腿刚构铁路桥。
1988年在广东省广州市郊建成了中国第一座大跨径连续刚构桥——洛溪大桥。大桥位于广州市番禺区洛溪渡口,跨珠江后航道,全长1916.04米,为4孔一联三向预应力混凝土连续刚构桥,最大跨径180米,桥面净宽15米,该桥建设既吸取了中国修建数十座T形刚构的经验,又研究了国外同类桥梁的成熟技术,最大跨径180米,在当时已居亚州同类桥型首位。
洛溪大桥为九十年代连续刚构桥的建设奠定了基础,并成就了虎门大桥辅航道桥跨径纪录。1997年4月建成通车的虎门大桥位于广东省珠江三角洲中部虎门古炮台,连接广深、广珠两条高速公路,是珠江三角洲高速公路网的重要组成部分。辅航道桥是主桥的组成部分,桥型为三跨预应力混凝土连续刚构箱型梁,其主航道桥以888米的跨度在当时居全国悬索桥之首,辅航道桥则更以270米的跨径一举夺得连续刚构桥当时的世界纪录。
“拱桥王国”的复兴
因为赵州桥等一批古代拱桥的惊人成就,中国一直被誉为“拱桥王国”。即使在工业革命之后,钢材和混凝土材料的出现,也没有完全动摇中国传统石拱桥的根基。中国人基于对“拱”的理解,在20世纪六七十年代还创造了双曲拱桥这一令当时的中国人骄傲的桥型。
八十年代以后,钢筋混凝土箱形拱桥、刚架拱桥以及桁式组合拱桥等多种桥型渐渐取代了石拱桥和双曲拱桥的地位,缆索吊装,转体施工、劲性骨架浇筑等多种工艺日臻完善。1987年,四川省采用转体施工法相继建成巫山龙门桥和涪陵乌江桥两座上承式箱形拱桥,跨径达到122米和200米。
1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。
1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。
1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 856.12米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是世界最大跨径的混凝土拱桥。
九十年代,钢管混凝土拱桥因其实用性和优美外型的良好结合,成为各地桥型选择中的佼佼者。1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。
2000年广东省广州市内建成了一座中国也是世界最大跨径的中承式钢管混凝土拱桥——丫髻沙大桥,全长1084米,主桥采用三跨连续中承式钢管混凝土系杆拱桥,跨越珠江主辅航道、丫髻沙岛,主拱的施工采用由两岸地面拼装、垂直提升、水平转动、对接合龙的新工艺,创下多项全国乃至世界第一:跨径第一,达360米;平转转体每侧重量达13680吨,是世界同类型第一座万吨转体桥梁;竖转加平转相结合的施工工艺世界领先;两拱对接偏差仅2毫米。此外,到目前为止,中国已建成跨径在 220米以上的钢管混凝土拱桥10座,使任何国家都难望其项背。
由于历史的原因,中国的钢拱桥建设一直落后于世界先进水平,国外在20 世纪三十年代就已经建成了数座跨径500米以上的钢拱桥,中国直到六十年代末才建成了两座跨径180米左右的钢拱桥,而且在此之后并无建树,这是中国拱桥的遗憾。今天,这个遗憾即将交给历史,上海卢浦大桥建成之后,不仅将以550米的跨径成为世界第一钢拱桥,而且将要把主要形式的拱桥跨径纪录一举握在中国人的手中,使中国成为名副其实的“拱桥王国”。
异军突起的斜拉桥
现代斜拉桥,五十年代于欧洲兴起,七十年代传入中国,由于优质钢材的运用和设计建造中的复杂计算,低合金钢冶炼、加工技术和计算机技术介入了桥梁建设,使斜拉桥成为与以往任何桥型都截然不同的崭新桥型。1975年先后在四川省云阳县和上海市建成主跨为75.8米和54米的试验性钢筋混凝土斜拉桥——云阳汤溪河桥和上海新五桥。在这个基础上又建成几座跨径120米左右的实用桥,为后来斜拉桥在中国的大发展奠定了基础。
中国第一座突破跨径200米的斜拉桥是1982年建成的上海泖港大桥,几乎同时,济南黄河大桥将中国斜拉桥的跨径提高到220米,此后斜拉桥成为中国大跨径桥梁的首选桥型。八十年代相继建成的跨径200米以上的斜拉桥还有天津市永和桥、重庆市石门大桥、安徽省蚌埠淮河大桥、湖南省长沙湘江北大桥、四川省犍为桥、安徽省凤台淮河桥和台湾省高屏溪桥等。其中高屏溪桥和石门大桥为独塔斜拉桥,两侧跨径分别为330米、180米和230米、200米,在当时已居同类型桥梁世界之首,设计和施工技术日臻成熟。
进入九十年代,斜拉桥的跨径突破了400米。1991年上海南浦大桥建成,跨径达到423米,两年以后,上海杨浦大桥实现了斜拉桥跨径600米的突破,达到602米。到2000年中国建成的跨径 600米以上的斜拉桥就有4座,除杨浦大桥外,还有福建省青州闽江大桥、武汉白沙洲长江大桥、南京长江第二大桥,跨径分别为605米、618米和628米。在世界最大跨径的10座斜拉桥中,就有6座在中国,同时,中国也是世界上建造斜拉桥最多的国家。到目前为止,已建成的斜拉桥逾百座,跨径在400米以上的有20座,现已开工的江苏省苏通长江大桥和香港昂船洲大桥将以千米以上的跨径改写斜拉桥的世界纪录。
斜拉桥已成为中国桥梁技术居世界先进水平的标志。
悬索桥的三次飞跃
现代悬索桥虽然源于古代吊桥,但现代悬索桥的规模、材料、技术含量已和古代吊桥不可同日而语,它集中了当代建筑学最尖端的理论、工艺、材料,以无与伦比的跨径雄霸桥林,即便是桥林新秀斜拉桥在跨径上也无力与其争锋。 1995年,中国第一座现代大跨径悬索桥广东省汕头海湾大桥建成,它以452米的跨径吹响了中国大跨径悬索桥建设的号角。仅仅一年,西陵长江大桥就将这一纪录提高到900米。1997年,又建成了跨径888米的虎门大桥。同年,香港青马大桥又实现了新的跨越,以1377米的跨径雄居中国桥梁跨径之首。1999年江阴长江大桥又以1385米的跨径傲视桥林。中国悬索桥4年实现3次飞跃,每次飞跃都是450米的惊人数字,这在世界桥梁史上也绝无仅有。
江阴长江大桥位于江苏省江阴市与靖江市之间,跨越长江下游的开阔江面,连接京沪高速公路,是一座钢箱梁悬索桥。桥长3071米,主跨1385米,桥塔高196米,通航净空50米,可通过5万吨级散装货船,主缆长2200米,直径 86厘米,重达16800吨,主缆由169股束组成,每股束又由127根5.35毫米的镀锌钢丝组成,钢丝总长达95000公里,桥面总宽37米,为双向六车道,工程历时5年,于1999年9月28日建成通车。正在建设中的江苏省润扬长江大桥南汊桥,将以1490米的跨径再创中国桥梁的跨径纪录。
改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
『伍』 世界历史上桥梁的发展历史
桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发展可分为古代、近代和现代三个时期。
人类在原始时代,跨越水道和峡谷,是利用自然倒下来的树木,自然形成的石梁或石拱,溪涧突出的石块,谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时,已难以考证。古巴比伦王国在公元前1800年(公元前19世纪)就建造了多跨的木桥。
据史料记载,中国在周代(公元前11世纪~前256年)已建有梁桥和木浮桥,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮桥。,桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。
古代美索不达米亚地区,在公元前 4世纪时建起挑出石拱桥(拱腹为台阶式)。
古代桥梁在17世纪以前,一般是用木、石材料建造的,并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。
石桥的主要形式是石拱桥。据考证,中国在东汉时期(公元25~220年)就出现石拱桥,如出土的东汉画像砖,刻有拱桥图形。
