桥梁工程之发展史

桥梁发展与创新

摘要：随着信息时代的到来，当这个地球变为地球村的口号逐渐为人们谈

论时我们开始意识到快捷、高效的重要性。桥梁作为连接世界的纽带更是日益凸显其优越性。回顾历史，创新始终伴随着桥梁的发展，也是其生命力的源泉！

关键词：发展工业革命钢筋砼创新

1：桥梁的发展史

在十八世纪以前世界桥梁的建设主要以土石材料为主的圬工拱桥，而中国的赵州桥（跨度：37m）就是其中的佼佼者。中国在公元6世纪唐朝时期就有铁链索桥，但当时该类型桥还没有上升到刚度，稳定性等力学性质的分析上来，一定程度上还不属于现代桥梁。

自从1779 年第一座铸铁拱桥——英国Coalbrookdale桥（跨度：30.65m）问世以来标志着人类结束了土石建桥的历史，开启了现代建桥的历史新篇章。在1801 年在英国伦敦泰晤士河铸铁拱桥（主跨达到183 m）的建成标志着人类向大跨度桥梁的一个开端。

赵州桥Coalbrookdale桥随着英国工业革命的开展，现代科学的蓬勃发展以及随之而来新型材料的

不断问世，为桥梁发展起到了推波助澜的作用。19世纪20年代波特兰水泥的出现由于其经济性和实用性较强很快得到了推广。1850 年英国第一座跨度141 m 的钢箱梁桥Britannia 桥问世。从此以后钢材在桥梁工程的建设的过程中就没有间断过。1867年法国工程师艾纳比克在巴黎博览会上看到莫尼尔用铁丝网和混凝土制作的花盆、浴盆、和水箱后，受到启发，首先将钢筋混凝土应用到了土建行业。1905年第一座钢筋混凝土桥梁问世。

在十九世纪末，随着记载中国铁索桥的文献也传入欧洲,悬索桥由于其在力学方面的优越性很快的到了发展。在1883年建成的美国纽约布鲁克林桥（主跨486 m ）。由此也开始大跨度桥梁的建设风潮。

布鲁克林大桥

进入20世纪以后，在1928年法国Freyssine首创了预应力混凝土的概念和设计理论，但由于二次世界大战而没能立即得到应用。随后1938年德国Dishinger 提出的现代斜拉桥设计构思同样由于二战没能立刻得到应用。但随着二战的结束，由于战后需要的大量修复和重建，预应力混凝土桥梁得到了广泛的采用。但同时斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥有更大的跨越能力并且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优越性，在当时也得到了广泛的应用。

预应力混凝土桥马拉开波桥（第一座）

到了二十世纪末，大跨度桥梁建设更是进入了一个冲刺的阶段！

在悬索桥方面，日本的明石海大桥（主跨：1991m）；丹麦的大海带桥（主跨：1624m）；以及中国香港的青马大桥（主跨：1385m）。

在斜拉桥方面，日本的多多罗大桥（主跨:890m）; 法国诺曼底大桥(主跨:856 m)；以及中国上海杨浦大桥（主跨：602 m）

而同时，中国的桥梁建设也在这个时候进入了高峰期，在拱桥方面重庆万县长江大桥主跨达到了420m是当时世界上最大跨度的P.C拱桥。中国虎门辅航道桥,

主跨270 m ,是当时世界最大跨度连续刚架桥等等。这一系列都标志着我国已经渐渐进入了桥梁大国的行列。当然在许多方面我们国家和西方等桥梁强国还有一定的差距，但这种差距在这个时间的到了很大的缩小。

进入二十一世纪后，随着我国的苏通长江大桥（主跨：1088m）以及中国香港昂船洲大桥（主跨1018m）的这是建成，让斜拉桥这一体系的单跨跨度也超过了千米级。同时世界最高运输大桥法国的米卢大桥（桥面距地面最高达到342m）更是以其宏伟的气势征服了世界。

苏通大桥米卢大桥

同时在这十年里我国先后修建了东海大桥，杭州湾大桥，深圳湾跨海大桥，舟山西堠门大桥，胶州湾大桥以及在建的港珠澳大桥的建设标志着我国跨海大桥已经进入了一个崭新的时代，凝聚着中华名族的无限智慧。同时我国建设桥梁的步伐也正由桥梁大国迈向桥梁强国。

