学习单元1.1 桥梁建设发展概况

1.1.1 桥梁建设概况

桥梁定义为跨越河流、山谷等障碍物并被用来作为行人、汽车或其他交通工具通行的结构物。桥涵一方面要保证桥上的交通运行、渠道和管路通过，而且也要保证桥下水流的宣泄、船只的通航或车辆的通行。

在现代高等级公路以及城市高架道路的修建中，桥梁往往是保证全线早日通车的关键。在经济上，一般来说桥梁和涵洞的造价平均占公路总造价的10%～20%，而且随着公路等级的提高，其所占比例还会加大。就其数量上来说，即使在地形不复杂的地段，每千米路线上一般也有2～3座桥涵，据统计截至2012年年底，我国公路桥梁的数量已达71.34万座。同时桥涵施工也是保证全线通车的咽喉，因此正确地进行桥涵设计与施工，对于加快施工进度，降低工程费用，保证工程质量和促进科学技术发展，都有着极其重要的作用。

1.我国桥梁建设概况

我国的桥梁建筑在历史上是辉煌的，古代的桥梁不但数量惊人，类型也丰富多彩，几乎包括了所有近代桥梁中的最主要形式。所用的材料多是一些天然材料，例如，土、石、木、砖等。根据史料记载，在3000年前的周文王时期，我国就在渭河上架设过大型浮桥。据考证，在秦汉时期我国就开始大量建造石桥。隋唐时期，是我国古代桥梁的兴盛年代，其间在桥梁形式、结构构造方面有着很多创新。宋代之后，建桥数量大增，桥梁的跨越能力、造型和功能又有所提高，充分表现了我国古代工匠的智慧和艺术水平。

举世闻名的河北省赵县的赵州桥，如图1.1所示，就是我国古代石拱桥的杰出代表。该桥在隋大业初年（605年左右）为李春父子所创建，是一座空腹式的圆弧形石拱桥，全桥长50.82m，净跨37.02m，宽9m，拱矢高度7.23m。赵州桥在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重、节省材料，又便于排洪、增加美观。赵州桥采用纵向并列砌筑，将主拱圈分为28圈，每圈由43块拱石组成，每块拱石重1t左右，用石灰浆砌筑。赵州桥至今仍保存完好。

我国是最早有吊桥的国家，迄今至少已有3000年的历史。据记载，到唐朝中期，我国就用铁链建造吊桥，至今尚保留下来的古代吊桥有四川泸定县的大渡河铁索桥（1706年）等，如图1.2所示。该铁索桥跨长约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曾强渡此桥，由此更加闻名。

新中国成立后，我国的公路建设事业突飞猛进，桥梁建设取得了很大的成就。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，标志着我国建造大跨度钢桥的现代化桥梁水平提高到新的起点，如图1.3所示。大桥的正桥为三联3×128m的连续钢桁梁，下层为双线铁路，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为1670.4m。

1969年我国又胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥，这是我国自行没计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代化大型桥梁。该桥上层为公路桥，下层为双线铁路，包括，引桥在内，铁路桥梁全长6772m，公路桥梁全长为4589m。桥址处水深流急，河床地质极为复杂，大桥桥墩基础的施工非常困难。南京长江大桥的建成，显示出我国的建桥技术已达到世界先进水平，也是我国桥梁史上又一个重要标志。

钢筋混凝土与预应力混凝土的梁式桥，在我国也获得了很大的发展。对于中小跨径的梁桥（跨径为5～25m），已广泛采用配置低合金钢筋的装配式钢筋混凝土板式或肋板式梁式的标准化设计，它不但经济适用，并且施工方便，能加快建桥速度。我国装配式预应力混凝土简支梁桥的标准化设计，跨径达40m。1997年建成的主跨为270m的虎门大桥辅航道桥是中国跨度最大的预应力混凝土梁桥，其跨度世界排名第三位。

斜拉桥，由于其结构合理，跨度能力大，用材指标低和外形美观等优点发展迅速，目前我国已建成斜拉桥如南京长江二桥，为主跨628m的钢箱梁；武汉白沙洲长江大桥，采用主跨为618m的混合梁；连接南通市和苏州市的苏通长江公路大桥，主跨为1088m，其跨度世界界排名第一，如图1.4所示；香港昂船洲大桥主跨为1018m，其跨度世界排名第二。