赵州桥(又名安济桥),建于公元605~617年,净跨径为37米,首创在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中国古代石拱桥拱圈和墩一般都比较薄,比较轻巧,如建于公元816~819年的宝带桥,全长317米,薄墩扁拱,结构精巧。
罗马时代,欧洲建造拱桥较多,早在公元前200~公元200年间就在罗马台伯河建造了8座石拱桥,其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥,桥有2孔,各孔跨径为24.4米。
公元98年西班牙建造了阿尔桥,高达52米。此外,出现了许多石拱水道桥,如现存于法国的加尔德引水桥,建于公元前1世纪,桥分为3层,最下层为7孔,跨径为16~24米。罗马时代拱桥多为半圆拱,跨径小于25米,墩很宽,约为拱跨的三分之一。
罗马帝国灭亡后数百年,欧洲桥梁建筑进展不大。11世纪以后,尖拱技术由中东和埃及传到欧洲,欧洲开始出现尖拱桥,如法国在公元1178~1188年建成的阿维尼翁桥,为20孔跨径达34米尖拱桥。英国在公元1176~1209年建成的泰晤士河桥为19孔跨径约 7米尖拱桥。
西班牙在13世纪建了不少拱桥,如托莱多的圣玛丁桥。拱桥除圆拱、割圆拱外,还有椭圆拱和坦拱。公元1542~1632年法国建造的皮埃尔桥为七孔不等跨椭圆拱,最大跨径约32米。当时椭圆拱曾盛行一时。
1567~1569在佛罗伦萨的圣特里尼塔建了三跨坦拱桥,其矢高同跨度比为1∶7。11~17世纪建造的桥,有的在桥面两侧设商店,如意大利威尼斯的里亚尔托桥。
石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥,建于汉代,距今已有2000多年。公元11~12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石梁桥,其中有洛阳桥、安平桥。安平桥(五里桥)原长2500米,362孔,现长2070米,332孔。英国达特穆尔现存的石板桥,有的已有2000多年。
木桥早期木桥多为梁桥,如秦代在渭水上建的渭桥,即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大,伸臂木桥可以加大跨径。中国 3世纪在甘肃安西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥,“长一百五十步”。公元405~418年在甘肃临夏附近河宽达40丈处建悬臂木桥,桥高达50丈。
八字撑木桥和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。
木拱桥出现较早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉杨木拱桥,共有21孔,每孔跨径为36米。中国在河南开封修建的虹桥,净跨约为20米,亦为木拱桥,建于公元1032年。日本在岩国锦川河修建的锦带桥为五孔木拱桥,建于公元300年左右,是中国僧戴曼公独立禅师帮助修建的。
中国西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥,桥为8孔,最大跨径约60米,总长330余米,建于宋代以前。
古代桥梁基础,在罗马时代开始采用围堰法施工,即打木板桩成围堰,抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥,其基础就是用围堰法修筑,但是,那时只能用人工打桩和抽水,基础较浅。中国11世纪初,著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块,其上养殖牡蛎二三年后胶固而成筏形基础,是一个创举。
(5)桥梁结构选型发展历史扩展阅读:
我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。
第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古代桥梁的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。
当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。
第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀璨夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。
战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。
因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。
第三阶段是以唐宋为主,两晋、南北朝和隋、五代为辅的时期,这是古代桥梁发展的鼎盛时期。隋唐国力较之秦汉更为强盛,唐宋两代又取得了较长时间的安定统一,工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达,是当时世界上最先进的国家。
这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉,尤其是赵州桥,类似的桥在世界别的国家中,晚了七个世纪方才出现。纵观中国桥梁史,几乎所有的重大发明和成就,以及能争世界第一的桥梁,都是此时创建的。
第四阶段为元、明、清三朝,这是桥梁发展的饱和期,几乎没有什么大的创造和技术突破。这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造,并留下了许多修建桥梁的施工说明文献,为后人提供了大量文字资料。
此外,也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。同时,在川滇地区兴建了不少索桥,索桥建造技术也有所提高。 到清末,即1881年,随着我国第一条铁路的通车,迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。
历史和现状上看,绝大多数桥梁均架设在水面上,只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥,是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上。
从对天生桥的利用到人工造桥,这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥;从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等;建桥的材料从以木料为主,到以石料为主,再到以钢铁和钢筋混凝土为主,这是一个非常漫长的发展过程。然而,中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。
著名的科学技术史学家、英国剑桥大学李约瑟博士( J. Needham )在《中国科学技术史》中说,中国桥梁“在宋代有一个惊人的发展,造了一系列巨大的板梁桥”。到了当代中国,所建造的武汉、南京长江大桥等,更受到世人称赞。
可见,中国的桥梁,经过了一个从童年、少年、青年到壮年的发展过程,愈趋成熟。中国在发展桥梁方面于 14 世纪以前处于领先地位,今天,她依然是世界上举足轻重的桥梁大国。
参考资料来源:网络-桥梁
『陆』 桥梁的历史、现状和发展趋势
追溯到人类诞生时,桥梁与人类是共同发展的,桥梁的历史就是人类存在的历史,在远古,原始人在追逐猎物时,经过小河流,原始人就会用树干搭在两岸,好过河,这就是桥梁的由来,所以说桥梁的历史就是人类的发展史.
