橋梁工程發(fā)展史

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2、ring橋梁是線路的重要組成部分。在歷史上，每當運輸工具發(fā)生重大變化，對橋梁在載重、跨度等方面提出新的要求，便推動了橋梁工程技術的發(fā)展。在19世紀20年代鐵路出現(xiàn)以前，造橋所用的材料是以石材和木材為主，鑄鐵和鍛鐵只是偶爾使用。在漫長歲月里，造橋的實踐積累了豐富的經(jīng)驗，創(chuàng)造了多種多樣的形式。但現(xiàn)今使用的各種主要橋式幾乎都能在古代找到起源。在最基本的三種橋式中，梁式橋起源于模仿倒伏于溪溝上的樹木而建成的獨木橋，由此演變?yōu)槟玖簶?、石梁橋、直?/p>

3、19世紀的桁架梁橋；懸索橋起源于模仿天然生長的跨越深溝而可資攀援的藤條而建成的竹索橋，演變?yōu)殍F索橋、柔式懸索橋，直至有加勁梁的懸索橋；拱橋起源于模仿石灰?guī)r溶洞所形成的“天生橋”而建成的石拱橋，演變?yōu)槟竟皹蚝丸T鐵拱橋。在有了鐵路以后，木橋、石橋、鐵橋和原來的橋梁基礎施工技術就難于適應需要。但到19世紀末葉，由于結構力學基本知識的傳播、鋼材的大量供應、氣壓沉箱應用技術的成熟，使鐵路橋梁工程獲得迅速發(fā)展。20世紀初，北美洲曾在鐵路鋼橋跨度方面

4、連創(chuàng)世界紀錄。到第二次世界大戰(zhàn)前，公路鋼橋和鋼筋混凝土橋的跨度記錄又都超過了鐵路橋。第二次世界大戰(zhàn)后大量被破壞的橋梁急待修復新橋急需修建，而造橋鋼材短缺，于是，利用30年代以來所積累的關于高強材料和高效工藝（焊接、預應力張拉及錨固、高強度螺栓施工工藝等）的經(jīng)驗，推廣了幾種新型橋──用正交異性鋼橋面板的箱形截面鋼實腹梁橋，預應力混凝土橋和斜張橋。60年代以來，汽車運輸猛增，材料供應緩和，科學技術迅猛發(fā)展，橋梁工程又在提高質(zhì)量、降低造價、降

5、低橋梁養(yǎng)護費等方面獲得了很大改進。國外橋梁工程的發(fā)展19世紀20年代以前（有鐵路之前）①木橋。在公元前2000多年前，巴比倫曾在幼發(fā)拉底河上建石墩木梁橋其木梁可以在夜間撤除以防敵人偷襲。在羅馬G.J.愷撒曾因行軍需要于公元前55年在萊茵河上修建一座長達300多米的木排架橋。在瑞士盧塞恩至今保存著兩座中世紀式樣的木橋：一是1333年始建的教堂橋一是1408年始建的托滕坦茨(Totentanz)橋，這兩座橋都有橋屋，頂棚有繪畫。在1756～

6、1766年，瑞士建成跨度為52～73米的三座大木橋，兩座是亦拱亦桁，另一座用木拱承重，位于韋廷根，跨度61米。在亞洲，木拱橋出現(xiàn)更早，日本巖國市至今保存的5孔錦帶木拱橋，跨度為27.5米，始建于1673年其圖樣來自中國。18世紀末至19世紀初的三、四十年間，美國盛行建有屋蓋（保護木結構）的大木橋，1815年在賓夕法尼亞州建成的跨越薩斯奎漢納河的麥考爾渡口橋，跨度達到110米，堪稱空前。1845年，英國J.內(nèi)史密斯發(fā)明蒸汽打樁機；1851

7、年，英國在羅切斯特一座橋的施工中使用氣壓沉箱基礎（下沉深度達18.5米），從此結束了深水江河不能修橋的歷史。①鍛鐵橋。1832年英國在格拉斯哥開始用I形截面鍛鐵建造梁式橋。這種橋的跨度后來曾達到9.6米。40年代英國要修建一座跨越梅奈海峽的大跨鐵路橋，鑄鐵拱橋滿足不了海軍對橋下凈空的要求，懸索橋則剛度不夠。當時修建該鐵路的負責人R.斯蒂芬森認為：用鍛鐵型材造一個巨型箱管，尺寸大到足以容納鐵路列車從其中駛過，則其剛度可以大為提高；再用石塔