2：桥梁主要创新

事物的活力在于创新。但对于我们这样一个深受儒家文化影响的国家里我们更多接触的是“中庸”“统一”等思想，而不喜欢标新立异！而正是基于此，我们缺少创新的理念更多的是一种模仿和重复。所以对于我们更应该在新的时期下营造创新体制、激励机制和环境氛围方面下功夫，大力培育具有创新理念和动力的技术人才。回顾历史不难发现迄今为止的原始技术创新大都是由发达国家所创造！

悬臂拼装技术：

石拱桥施工过去都采用满堂支架。在水流湍急的山谷中和有洪汛的大河上建造拱桥,常常会因支架被冲毁而造成事故。30 年代欧洲的一座拱桥首创一种不用支架的钢筋混凝土拱肋分段悬拼施工技术获得成功，这种被称为“米兰法”的无支架施工工艺是桥梁史上一次重要的创新，改变了过去在支架上施工、最后落架的传统方式。通过拼装我们可以再预制场对两端进行预制，这样对于质量的控制盒把握上能做的更好。同时避免了在高支架上长时间的工作。降低了危险系数。更加有利于施工控制！

高性能混凝土：

从混凝土材料第一天应用到土建结构中人们就没有间断过对它的研究。但随着桥梁跨度的不断增加对桥梁的强质比越来越看重。从50年代的C20，C25混凝土，通过水泥的磨细和加入硅粉等技术逐渐提升到80年代的C60,C80。而到了80年代末，90年代时已经开始采用C100，C130的混凝土了。这对于桥梁工程的影响相的大，这不仅减轻了结构的重量，增大了桥梁的跨越能力，还在桥梁的抗腐蚀等性能上得到了很大的提高。同时高强度混凝土的出现也推动了预应力桥梁的发展。在二十世纪末期挪威的stolma桥（预应力混凝土连续钢构）单跨跨度已经达到了301m。在这个过程中高强度混凝土也起着决定性的作用。

stolma桥（挪威主跨301m）

加筋减隔震基础：

随着地震的频发，使桥梁工程师们意识到如何使桥梁具有较好的抵抗或者避免受到地震的影响成为了一个难题。正如美国塔科马大桥的风毁后让人们意识到风对大跨度桥梁的影响一样。2003年希腊修建了希腊 Rion-Antirion桥，其首次发明了加筋减隔振基础。该桥连接希腊大陆和伯罗奔尼撒半岛之间的科林斯海湾。桥位处岩床深度超过500m，2000年重现期的地震最大峰加速度达1.2g，且半岛以每年8mm-11mm速度漂离大陆，因此抗震安全是设计最主要的控制因素。该桥采用五跨连续的全漂浮体系。在基础的处理上将高65m，墩底基座直径为90m 的圆形桥墩放在由φ2m，直径深20-30m钢管桩加固，上面铺以砂、卵石和碎石组成的3m厚垫层，形成可相对滑动的“加筋土隔震基础”上，这是一种创新的基础形式。

Rion-Antirion桥总图

隔震基础

上部结构为结合梁桥面，墩梁之间设置五个固定阻尼器，当发生大地震时容许中间阻尼器破坏并消能，其余四个阻尼器将起到缓冲的作用以保护桥塔的安全。经过实践的证明这样的减震基础效果比较好。同时这种基础在地震频发的地区也得到了比较好的推广。

结束语：纵观桥梁的发展都是在材料和理论的共同发展下而带动的。而其中计算机的发展为现代桥梁的出现奠定了基础。但是目前的理论也还并不完善，特别是目前的材料性能还无法用概率论来描述。即便有采用也是配合数值设计。所以在理论方面（特别是材料）我们在很多时候还是一种理想设计。同时经过几十年的经验表明我们在桥梁的耐久性设计还是有待提高！所以在未来的很长一段时间里我们不仅要追求施工技术方便的创新，在理论上我们也还必须创新。以此来带动整个行业的发展。根据目前发展来看，我们的发展将是面向海洋建桥，而着更要求我们建立更加完备的理论基础和更加优质的材料！