中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代,到了1000多年前的隋、唐、宋三代,古代桥梁发展到了巅峰时期。在最近的1000年中,中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步,中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史,而且是由外国人建造的。从钱塘江大桥算起,中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年;从南京长江大桥算起,中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。
九十年代以来,中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列,这是中国桥梁建设的伟大复兴时代。
梁桥的新生
梁桥作为最简单实用的桥型,在桥梁史上出现得最早,在中国古代曾被拱桥的光环所湮没,但却是现代桥梁的始作俑者。现代梁桥技术中,钢板梁桥和钢桁架梁桥出现得最早,以后,混凝土桥梁以其经济性和便于维护的优势,得到了长足的发展。中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在八十年代以后得到广泛采用,成为长桥和大跨径桥梁的主要桥型。浙江省瑞安飞云江桥最大跨径62米,桥长1722米,是中国当时最大跨径的预应力混凝土简支梁公路桥。八十年代以来,预应力混凝土连续梁桥成为中国公路桥梁的重要桥型。1984年建成的湖北省沙洋汉江桥是首座跨径超过100米的连续梁桥,跨径100米以上的连续梁桥还有广东省广州大桥、江门外海桥、惠州东江桥、湖南省常德沅江桥、贵州省思南乌江桥、天津市永定新河华北桥、湖北省宜城汉江桥、宜昌乐天溪桥、江苏省南京长江第二大桥北汊桥等,其中南京长江第二大桥北汊桥的最大跨径达到165米,外海桥的连续长度达到880米。
作为现代梁桥的分支——连续刚构、斜腿刚构等新桥型在八十年代取得了突破性进展。1981年中国跨径最大的预应力混凝土斜腿刚构桥——浊漳河桥建成,此桥是邯(郸)长(治)铁路上的一座大型桥梁,位于山西省黎城和潞城交界处,跨越两岸陡峭的浊漳河,主跨达到82米。
1982年底,另一座更大的钢箱型斜腿刚构桥落成。 这就是位于陕西省安康水电站铁路专用线上的安康汉江桥,主跨达176米,是当时世界跨径最大的钢斜腿刚构铁路桥。
1988年在广东省广州市郊建成了中国第一座大跨径连续刚构桥——洛溪大桥。大桥位于广州市番禺区洛溪渡口,跨珠江后航道,全长1916.04米,为4孔一联三向预应力混凝土连续刚构桥,最大跨径180米,桥面净宽15米,该桥建设既吸取了中国修建数十座T形刚构的经验,又研究了国外同类桥梁的成熟技术,最大跨径180米,在当时已居亚州同类桥型首位。
洛溪大桥为九十年代连续刚构桥的建设奠定了基础,并成就了虎门大桥辅航道桥跨径纪录。1997年4月建成通车的虎门大桥位于广东省珠江三角洲中部虎门古炮台,连接广深、广珠两条高速公路,是珠江三角洲高速公路网的重要组成部分。辅航道桥是主桥的组成部分,桥型为三跨预应力混凝土连续刚构箱型梁,其主航道桥以888米的跨度在当时居全国悬索桥之首,辅航道桥则更以270米的跨径一举夺得连续刚构桥当时的世界纪录。
“拱桥王国”的复兴
因为赵州桥等一批古代拱桥的惊人成就,中国一直被誉为“拱桥王国”。即使在工业革命之后,钢材和混凝土材料的出现,也没有完全动摇中国传统石拱桥的根基。中国人基于对“拱”的理解,在20世纪六七十年代还创造了双曲拱桥这一令当时的中国人骄傲的桥型。
八十年代以后,钢筋混凝土箱形拱桥、刚架拱桥以及桁式组合拱桥等多种桥型渐渐取代了石拱桥和双曲拱桥的地位,缆索吊装,转体施工、劲性骨架浇筑等多种工艺日臻完善。1987年,四川省采用转体施工法相继建成巫山龙门桥和涪陵乌江桥两座上承式箱形拱桥,跨径达到122米和200米。
1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥,跨径达到240米,已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日,小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌,在修复过程中,技术人员对全桥进行了检测,大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价,没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。
1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥,首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米,一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此,其拱顶桥面至水面高度达263米,居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险,主孔分108个桁片预制,运用桁架伸臂法悬拼架设,两岸引孔为桁式刚构,全桥轻盈简洁,凌空飞渡,气势不凡。
1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区(原万县市)黄牛孔处,是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江,全长 856.12米,主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构,主跨420米,桥面宽24米,为双向四车道,是世界最大跨径的混凝土拱桥。
九十年代,钢管混凝土拱桥因其实用性和优美外型的良好结合,成为各地桥型选择中的佼佼者。1991年,四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥,跨径115米。在此之后的几年中,各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥,但跨径始终在200米以下徘徊,直到1998年,广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥,一举将此类桥梁的跨径提高到270米;1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后,在湖北、浙江和贵州等省,跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。
2000年广东省广州市内建成了一座中国也是世界最大跨径的中承式钢管混凝土拱桥——丫髻沙大桥,全长1084米,主桥采用三跨连续中承式钢管混凝土系杆拱桥,跨越珠江主辅航道、丫髻沙岛,主拱的施工采用由两岸地面拼装、垂直提升、水平转动、对接合龙的新工艺,创下多项全国乃至世界第一:跨径第一,达360米;平转转体每侧重量达13680吨,是世界同类型第一座万吨转体桥梁;竖转加平转相结合的施工工艺世界领先;两拱对接偏差仅2毫米。此外,到目前为止,中国已建成跨径在 220米以上的钢管混凝土拱桥10座,使任何国家都难望其项背。
