桥梁工程的发展现状与展望

韦琪  土木1302班  1100113205

桥梁工程的发展现状与展望

韦琪  土木1302班  1100113205

摘要：

桥梁是人类为了扩大自己的生存范围，克服自然阻力建造的结构物。从远古时代简单构造的木桥和石桥，发展到功能齐全，造型美观的现代桥梁 ，未来还有几十公里长的跨海湾，海峡特大桥梁的建设工程等待我们去完成。

本文首先介绍古代桥梁史，粗略列举古代的典型桥梁展现其局限性；接着具体介绍桥梁的基本组成，侧重于钢筋混凝土桥梁以及钢结构桥梁的介绍，展现现代桥梁在材料技术上的突破与发展，并列举著名的桥梁掠影展现现代桥梁的飞速发展；最后指出未来桥梁建设的困难点以及展望。从桥梁的发展史展现桥梁工程的进步与发展，总结论文。

关键词：古代桥梁，现代桥梁，未来展望

正文：

桥梁的基本组成：桥梁有四个基本部分组成，即上部结构，下部结构，支座和附属设施。

一．上部结构：在线路中断时跨越障碍的主要承载结构。

二．下部结构：桥墩和桥台是支承桥跨结构并将恒载和车辆等活载传至地基的构筑物。设置在桥两端的称为桥台，桥台还与路堤相衔接，抵御路堤土压力；防止路堤填土的滑坡和塌落。桥墩和桥台中使全部荷载传至地基的底部奠基部分，通常称为基础。

三．支座：在桥跨结构与桥墩或桥台的支承处所设置的传力装置。它不仅要传递很大的荷载，并且还要保证桥跨结构能产生一定的变位。

1.古代桥梁史

1.1古代桥梁的特点：古代桥梁的设计和施工完全依靠建造者的经验，缺乏现代力学知识的指导，施工技术比较原始，建造工具简单。建桥材料主要以天然的或加工过的木材，石材为主，还包括竹索，藤索，铁索等。中国古代桥梁在选址，布局，结构构造，艺术造创造型及环境协调等方面都有许多创造，形成了独特的风格。由于古代桥梁跨径小，多为拱桥。

1.2古代著名桥梁掠影：

1.2.1石拱桥：赵州桥是世界上现存最早，保存最好的石拱桥，桥两端的石拱上辟有两个敞开的小拱，这种结构既可以减轻桥身的重量，又起到减少流水冲力的作用，非常符合科学原理，是当时世界桥梁中的首创。

1.2.2石梁桥：福建泉州安平桥是目前世界上最长的石梁桥，被誉为“天下无桥长此桥”。

1.2.3索桥：四川灌县的竹索桥和泸定县的大渡河铁索桥。

2．现代桥梁：

进入21世纪，由于科学技术的进步,工业水平的提高,人类社会文明的发展,桥梁工程日新月异。随着时代前进的步伐,人们对桥梁建筑提出了更高的要求,对“适用、安全、经济、美观”的桥梁设计原则赋以更新的内容。例如,现在对土建结构的美学要求愈来愈高,结构物不再单纯作为满足使用要求的工程实体,而要作为一种空间艺术存在于人类社会之中,又如对环境保护的要求也愈来愈高,如防噪音、防振动、防污染等。

而在材料方面，现代桥梁已不仅仅局限在石材，木材等天然材料，而是运用现代建筑材料，即钢材，混凝土以及石灰，砂浆，木材，建造出非常坚固耐用而又美观时尚的建筑桥梁。由于力学、钢筋混凝土的发展，使各式轻巧、跨径大的桥梁得以出现。所以在现代桥梁上侧重于钢筋混凝土桥梁的介绍，从而区别于古代桥梁。

2.1现代桥梁的分类

在漫长岁月里，造桥的实践积累了丰富的经验，创造了多种多样的形式。但现今使用的各种主要桥式几乎都能在古代找到起源。

在最基本的三种桥式中

(1)梁式桥起源于模仿独木桥，由此演变为木梁桥、石梁桥、直至19世纪的桁架梁桥;

(2)悬索桥起源于竹索桥，演变为铁索桥、柔式悬索桥，直至有加劲梁的悬索桥；

(3)拱桥起源于模仿石拱桥，演变为木拱桥和铸铁拱桥。

所以按结构体系及其受力特点，桥梁可划分为梁，拱，索三种基本体系，其中梁式桥以受弯为主，拱式桥以受压为主，悬索桥以受拉为主。现代桥梁主要侧重于钢筋混凝土桥梁的介绍。

2.2钢筋混凝土梁桥的介绍：凡是采用抗压性能好的混凝土和抗拉能力强的钢筋结合在一起建成的梁式桥统称为钢筋混凝土桥梁。

2.2.1简支梁（板）桥：简支梁桥构造简单，最易设计为各种标准跨径的装配式结构；简支梁桥是静定结构，结构内力不受地基变形等的影响，因而能适用于地基较差的桥位上建桥。它分为简支梁桥和板桥两种结构，板桥因它在建成后在外形上像一块薄板，故习惯称之为板桥；而简支梁桥的上部构造由主梁，横隔梁，桥面板，桥面系等部分组成，这类桥梁可采用整体现浇和预制装配两种不同的方式进行施工。