悬索桥的跨越能力在各类桥型中是最大的。我国于1999年9月建成通车的江阴长江大桥，主跨1385m，其跨度世界排名第五，是中国第一座跨度超过千米的钢箱梁悬索桥。该桥在沉井、地下连接墙、锚碇、挂索等工程施工中创造的经验，将会推动我国悬索桥施工技术的进一步发展。2005年建成的江苏润扬长江大桥，主跨1490m，其跨度世界排名第三，其全部由中国人自己设计、施工、监理、管理，所用建筑材料和设备也绝大部分由我国自行制造或生产，被国际桥梁专家称为“中国奇迹”，如图1.5所示。我国香港的青马大桥，全长2160m，主跨1377m，为公铁两用双层悬索桥，是香港21世纪标志性建筑，它把传统的造桥技术升华至极高的水平，宏伟的结构令世人赞叹，在世界171项工程大赛中荣获“建筑业奥斯卡奖”。

此外，还有深港西部通道、珠港澳大桥等一批世界级桥梁正在建设中，它们的建成将会再次吸引世界的目光，并极大地丰富世界桥梁宝库。

2.国外桥梁建设成就

纵观世界桥梁建筑发展的历史，国外资本主义时代，工业革命促使生产力大幅度增长，从而促进了桥梁建筑技术方面空前的发展，期间也不乏耀眼的明星桥梁。

1998年4月竣工的日本明石海峡大桥是日本神户和獭户内海中大岛淡路岛之间的明石海峡上的一座大跨径悬索桥，主跨径为1991m，为当前世界同类桥梁之首，其桥塔高度也为世界之冠，两桥塔矗立于海面以上300m。桥塔下基岩为花岗岩，但埋置很深，在距海平面150m以下，如图1.6所示。

美国金门大桥主跨为1280m的悬索桥，其桥身的颜色为国际橘，此色既和周边环境协调，又可使大桥在金门海峡常见的大雾中显得更醒目。由于这座大桥新颖的结构和超凡脱俗的外观，它被国际桥梁工程界广泛认为是美的典范，更被美国建筑工程师协会评为现代的世界奇迹之一。它也是世界上最上镜的大桥之一，如图1.7所示。

前南斯拉夫克罗地区的克尔克1号桥，桥跨390m，是世界上除中国四川万县长江大桥外跨度第二大的钢筋混凝土拱桥，该桥于1980年建成。

世界上最高最长的大桥——法国米约大桥于2004年12月正式投入使用。法国人希望这座像是用一连串惊叹号建成的恢弘建筑能够成为另一座“埃菲尔铁塔”，让全世界叹为观止。这座有史以来最高的桥梁也是法国一条连接巴黎、郎格多克以及西班牙巴塞罗那的高速公路的重要组成部分。米约大桥的设计者是大名鼎鼎的英国建筑师福斯特爵士，其最高点比埃菲尔铁塔还高18m。米约大桥就像三座斜拉桥，由七根巨型塔柱紧紧连接起来，在两个高原上绵延曲折2.4km。

纵观大跨度桥梁的发展趋势，可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮，同时对桥梁技术的发展方向提出了更新的要求。

1.1.2 桥梁建设发展趋势

1.大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展

研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下结构的安全和稳定性，将截面做成适应气动要求的各种流线形加劲梁，增大特大跨度桥梁的刚度；采用以斜缆为主的空间网状承重体系；采用悬索加斜拉的混合体系；采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁，采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。

2.新材料的开发和应用

新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

3.采用现代化计算机辅助手段

在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。

4.大型深水基础工程

目前世界桥梁基础尚未超过100m深海基础工程，下一步需进行100～300m深海基础的实践。

5.自动监测与管理系统的运用

桥梁建成交付使用后，将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行，一旦发生故障或损伤，将自动报告损伤部位和养护对策。

6.重视桥梁美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一，举世闻名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。

在20世纪桥梁工程大发展的基础上，描绘21世纪的宏伟蓝图，桥梁建设技术将有更大、更新的发展。

【思考题】

· 总结国内外部分具有代表意义的明星桥梁，并叙述它们的特点。