由于历史的原因,中国的钢拱桥建设一直落后于世界先进水平,国外在20 世纪三十年代就已经建成了数座跨径500米以上的钢拱桥,中国直到六十年代末才建成了两座跨径180米左右的钢拱桥,而且在此之后并无建树,这是中国拱桥的遗憾。今天,这个遗憾即将交给历史,上海卢浦大桥建成之后,不仅将以550米的跨径成为世界第一钢拱桥,而且将要把主要形式的拱桥跨径纪录一举握在中国人的手中,使中国成为名副其实的“拱桥王国”。
异军突起的斜拉桥
现代斜拉桥,五十年代于欧洲兴起,七十年代传入中国,由于优质钢材的运用和设计建造中的复杂计算,低合金钢冶炼、加工技术和计算机技术介入了桥梁建设,使斜拉桥成为与以往任何桥型都截然不同的崭新桥型。1975年先后在四川省云阳县和上海市建成主跨为75.8米和54米的试验性钢筋混凝土斜拉桥——云阳汤溪河桥和上海新五桥。在这个基础上又建成几座跨径120米左右的实用桥,为后来斜拉桥在中国的大发展奠定了基础。
中国第一座突破跨径200米的斜拉桥是1982年建成的上海泖港大桥,几乎同时,济南黄河大桥将中国斜拉桥的跨径提高到220米,此后斜拉桥成为中国大跨径桥梁的首选桥型。八十年代相继建成的跨径200米以上的斜拉桥还有天津市永和桥、重庆市石门大桥、安徽省蚌埠淮河大桥、湖南省长沙湘江北大桥、四川省犍为桥、安徽省凤台淮河桥和台湾省高屏溪桥等。其中高屏溪桥和石门大桥为独塔斜拉桥,两侧跨径分别为330米、180米和230米、200米,在当时已居同类型桥梁世界之首,设计和施工技术日臻成熟。
进入九十年代,斜拉桥的跨径突破了400米。1991年上海南浦大桥建成,跨径达到423米,两年以后,上海杨浦大桥实现了斜拉桥跨径600米的突破,达到602米。到2000年中国建成的跨径 600米以上的斜拉桥就有4座,除杨浦大桥外,还有福建省青州闽江大桥、武汉白沙洲长江大桥、南京长江第二大桥,跨径分别为605米、618米和628米。在世界最大跨径的10座斜拉桥中,就有6座在中国,同时,中国也是世界上建造斜拉桥最多的国家。到目前为止,已建成的斜拉桥逾百座,跨径在400米以上的有20座,现已开工的江苏省苏通长江大桥和香港昂船洲大桥将以千米以上的跨径改写斜拉桥的世界纪录。
斜拉桥已成为中国桥梁技术居世界先进水平的标志。
悬索桥的三次飞跃
现代悬索桥虽然源于古代吊桥,但现代悬索桥的规模、材料、技术含量已和古代吊桥不可同日而语,它集中了当代建筑学最尖端的理论、工艺、材料,以无与伦比的跨径雄霸桥林,即便是桥林新秀斜拉桥在跨径上也无力与其争锋。 1995年,中国第一座现代大跨径悬索桥广东省汕头海湾大桥建成,它以452米的跨径吹响了中国大跨径悬索桥建设的号角。仅仅一年,西陵长江大桥就将这一纪录提高到900米。1997年,又建成了跨径888米的虎门大桥。同年,香港青马大桥又实现了新的跨越,以1377米的跨径雄居中国桥梁跨径之首。1999年江阴长江大桥又以1385米的跨径傲视桥林。中国悬索桥4年实现3次飞跃,每次飞跃都是450米的惊人数字,这在世界桥梁史上也绝无仅有。
江阴长江大桥位于江苏省江阴市与靖江市之间,跨越长江下游的开阔江面,连接京沪高速公路,是一座钢箱梁悬索桥。桥长3071米,主跨1385米,桥塔高196米,通航净空50米,可通过5万吨级散装货船,主缆长2200米,直径 86厘米,重达16800吨,主缆由169股束组成,每股束又由127根5.35毫米的镀锌钢丝组成,钢丝总长达95000公里,桥面总宽37米,为双向六车道,工程历时5年,于1999年9月28日建成通车。正在建设中的江苏省润扬长江大桥南汊桥,将以1490米的跨径再创中国桥梁的跨径纪录。
改革开放以来的20多年中,中国的桥梁建造技术取得了举世瞩目的成就,前十年为此做了经济上、技术上和人才上的准备,九十年代迎来了跨越式的发展。展望未来,随着中国经济的发展,一批更大的越江跨海工程的建设,中国桥梁将会创造更辉煌的成就。中华民族的伟大复兴,必将造就一代巨人去引领世界桥梁的未来。
『柒』 目前国内外桥梁多采用哪种结构,以及桥梁结构的发展趋势
1.1.1 我国公路桥梁建设水平改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展,特别是近十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成,标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁,不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥,并创造了该类型桥梁十余项世界第一;苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥,同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥;润扬长江公路大桥南汊悬索桥,以1490m跨度为世界第三大悬索桥;刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥;万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥;此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥,其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位;南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。
一座座桥,实现了天堑的跨越,缩短了时间与空间的距离,美化了秀美山川,为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。
1.1.2 我国公路桥梁发展趋势 随着科技的发展,新材料的开发和应用,在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。
(1) 跨径不断增大
目前,世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径已经突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为300m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。
(2) 桥型不断丰富
本世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。
(3) 结构不断轻型化
悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻盈;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、薄板件等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。
(4) 重视美学及环境保护
桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。