2.2.2悬臂梁桥：将简支梁梁体加长，并越过支点就成为悬臂梁桥。仅梁的一端悬出的称为单悬臂梁，两端均悬出的称为双臂悬梁。悬臂梁桥一般为静定结构，可在地基较差的条件下使用。

2.2.3混凝土梁桥桥面构造：混凝土桥梁的桥面部分通常包括桥面铺装，防水和排水设施，伸缩装置，人行道，缘石，栏杆和灯柱等构造。桥面部分虽然不是主要承重结构，但它对桥梁功能的正常发挥，对主要承重的保护，对车辆行人的安全以及桥梁的美观都非常重要。

2.3混凝土拱桥： 

对于以混凝土和钢筋为主要材料建造的拱桥，与圬工拱桥相比较，钢筋混凝土拱桥自重小，跨越能力大，能充分利用钢筋和混凝土的受力特点。由于拱是主要承重压力的结构，可以充分利用主拱圈的材料强度，使跨径能力增大。拱桥和梁桥的区别不仅在于外形不同，而且两者的受力性能有较大差别。

2.3.1拱桥的主要组成：拱桥上部结构由主拱圈和拱上建筑两大部分组成。主拱圈是拱桥的主要承重结构，承受主拱上的全部作用，并将其传给墩台和基础。

2.3.2拱桥的主要类型：

（1）按主拱圈横截面形式分：板拱桥，混凝土肋拱桥，双曲拱桥，箱型拱桥

（2）按照主拱圈所使用的建筑材料分：圬工拱桥，钢筋混凝土拱桥，钢拱桥，钢管混凝土拱桥

（3）按照拱上建筑类型分：实腹式拱桥和空腹式拱桥

（4）按照主拱圈线型分：圆弧线拱桥，抛物线拱桥，悬链线拱桥

（5）按照桥面的位置分：上承式拱桥，中承式拱桥，下承式拱桥

（6）按结构体系分：简单体系拱桥，组合体系拱桥

2.3.3拱桥实例介绍：

（1）四川万江大桥

（2）贵州江界河大桥

2.4刚架桥：

桥跨结构和墩台整体相连的桥梁叫做刚架桥。刚架桥可以是单跨或多跨的，单跨刚架桥的支柱可以做成直柱式或斜柱式，多跨刚架桥的主梁可以是连续式或非连续式。

刚架桥的主要承重结构是梁或板和立柱或竖墙整体结合在一起的刚架结构。梁和柱的连接处具有很大的刚性，在竖向荷载作用下，梁部主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥和拱桥之间。同样的跨径在相同荷载作用下，刚架桥的正弯矩比梁式桥要小，刚架桥的建筑高度就可以降低。但刚架桥施工比较困难，用普通钢筋混凝土修建，梁柱刚结处易产生裂缝。

2.5斜拉桥：斜拉桥是一种组合受力体系桥梁，外荷载靠主梁受弯压，斜拉索受拉来承担。斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成，用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔柱上，斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的跨越能力大大增强。主梁一般采用混凝土结构，钢-混凝土组合结构或钢结构，索塔大都采用混凝土结构。

3.未来展望：

进入21世纪，我国桥梁事业还将继续前进，并向超大跨径发展，以适应修建跨海峡桥梁的需要。在可以预见的未来，纳米材料技术和生物技术要成为新世纪的前沿技术。同时要探索超大跨径桥梁的新型建筑材料，合理的结构形式以及抵抗自然灾害的防范措施。    

但未来的桥梁应更侧重新材料的应用，特别是高性能混凝土在桥梁上程上将会得到应用。原因在于随着路桥建设的发展，普通混凝土在路桥工程中应用更加广泛。但是也带来了许多问题，普通混凝土因其性能的不足，导致桥梁出现裂缝而影响到工程的施工质量，甚至桥梁垮塌事件屡见不鲜，普通混凝土在桥梁施工中出现的这种问题给工程人员带来了不少麻烦。

所以普通混凝上的性能有待提高，然而随着科学技术的发展，高强度混凝土的研发和运用弥补了普通混凝土的不足，与普通混凝土相比，高性能混凝上具有耐久性好、抗折性好和使用周期长等优点。

 新型钢材料的应用也将推动桥梁工程的发展。钢材料在桥梁建设中尤为重要。

参考文献：

（1）桥梁工程   主编：刘丽珍  王兴国

（2）土木工程概论  主编：徐礼华  副主编：沈建武

（3）土木工程（专业）概论（第4版）                主编：罗福午  刘伟庆

（4）：《土木工程学报》1985年第02期　　

作者：李国豪  范立础

（5）《中国古桥技术史》 主编：茅以升