桥梁发展历史与悬索桥

1、桥梁工程 讲座报告题目： 桥梁发展历史与悬索桥 班级：土木11-1班 姓名：武刘英 学号： 2013.7.11一、桥梁的发展历史 桥梁的基本桥型：拱桥、梁桥、悬索桥、斜拉桥。 在十八世纪以前世界桥梁建筑主要是以石料、木材、铁为主要的建材，而中国的赵州桥（跨度为37m），就是其中的佼佼者。赵州桥是我国现存的石拱桥中最古老并为当时跨径最大的石拱桥，且是世界桥梁史上敞肩拱的首创。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（跨度为30.65m）问世以来，标

2、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。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 英国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 年英国第一座跨度为141m的钢箱梁桥Britannia 桥问世。从此以后钢材在桥梁工程的建设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，

3、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，结构开始向大跨度结构发展

4、。于30年代起世界上掀起了建设大跨悬索桥的高峰，以美国纽约华盛顿桥(跨度为1067m)、旧金山金门大桥(跨度为1280m)为代表显示出其桥梁领域的垄断实力。二战后,德国、日本再度堀起；50年代起,德国经济的复苏推动了德国桥梁工程的发展,斜拉桥结构得以初现光芒并很快波及世界桥梁工程界；60年代日本、丹麦开辟了兴建跨海工程的先河；80年代初，我国迎来了改革开放的新时期。经过近20年的发展,我国经济突飞猛进,国力显著增强。同时,我国也加快了基础建设的步伐，一大批桥梁如雨后春笋,层出不穷。 预应力混凝土桥 到了二十世纪末，计算机技术应用日益深化，大跨度桥梁建设更是进入了跨度的冲刺阶段！世界进入跨海工程

5、前期工作热潮，并发展出分析桥面抗风技术。 在悬索桥方面，日本的明石海大桥（主跨为1991m），丹麦的大海带桥（主跨为1624m）以及中国香港的青马大桥（主跨为1385m）。 在斜拉桥方面，日本的多多罗大桥（主跨为890m），法国诺曼底大桥(主跨为856 m)以及中国上海杨浦大桥（主跨为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

6、这种差距在这个时间得到了很大的缩小。 进入二十一世纪后，随着我国的苏通长江大桥（主跨为1088m）以及中国香港昂船洲大桥（主跨为1018m）的建成，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。1、 悬索桥的发展历史2.1悬索桥简介 悬索桥也叫吊桥

7、，是跨越能力最大的一种桥型。它是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系。成桥时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方法决定。在两个高塔之间悬挂两条缆索，靠缆索吊起桥面，缆索固定在高塔两边的锚碇上，由锚碇承载整座桥的重量。成桥后，结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。2.2古代悬索桥 悬索桥的历史是古老的。早期热带原始人利用森林中的藤、竹、树茎做成悬式桥以渡小溪，使用的悬索有竖直的，斜拉的，或者两者混合的。婆罗洲、老挝、爪哇原始藤竹桥，都是早期悬索桥的雏形。不过具有文字记载的悬索桥雏形，最早的要属中国，直到今天，仍在影响着世界吊桥形式的发展。 远在公元前三世纪

8、，在中国四川境内就修建了竹索桥。早在公元前50年，已经在四川建成长达百米的铁索桥。1665年，徐霞客有篇题为铁索桥记的游记，曾被传教士Martini翻译到西方，该书详细记载了1629年贵州境内一座跨度约为122m的铁索桥。1667年，法国传教士Kircher从中国回去后，着有中国奇迹览胜，书中记有见于公元65年的云南兰津铁索桥。该书曾译成多种文字并多次再版。据科技史学家研究，只是在上述书出版之后，索桥才传到西方。可见，中国古代的悬索桥是独创发明并领先的，中国是古代悬索桥的发源地。有名的四川大渡河上由9条铁链组成的泸定桥，是在1706年建成的。 2.3现代悬索桥发展的四次高峰20世纪30年代前后