1.2 大跨径桥梁的分类与特点 对桥梁按结构体系分类是以力学特征为基本着眼点,以主要的受力构件为基本依据,可分为梁式桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥、刚架桥五大类。
1.2.1 梁式桥 梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁最常用的大跨径梁式桥主要为预应力混凝土连续箱形梁桥(图1-1),70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥,到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥,如一联长度1340m的钱塘江第二大桥和跨越高集海峡全长2070m的厦门大桥等,目前,我国预应力混凝土连续梁最大跨径为165m(南京二桥北汊主桥)。由于预应力混凝土连续箱梁它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强,外形美观,便于养护等在构造、施工和使用上的优点,近年来已成为建成较多的桥梁。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土。随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济的。大跨径梁桥的上部结构大多采用箱形截面,是因为箱形截面有较大的抗扭刚度,箱梁允许有最大细长度,同T形梁相比徐变变形较小。由于嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大,能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥。
连续箱梁桥的施工方法多种多样,只能因时因地,根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有:立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线,可以分段或连续配束,一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重,可以采用体外预应力钢束。虽然连续箱梁桥采用预应力混凝土建造,能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但由于结构本身的自重大(约占全部设计荷载的30%至60%),且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。还有大跨径连续箱梁要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁,盆式橡胶支座吨位达65O0kN。这种样大吨位支座性能如何、将来如何更换等一系列问题有待研究。
1.2.2 拱式桥拱桥,在桥梁的发展史上曾经占有重要地位,迄今为止,已有三千多年的历史,当今亦因其形态美、造价低、承载潜力大而得到广泛的应用,也是大跨径桥梁形式之一,跨径从几十米到四百多米。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。拱桥的受力特点为拱肋承压、支承处一般有水平推力,按其建造材料来分,可分为圬工拱桥、钢筋(骨)混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等。
(1) 圬工拱桥最常见的为石拱桥,我国古代石拱桥建造就有很高的成就,如修建于公元606年的河北赵县安济桥,跨径37.4m,矢高7.23m,宽约9m,在跨度方面曾保持记录达1350年之久,且至今保存完好。圬工拱桥不便于实现工厂化施工,施工周期较长,相应的费用较高。同时,圬工材料尽管适合承压,但其自重相对于许用应力而言较大,因而不适于用作大跨度桥梁。
(2) 钢筋混凝土拱桥为拱桥的主要形式,它分箱形拱、肋拱、桁架拱。根据近年的实践,常用的拱桥施工方法有主支架现浇、预制梁段缆索吊装、预制块件悬臂安装、半拱转体法、刚性或半刚性骨架法。我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势为拱圈轻型化,长大化以及施工方法多样化。刚建成的万县长江大桥为劲性骨架箱拱,跨径420m,居世界第一。
(3) 在我国自90年代以来,钢管混凝土拱桥(图1-2)迅速发展,现已建成跨径大于200m的十几座,最大跨径为2005年建成的重庆巫山长江大桥(主跨460m)中承式钢管混凝土双肋拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。钢管混凝土钢管混凝土是在钢管内填充混凝土,使钢管和混凝土在受压方面实现优势互补:钢管借助于其内部的混凝土其抗压性能和稳定性得以增强;而内部的混凝土由于处于三向受压状态而使自身的强度得以提高。钢管混凝土更接近于一种新材料,具有强度高、塑性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击性能好等优点。它不仅在力学方面性能优越,而且在施工方面也有许多优点。例如钢管本身可以兼作模板骨架,不用拆模、支模,混凝土可以泵灌;钢管本身可以兼作纵筋和箍筋,卷制钢管较制作、绑扎钢筋骨架容易。
1.2.3 斜拉桥 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一,目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有40余座(图1-3)。大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。目前,我国正建设的香港昂船洲大桥、建设将要通车的江苏苏通大桥,其主跨均达到1000m以上。我国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座,其中有52座跨径大于200m,数量占世界第一。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩,受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面,拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE外套防护钢绞线索。斜拉桥的施工方法主要采用悬臂浇筑和预制拼装。 斜拉桥优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。斜拉桥缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇,加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标,已成为大跨度桥梁最主要桥型,在跨径200~800m的范围内占据着优势。