8、支住鐵質(zhì)懸索，并用吊桿將箱管吊在懸索之下，想必可行。因為他當時還不懂力學計算(法國C.L.M.H.納維于1842年已提出彈性梁理論，但英國工程界還不知道)乃用結構試驗的方法成功地決定了箱管梁的截面形狀和細節(jié)；同時，還證明了該橋不用懸索也有足夠的剛度。但是，石塔還是修建了。這座橋建于1845～1850年，稱不列顛箱管橋，4孔連續(xù)，分跨為7014014070米。由于在興建這座橋的過程中所做的試驗證實了實腹梁的可靠性，從19世紀后期起鋼板梁橋

9、在小跨鐵路橋中被普遍采用（這時鋼已代替了鐵，且小跨板梁比箱梁便于制造及架設），直到20世紀50年代才逐漸為鋼筋（預應力）混凝土梁所代替。②鋼橋。19世紀50年代以后，靜定鋼桁架梁的內(nèi)力分析方法逐步被工程界所掌握。1867年，德國的H.格貝爾在哈斯富特建成了一座靜定懸臂桁架梁橋（這種梁因此也稱格貝爾梁）。1880～1890年英國采用該橋式建成了跨度空前（達521.2米）的福斯灣鐵路橋總長1620米支承處的桁架高度達110米。這座橋桿件粗大

10、，結構高大，剛度和承載能力都可滿足鐵路橋要求，外觀則不如拱橋和懸索橋。1867～1874年，美國建成了圣路易斯鋼拱橋(圖3[美國圣路易斯鋼拱橋])，主跨158米，兩邊跨各為153米。其承重結構是無鉸桁架拱桁桿由鋼質(zhì)圓管制成。該橋的優(yōu)點在能用小截面桿件拼裝成剛度大的鐵路橋。在英國用鍛鐵建成不列顛箱管橋時，美國J.A.羅布林于1851～1855年在尼亞加拉河上，用平行鍛鐵絲纜索建造一座跨度為250米的公鐵兩用懸索橋塔用石砌，加勁桁架梁為木制

11、；在纜索之外，還用若干斜拉索將加勁桁梁同塔頂及設在巖壁的錨固點緊連（具有斜張橋式構造）。此橋開通時總重368噸的列車（機車重量為28噸）穩(wěn)穩(wěn)駛過。后來曾將其加勁梁改為鋼制，石塔改為鐵制，該橋的壽命是42年（因鐵路活載不斷加大而為一跨度168米的鋼拱橋代替）。1869～1883年美國建成布魯克林橋。它是一座跨度達487米的城市懸索橋至今仍被使用。它的抗風性能好，為懸索橋向更大跨度發(fā)展開創(chuàng)了先例。（見彩圖[美國韋拉扎諾海峽橋，世界上大跨度公

12、路懸索橋之一，主跨1298.4米，1964年建成]、[美國布魯克林橋，近代史上著名的城市懸索橋，主跨487][米，1883年建成]、[英國亨伯橋，目前世界上跨度最大（1410.8米）的公路懸索橋，1981年建成]、[土耳其博斯普魯斯海峽橋聯(lián)結歐亞大陸的公路懸索橋主跨1074][米1973年建成]、[聯(lián)邦德國摩澤爾橋鋼連續(xù)箱形梁公路橋，主跨218米，墩高超過124米，1972年建成]、[聯(lián)邦德國本多夫橋預應力混凝土單鉸連續(xù)T形剛構公路橋，

13、][主跨208米，1964年建成]、[荷蘭東斯海爾德橋懸臂拼裝的預應力混凝土T形剛構公路橋跨度91.4米，1965年][建成]、[英國福斯灣橋，鋼懸臂桁架梁雙線鐵路橋，主跨521米，1890年建成]）20世紀初至中葉結構力學的彈性內(nèi)力分析方法普遍用于超靜定承重結構的橋梁設計，為創(chuàng)造長跨紀錄的工作取得有力的科學依據(jù)。①鋼橋。這一時期建成的鋼橋：鐵路橋有加拿大魁北克橋（1918年，主跨548.6米的懸臂桁架梁）美國紐約鬼門(HellGate