9、美国的悬索桥第一次发展高峰 美国在1903年和1909年分别建成了主跨为488m的威廉姆斯堡和主跨为448m的哈曼顿桥两座在空中用编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的悬索桥。20世纪20年代美国建成两座主跨超过500m的悬索桥。它们分别是1926年在费城跨越特拉华河建成的主跨为533m的本杰明-富兰克林桥和1929年在底特律建成的主跨564 m的大使桥。在此期间美洲其他国家也建成不少中小跨度悬桥。 20世纪30年代是美国修建大跨度悬索桥的最兴旺时期，1931年建成跨度首先突破千米的乔治华盛顿桥（主跨达1067 m）。1936年建成旧金山-奥克兰海湾大桥，此桥分东西两桥，其中西桥是两座串联衔接的孪生悬索

10、桥，每座均为三跨悬吊，主跨均为704 m，采用加劲钢桁梁。继此之后在1937年又建成举世闻名的金门大桥，主跨为1280 m，曾保持世界最大桥梁跨度记录达27年之久。 金门大桥 以上这些悬索桥的建成，包括两座跨度大于千米的桥梁，形成美国悬索桥的第一次发展高峰，主跨1280 m的金门大桥为其代表。 但是20世纪40年代悬索桥发展却遇到了挫折。1940年在华盛顿州建成主跨为853 m的塔科马老桥因加劲梁断面抗风稳定性差，在建成当年的11月7日近中午的时候被风吹断。导致整个世界的悬索桥建设事业的发展整整停止了10年之久。 1940年塔科马老桥发生事故之后，成立了塔科马桥的事故调查委员会，经过利用风洞进

11、行三维模型试验，肯定了无衰减的反复力逐渐累积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏。1950年按原有跨度重建塔科马新桥。在新桥的设计中，决定将加劲梁改为钢桁梁。通过塔科马新桥的设计，悬索桥的模型风洞试验从此在设计中成为必要的手段。 50年代中，美国在克服了风灾挫折后重整旗鼓再度致力于修建大跨度悬索桥。1951年首先于威明登建成主跨为655 m的特拉华纪念桥。1957年又建成主跨为1158 m的麦基纳克湖口大桥和主跨为610 m的华尔特惠斯曼桥。 以上的重建、加固与新建形成了悬索桥复杂的局面。20世纪60年代欧美的悬索桥第二次发展高峰 进入60年代后，美国首先在1960年于纽约的圣劳伦斯河上建成跨度

12、655m的Seaway Skyway桥，1964年又在纽约海湾建成主跨超过金门大桥18m的维拉扎诺海峡桥，此桥的世界桥梁第一大跨度记录曾保持了17年之久，一直到1981年才被英国的主跨为1410m的恒伯尔桥打破。 维拉扎诺海峡桥 恒伯尔桥 欧洲最早的大跨度悬索桥是60年代前夕法国建成的主跨为608m的坦卡维尔桥。其后，英国在1964年与1966年先后在苏格兰和布里斯托尔建成主跨为1006m的福斯公路桥与主跨为988m的首次采用钢箱梁与斜吊索闻名于世的塞文桥。葡萄牙于1966年也在其首都里斯本建成主跨为1013m的4月25日大桥。 以上这些悬索桥的建成形成第二次悬索桥发展高峰，并以美国主跨129

13、8m的维拉扎诺桥和英国主跨988m的塞文桥为代表。20世纪70年代80年代的欧洲与日本的悬索桥第三次发展高峰 在欧洲，1973年丹麦在土耳其伊斯坦布尔建成主跨为1074m的博斯普鲁斯海峡第一大桥。到1981年英国建成当时世界第一大跨度（1410m）的恒伯尔桥，并一直将此记录保持到1998年，也达到17年之久。除此之外，土耳其于1988年又建成主跨为1090m的博斯普鲁斯海峡第二桥。 到80年代为止，日本在本四联络桥的初期建设中已经建成了因岛大桥、大岛大桥、大鸣门桥、下津井大桥、南备赞大桥和北备赞大桥六座大跨度的悬索桥。 综上所述，在70年代-80年代共出现千米以上大跨度悬索桥四座，形成悬索桥发