1.2.4 悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,其造型优美,规模宏伟,常被人们称为“桥梁皇后”。从1883年美国建成布鲁克林桥(主跨486m)开始,至今已有120多年历史。20世纪80年代末,世界上修建悬索桥到了鼎盛时期,建成跨径大于1000m的悬索桥17座。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峡大桥(主跨1991m),将悬索桥跨径从20世纪30年代的1000m提高到接近2000m,是世界悬索桥建设史上的一座丰碑。我国在悬索桥建设方面犹如异军突起,1995年在国内率先建成了汕头海湾大桥(主跨452m),在近五年内,相继建成西陵长江大桥(主跨900m)、虎门大桥(主跨888m)、宜昌长江大桥(主跨960m)以及名列世界第四位的江阴长江大桥(主跨1385m),名列世界第五位的(公铁两用桥名列第一位)香港青马大桥(主跨1377m)等11座大跨度悬索桥。多年来,我们积累了丰富的悬索桥设计与施工经验,已建成的润扬长江大桥(主跨1490m),标志着我国悬索桥设计和施工水平已迈入国际先进水平行列。悬索桥由索塔、锚碇、主缆、吊索(或吊杆)和主梁(加劲梁)5大部分组成。主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁通过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索。
悬索桥由于主缆采用高强钢材,受力均匀,因此具有很大的跨越能力,但亦具有整体刚度小、抗风稳定性不佳产,费用高、施工难度大等缺点。此种结构当跨径大于800m时,方具有很大的竞争力。
『捌』 桥的发展史
我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。
第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古代桥梁的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。
当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。
第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀璨夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。
战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。
石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。
因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。
第三阶段是以唐宋为主,两晋、南北朝和隋、五代为辅的时期,这是古代桥梁发展的鼎盛时期。隋唐国力较之秦汉更为强盛,唐宋两代又取得了较长时间的安定统一,工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达,是当时世界上最先进的国家。
东晋以后,由于大量汉人贵族官宦南迁,经济中心自黄河流域移往长江流域,使东南水网地区的经济得到大发展,经济和技术的大发展,又反过来刺激桥梁的大发展。
因此,这时创造出许多举世瞩目的桥梁,如隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥--赵州桥,北宋废卒发明的叠梁式木拱桥--虹桥,北宋创建的用筏形基础、植蛎固墩的泉州万安桥,南宋的石梁桥与开合式浮桥相结合的广东潮州的湘子桥等。
这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉,尤其是赵州桥,类似的桥在世界别的国家中,晚了七个世纪方才出现。纵观中国桥梁史,几乎所有的重大发明和成就,以及能争世界第一的桥梁,都是此时创建的。
第四阶段为元、明、清三朝,这是桥梁发展的饱和期,几乎没有什么大的创造和技术突破。这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造,并留下了许多修建桥梁的施工说明文献,为后人提供了大量文字资料。
此外,也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。同时,在川滇地区兴建了不少索桥,索桥建造技术也有所提高。 到清末,即1881年,随着我国第一条铁路的通车,迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。
(8)桥梁结构选型发展历史扩展阅读:
历史发展
桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发展可分为古代、近代和现代三个时期。
人类在原始时代,跨越水道和峡谷,是利用自然倒下来的树木,自然形成的石梁或石拱,溪涧突出的石块,谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时,已难以考证。古巴比伦王国在公元前1800年(公元前19世纪)就建造了多跨的木桥。
据史料记载,中国在周代(公元前11世纪~前256年)已建有梁桥和木浮桥,如公元前1134年左右,西周在渭水架有浮桥。,桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥,在公元前 481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。
古代美索不达米亚地区,在公元前 4世纪时建起挑出石拱桥(拱腹为台阶式)。
古代桥梁在17世纪以前,一般是用木、石材料建造的,并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。
石桥的主要形式是石拱桥。据考证,中国在东汉时期(公元25~220年)就出现石拱桥,如出土的东汉画像砖,刻有拱桥图形。
赵州桥(又名安济桥),建于公元605~617年,净跨径为37米,首创在主拱圈上加小腹拱的空腹式(敞肩式)拱。中国古代石拱桥拱圈和墩一般都比较薄,比较轻巧,如建于公元816~819年的宝带桥,全长317米,薄墩扁拱,结构精巧。
罗马时代,欧洲建造拱桥较多,早在公元前200~公元200年间就在罗马台伯河建造了8座石拱桥,其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥,桥有2孔,各孔跨径为24.4米。
公元98年西班牙建造了阿尔桥,高达52米。此外,出现了许多石拱水道桥,如现存于法国的加尔德引水桥,建于公元前1世纪,桥分为3层,最下层为7孔,跨径为16~24米。罗马时代拱桥多为半圆拱,跨径小于25米,墩很宽,约为拱跨的三分之一。
罗马帝国灭亡后数百年,欧洲桥梁建筑进展不大。11世纪以后,尖拱技术由中东和埃及传到欧洲,欧洲开始出现尖拱桥,如法国在公元1178~1188年建成的阿维尼翁桥,为20孔跨径达34米尖拱桥。英国在公元1176~1209年建成的泰晤士河桥为19孔跨径约 7米尖拱桥。
西班牙在13世纪建了不少拱桥,如托莱多的圣玛丁桥。拱桥除圆拱、割圆拱外,还有椭圆拱和坦拱。公元1542~1632年法国建造的皮埃尔桥为七孔不等跨椭圆拱,最大跨径约32米。当时椭圆拱曾盛行一时。
