桥梁发展史
2012-10-23 12:03:00   来源:tranbbs.com      作者:未知    评论:0 点击:

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。
古代桥梁 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。据史料记载﹐中国在周代(公元前11世纪~前256年)已建有梁桥和浮桥﹐如公元前1134年左右﹐西周在渭水架有浮桥。古巴 比伦王国在公元前1800年建造了多跨的木桥﹐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 石桥的主要形式是石拱桥。据考证﹐中国早在东汉时期(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。现在尚存的赵州桥(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﹐如公元前200~公元200年间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﹐为罗马时代建造的列米尼桥示意图。

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﹐为木悬臂桥的示意图。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。

近代桥梁 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﹑黏土﹑赤铁矿混合烧而成的水泥。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。

木桥 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(见彩图﹐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世纪初期﹐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

责任编辑:佚名

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