14、展史上的第三次高峰。其代表是英国的恒伯尔桥与日本的南备赞大桥。20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥第四次发展高峰 进入20世纪90年代，世界悬索桥的发展中心已从欧美移至亚洲， 并进入了修建悬索桥的鼎盛时期。目前，跨径超过1000米的悬索桥有近20座。日本在本四联络桥的后期建设中出现再度破记录的主跨达1991m的明石海峡大桥以及来岛一桥、二桥与三桥，其中来岛二桥与三桥的主跨都越过千米，分别为1020m与1030m。此外，日本还建成主跨为570m的彩虹桥与主跨为720m的白鸟大桥。 20世纪90年代初开始，中国也进入发展悬索桥的队伍之中。20世纪来建成的主跨为1385m的江阴大桥与主跨为1377m香

15、港青马大桥分别已插身世界大跨度桥梁序列中的第六位第七位。 江阴大桥 中国除了上述两座跨度大于千米的悬索桥之外，已经在90年代中建成厦门海沧大桥、西陵长江大桥、广东虎门大桥、广东汕头海湾大桥及重庆丰都长江大桥等。并且润扬长江大桥南汊主桥为主跨径长1490米的单孔悬索桥，是目前中国第一、世界第三的特大跨径悬索桥。 除亚洲外，90年代在欧洲也建成两座跨度为千米以上的悬索桥，其中一座为主跨1624m的丹麦大贝尔特东桥(世界第二),另一座为瑞典的主跨为1210m的高海岸桥。 以上这些90年代修建的主要悬索桥,其中包括7座跨度超过千米的悬索桥,形成第四次发展高峰。 丹麦大贝尔特东桥 悬索桥的发展日趋成熟,

16、跨度越来越大,结构越来越好,在科技和经济日益发达的当今社会,悬索桥的发展将会更加美好。 2、 新世纪大跨度桥梁的发展趋势 世界桥梁发展的历史是桥梁跨度不断增大的历史，是桥型不断丰富的历史，是结构不断轻型化的历史；发展现状预示本世纪将迎来世界桥梁更大规模的建设高潮；洲际跨海、建立全球交通网的构想，跨海工程不是可望而不可即的宏伟蓝图。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其结构的安全和稳定性，拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁，以增大特大跨度桥梁的刚度；特大跨桥梁采用以斜缆为主的空间网状承重体系或采用悬索加斜拉的混合体系；采用流线型钢箱或采用轻

17、型而刚度大的复合材料作加劲梁；采用自重小强度高的碳纤维材料做主缆；斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面，减小梁的高跨比；大跨度桥梁上部结构轻型化问题。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，研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双向钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。大跨度桥梁的预应力技术应用 部分预应力、体外预应力仍将得到应用和发展；增加大吨位预应力应用；无粘结预应力结构；应用锚固于箱梁腋上的平弯预应力索，减小板件厚度，解决局部应力问题；双预应力或预弯预应力梁得到更多应用。大跨度桥梁的动力稳定性问题 跨海工程常年受台风、海浪频繁袭击；海峡地震带，

18、多支地震力激励；多车、快车、重车等行车动力作用；研究特大跨桥梁气动特性，改善气动弹性稳定性。跨海结构振动控制，抗震、减震、抑震。避免车激共振，增大特大跨桥梁刚度。大型深水基础工程的难点突破 目前世界桥梁基础工程实践尚未超过100m深海。直布罗陀海峡桥的悬索桥和多跨斜拉桥方案，基础深达300m。美国将在墨西哥湾修建的石油钻井平台基础，水深达411m。解决100300m深海基础施工难题迫在眉睫。基础及桥墩分大块预制安装。在设计阶段采用高度发展的计算机 计算机作为辅助手段，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。桥梁建成交付费用 使用后将通过

19、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。重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一，闻名遐尔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、香港青马大桥等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。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体，成为今日悉尼的象征。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。3、 心得体会 通过聆听王建国教授的关于