1567~1569在佛罗伦萨的圣特里尼塔建了三跨坦拱桥,其矢高同跨度比为1∶7。11~17世纪建造的桥,有的在桥面两侧设商店,如意大利威尼斯的里亚尔托桥。
石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥,建于汉代,距今已有2000多年。公元11~12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石梁桥,其中有洛阳桥、安平桥。安平桥(五里桥)原长2500米,362孔,现长2070米,332孔。英国达特穆尔现存的石板桥,有的已有2000多年。
木桥早期木桥多为梁桥,如秦代在渭水上建的渭桥,即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大,伸臂木桥可以加大跨径。中国 3世纪在甘肃安西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥,“长一百五十步”。公元405~418年在甘肃临夏附近河宽达40丈处建悬臂木桥,桥高达50丈。
八字撑木桥和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。
木拱桥出现较早,公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉杨木拱桥,共有21孔,每孔跨径为36米。中国在河南开封修建的虹桥,净跨约为20米,亦为木拱桥,建于公元1032年。日本在岩国锦川河修建的锦带桥为五孔木拱桥,建于公元300年左右,是中国僧戴曼公独立禅师帮助修建的。
中国西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥,桥为8孔,最大跨径约60米,总长330余米,建于宋代以前。
古代桥梁基础,在罗马时代开始采用围堰法施工,即打木板桩成围堰,抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥,其基础就是用围堰法修筑,但是,那时只能用人工打桩和抽水,基础较浅。中国11世纪初,著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块,其上养殖牡蛎二三年后胶固而成筏形基础,是一个创举。
参考资料来源:网络-桥梁
『玖』 桥梁的发展历史
我国的桥梁,大致经历了四个发展阶段。第一阶段以西周、春秋为主,包括此前的历史时代,这是古桥的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外,主要有梁桥和浮桥两种形式。当时由于生产力水平落后,多数只能建在地势平坦,河身不宽、水流平缓的地段,桥梁也只能是写木梁式小桥,技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上,则多采用浮桥。 第二阶段以秦、汉为主,包括战国和三国,是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀灿夺目的发展阶段,这时不仅发明了人造建筑材料的砖,而且还创造了以砖石结构体系为主题的拱券结构,从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。战国时铁器的出现,也促进了建筑方面对石料的多方面利用,从而使桥梁在原木构梁桥的基础上,增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此,它的重大意义,还在于由此而使石拱桥应运而生。石拱桥的创建,在中国古代建桥史上无论是实用方面,还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展,不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间,还提高了结构理论和施工技术的科学水平。因此,秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现,实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看,约莫在东汉时,梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。
『拾』 中外桥梁建设发展历史及建设现状
世界桥梁工程发展格局演变
早在距今约三千年的周文王时,我国就已在宽阔的渭河上架设过大型浮桥。后陆续涌现了一大批以石料、铁为建材的桥梁建筑,其中以赵州桥(跨度37.02m,公元605年)、大渡河铁索桥(跨度约100m,1803年)等为标志,体现了古代桥梁的伟大成就,也显示了古代中国的强盛。
18世纪以后,欧洲率先进入工业社会,从根本上改变了200年西方文明的历史,促进了大规模的铁路桥梁建设。迄今,以英国不列颠尼亚箱梁桥(跨度141m,185年)、美国布鲁克林悬索桥(跨度486m,1883年)及英国福斯悬臂桁架桥(跨度520m,1890年)为标志的桥梁建筑仍散发着西方工业文明的气息。
20世纪初期,西方工业社会获得空前发展,日趋发达。于30年代掀起了第1个大跨悬索桥建设高峰,以美国纽约、华盛顿桥(跨度1067m,1931年)、旧金山金门大桥(跨度1280m,1937年)为代表显示出其桥梁领域的垄断实力。二战后,德国、日本再度堀起。50年代起,德国经济的复苏推动了德国桥梁工程的发展,斜拉桥结构得以
初现光芒,并很快波及世界桥梁工程界。60年代,日本、丹麦开辟了兴建跨海工程的先河。80年代初,我国迎来
了改革开放的新时期。经过近20年的发展,我国经济突飞猛进,国力显著增强。同时,我国也加快了基础建设的
步伐,一大批桥梁如雨后春笋,层出不穷。特别是近十年来建成的代表当今世界桥梁最高发展水平的一大批斜拉桥、悬索桥(见表1,表2),更是确定了中国的世界地位。
当今,世界桥梁工程的格局如同国际政局的多极化局面,不再是美、英垄断的天下,呈现了以日、美、英、中、德、法及其他国家共同发展的新局面。展望下一世纪,崛起的中国定会有再现东方文明的辉煌时刻。
320世纪桥梁发展主要成就
3.1学科发展
桥梁工程已被确认为一门独立的科学技术,不再是仅凭桥梁设计者们智慧和经验的创造过程。它已发展成
融理论分析、设计、施工控制及管理于一体的系统性学科。由于科技的进步,一些相关的学科也渗透入桥梁工程领域中,发展了新的分支学科,如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制及桥梁检测技术等等。
3.2建设规模及施工技术
3.2.1跨径不断增大
目前,钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径将突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为270m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。
3.2.2桥型不断丰富
20世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。所有这一切,使桥梁技术得到空前的发展。
3.2.3结构不断轻型化
悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻颖;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、板件减薄等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。
3.2.4桥梁墩台及基础技术不断发展
随着上部结构的迅猛发展,必然给下部结构提出更高的要求。自钢筋混凝土推广使用以来,桥梁墩台的结构形式趋于多样化。除了传统的重力墩台外,发展了空心墩、桩柱式墩台、构架式墩台、框架式墩台、双柱式墩、拼装墩台及预应力钢筋薄壁墩等新型墩台,并日趋轻型、柔性化。高墩技术也有较大发展。与此同时,桥梁基础也在发展。50年代以后,越江、跨海湾、海峡大桥的兴建以中国、日本为首大力发展了深水基础技术。如50年代在武汉长江大桥中首创了管柱基础;60年代在南京长江大桥中发展了重型沉井、深水钢筋混凝土沉井和钢沉井;70年代在九江长江大桥中创造了双壁钢围堰钻孔桩基础;80年代后进一步发展了复合基础。在日本,由于本四联络线工程的建设,近20年来,其深水基础技术发展很快,以地下连续墙、设置沉井和无人沉箱技术最为突出。
3.3设计风格
桥梁设计风格的转变主要表现为以下3个方面:(1)由于计算机的出现与发展,为桥梁设计师们提供了新的设计工具,并已逐步取代了手工制图。桥梁设计师们的创造力与想象力在电脑中得以充分展现。
(2)随着人类对地球生态平衡、自然环境及资源的日益重视,对桥梁工程提出了与周围环境相协调的要求
桥梁的设计更加注重景观设计。
(3)大跨度桥梁的发展,不仅要求对成桥状态进行设计,对施工阶段的设计也很重视,将施工方法与施工过程相结合已成为现代桥梁设计的一大特色。
4桥梁工程发展探因
4.1材料革新
土木工程发展史表明,材料的每一次变革都会带来土木工程的巨大飞跃。桥梁工程因此获得了一次又一次的发展机遇。公元前5世纪至公元前3世纪,砖出现于中国,实现了土木工程的第1次飞跃,开始了砖、木结构的桥梁时代。19世纪波特兰水泥、现代钢材在欧洲的出现,实现了土木工程的第2次飞跃,桥梁工程获得了空前
大发展,桥梁结构形式及规模有了突破。20世纪初叶,预应力混凝土的出现,实现了土木工程的第3次飞跃,开
始了混凝土桥梁结构的时代。20世纪70年代开始,出现了以碳纤维为代表的高级复合材料,首先被用于航空、
航天等高科技领域,现正逐步渗透到桥梁工程领域之中。
4.2电子计算机技术
当今的各种高新技术革命中,以计算机技术革命最为耀眼。自本世纪70年代第1台微型计算机的诞生,开辟了计算机新时代,从根本上改变了结构工程分析的历史,一门新的学科———计算结构力学得以产生,有限元法
就此成为分析复杂桥梁结构形式的主要方法。随着计算机技术的不断进步,促成了以计算机为辅助设计的桥梁CAD技术分支学科的形成。
4.3预应力思想
预应力思想被喻为本世纪中最为革命的结构思想,它源于1910年法国工程师金.弗来西奈设计建造的足尺试验拱桥(跨度72.5m)中。此后的数十年里被推广到混凝土结构中,形成了一整套预应力混凝土技术。在桥梁工程的建设中,发挥出重大作用,创造了巨大的经济与社会效益,其应用已遍及各种桥梁结构形式,不仅带动了中小跨度桥梁的迅猛发展,也促成了大跨度桥梁的进步。
尤其在斜拉桥中,这种思想的发挥达到了顶点。此外,它也被用于桥梁工程的施工过程之中,衍生出许多新的施
工方法和工艺;而在旧桥加固领域里,也显示出很强的竞争力。当今由于预应力思想的结合,使得预应力混凝土
已成为本世纪最主要的桥梁材料。
4.4自架设体系思想
在本世纪桥梁工程的发展历程中,预应力思想促进了桥梁结构形式的变革,而自架设体系思想带来了大跨度桥梁施工技术的变革,两种思想交相辉映。自架设体系思想是通过将结构离散成若干小的单元或构件,以便于预制或现浇,然后按特定的施工步骤进行拼装或浇注,已完成的结构部分就可以作为支撑体系参与下一阶段的
施工,直到全部结构的完成。它体现了“化整为零、集零为整”的特点。这种思想在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥及连续梁桥等桥型的施工中得到灵活应用。在施工过程中,由于存在着体系转化及受几何非线性、材料非线性因素的影响,施工期间结构的受力状态比成桥状态更为不利,于是提出了对施工阶段进行控制设计的要求。几经发展,施工控制技术已逐步成为一门新兴的桥梁工程分支学科。
4.5桥梁设计竞赛机制
桥梁设计竞赛的传统在19世纪末就已在瑞士盛行,促进了当时瑞士桥梁工程的发展。两位世界级的桥梁设计师罗伯特.马亚尔(1872-1940)和奥斯玛.安曼(1879-1966)就深得这种传统的熏陶,前者曾创造出轻盈的薄
混凝土拱桥,而后者设计了乔治.华盛顿桥、维拉扎诺悬索桥。随后在国外的许多大型跨海工程中都广泛地实行了竞赛制,如丹麦的大贝尔特工程,由于政治原因设计竞赛持续了25年之久,期间许多新的设计构思层出不穷,积累了丰富的桥梁结构设计经验。因而设计竞赛的实行一定程序上推动了桥梁工程事业的发展。4.6施工管理体制桥梁工程的建设过程实际上也是施工组织活动的过程。18世纪,欧洲兴起花型建筑的热潮,开始出现设计与施工的分离。后来在英国进一步发展成了工程建设监理体制。1956年由国际咨询工程师联合(FIDIC)和欧洲建筑工程联合会(FIEC)共同发起对英国土木工程师学会(ICE)制定的合同条款进行修改,颁布“FIDIC”合同条件,后经历了1969、1977、1987年的3次改版。几十年来它已被世界各国土木工程界广泛接受和借鉴,给桥梁工程建设行业注入了新的活力,为确保桥梁的工程质量、加快工程进度、控制工程造价提供了可靠的保障。
521世纪桥梁工程发展前瞻
5.1学科发展
如前所述,本世纪以来桥梁结构工程已发展成系统性的工程学科,主体框架已构筑完毕,但远未完善。可以预见,未来的世纪,这些分支将得以独立发展成熟,同时也会相互渗透。桥梁抗风领域,大跨度桥梁风致振动控制技术将成为研究的热点,试验仍将以风洞为依托。随着计算机技术的不断更新进步,数值风洞技术可望有突破。
随着计算机微处理器技术的迅猛发展,桥梁CAD技术将面临新的发展机遇。集结构分析、工程制图、工程数
据库及专家系统的桥梁CAD软件将会问世,并将迈入桥梁设计的网络时代。
桥梁施工控制技术将进一步发展,GPS(Global Posi-tioning System)技术的应用将成为施工测量技术研究的
热点。基础工程发展的重点在于海洋钻井平台技术的引进。旧桥加固检测技术的开发应用将成为下一世纪桥梁工程领域的另一道风景线。
5.2材料发展
目前,在世界范围,高性能混凝土的研究在深入,应用在扩展。北欧国家如挪威、瑞典,桥梁基本都采用HPC(高性能混凝土)建造,目前对桥梁混凝土除高耐久与高强要求外,又增加了轻质的要求,因为桥梁上部结构使用轻质HPC(容重约1.9t/m3),桥梁自重减轻了,可以降低桥梁下部结构的成本,轻质高强(56~74MPa)HPC已经成功地在挪威一些工程中应用。美国、加拿大在SHRP计划的研究与应用基础上,正在大力宣传和推广应用HPC建设桥梁。有理由相信,高性能混凝土将获得越来越广泛的应用,并且会成为21世纪桥梁建设的优选工程材料。