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文檔簡(jiǎn)介
1、橋梁工程發(fā)展史qiaoliang gongcheng fazhanshi橋梁工程發(fā)展史history of bridge engineering 橋梁是線路的重要組成部分。在歷史上,每當(dāng)運(yùn)輸工具發(fā)生重大變化,對(duì)橋梁在載重、跨度等方面提出新的要求,便推動(dòng)了橋梁工程技術(shù)的發(fā)展。在19世紀(jì)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(zhǎng)歲月里,造橋的實(shí)踐積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),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(shù)木而建成的獨(dú)木橋,由此演變?yōu)槟玖簶?、石梁橋、直?9世紀(jì)的桁架梁橋;懸
2、索橋起源于模仿天然生長(zhǎng)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(lái)的橋梁基礎(chǔ)施工技術(shù)就難于適應(yīng)需要。但到19世紀(jì)末葉,由于結(jié)構(gòu)力學(xué)基本知識(shí)的傳播、鋼材的大量供應(yīng)、氣壓沉箱應(yīng)用技術(shù)的成熟,使鐵路橋梁工程獲得迅速發(fā)展。20世紀(jì)初,北美洲曾在鐵路鋼橋跨度方面連創(chuàng)世界紀(jì)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(guò)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(fù),新橋急需修建,而造橋鋼材短缺,于是,利用30年代以來(lái)所
3、積累的關(guān)于高強(qiáng)材料和高效工藝(焊接、預(yù)應(yīng)力張拉及錨固、高強(qiáng)度螺栓施工工藝等)的經(jīng)驗(yàn),推廣了幾種新型橋用正交異性鋼橋面板的箱形截面鋼實(shí)腹梁橋,預(yù)應(yīng)力混凝土橋和斜張橋。60年代以來(lái),汽車運(yùn)輸猛增,材料供應(yīng)緩和,科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展,橋梁工程又在提高質(zhì)量、降低造價(jià)、降低橋梁養(yǎng)護(hù)費(fèi)等方面獲得了很大改進(jìn)。國(guó)外橋梁工程的發(fā)展19世紀(jì)20年代以前(有鐵路之前)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(zhǎng)達(dá) 300多米的木排架橋。在瑞士盧塞恩至今保存著兩座中世紀(jì)式樣的木橋:一是1333年始
4、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(huà)。在17561766年,瑞士建成跨度為5273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(guó)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(lái)自中國(guó)。18世紀(jì)末至19世紀(jì)初的三、四十年間,美國(guó)盛行建有屋蓋(保護(hù)木結(jié)構(gòu))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(dá)到110米,堪稱空前。石橋。古羅馬時(shí)代的石拱橋,拱圈呈半圓形,拱石經(jīng)過(guò)細(xì)鑿,砌縫不用砂漿。由于不能修建深水基礎(chǔ),橋墩寬度對(duì)拱的跨
5、度之比大多為1/3至1/2,阻水面積過(guò)大,因此所修建的跨河橋多已沖毀。西班牙境內(nèi)有一座 6孔石拱橋,名阿爾坎塔拉(Alcantara)橋,橋墩建在巖石上,至今完好(圖1西班牙阿爾坎塔拉石拱橋)。它建成于公元98年,中間兩孔跨度各約28米,橋面高出谷底52米。歐洲在中世紀(jì)(510世紀(jì))時(shí)期,橋梁建設(shè)曾因封建割據(jù)而衰退。在中亞和埃及森林較少,因而石橋使用較多。其拱石加工較粗,砌筑用石灰砂漿;拱弧在頂部往往形成尖角。這種石橋容易建造,在1112世紀(jì)被引入歐洲,并按當(dāng)時(shí)習(xí)俗,在橋上或設(shè)置教堂、神龕、神像,或設(shè)關(guān)卡、碉堡,或設(shè)商店、住房。在法國(guó)阿維尼翁,11771187年建成一座跨越羅訥河的20孔石拱橋
6、,跨度30米左右,曾馳名一時(shí);但屢遭戰(zhàn)火及冰排破壞,現(xiàn)今只留有靠岸的 4孔和上面的小教堂。英國(guó)在11761209年建成跨越泰晤士河的倫敦老橋,其橋墩阻水面積很大,在潮汐漲落時(shí),橋下流速很高,河床受到?jīng)_刷,橋身很早就明顯下沉。它是倫敦的交通要道,經(jīng)加固維護(hù),使用了600余年,直到1826年修建倫敦新橋時(shí)拆除。13081355年在法國(guó)卡奧爾建成瓦朗特爾(Valentre)橋,為6孔跨度16.5米,上有設(shè)防嚴(yán)密且高聳的箭樓3座,至今屹立無(wú)損(圖2法國(guó)瓦朗特爾石拱橋)。歐洲在文藝復(fù)興時(shí)期,為使橋面縱坡平緩,以利交通,城市拱橋矢跨比(矢高與跨度之比)明顯降低,拱弧曲線相應(yīng)改變,石料加工又趨精細(xì)。在意大利
7、,佛羅倫薩的圣特里尼塔(Santa Trinita)橋建于 15671569年,共3孔,中跨29.3米,矢跨比為1:7,拱軸為多心圓?。ü盎“霃皆诠爸禾幮∮诠绊斕帲?,左右兩弧在拱頂相交, 交角被鑲在拱冠的浮雕掩蓋; 威尼斯里亞爾托(Rialto)橋建于15881592年,跨度27.0米,矢高 6.4米,每座橋臺(tái)下的沖積土內(nèi)曾打入密布的木樁達(dá)6000根。15751606年法國(guó)建成的巴黎新橋,共12孔,最大跨度19.4米,橋上房屋櫛比,成為鬧市,直到18481855年改建時(shí)才被拆除。在18世紀(jì),歐洲石拱橋達(dá)到最高水平。這時(shí)的橋梁專家當(dāng)以法國(guó)的 J.-R.佩羅內(nèi)為代表。在世界上歷史最悠久的高等工科學(xué)
8、校巴黎橋路學(xué)校于1747年創(chuàng)辦時(shí),佩羅內(nèi)任校長(zhǎng)和教師。他的代表作可舉跨越瓦茲河的圣馬克桑斯橋?yàn)槔?共3孔,跨度各21.8米,矢高1.98米,墩厚對(duì)拱跨比是 1:8,橋墩各由兩對(duì)石柱構(gòu)成。該橋已在1870年毀于戰(zhàn)爭(zhēng)。在伊朗,伊斯法罕的普勒哈久(Pul Khajoo)橋建于16421667年,該橋坐落在攔河大壩之上,有24個(gè)尖拱,橋身頗寬,上有樓閣。它是沙漠旅行者向往的憩涼攬勝佳地。鑄鐵拱橋。直到冶煉業(yè)使用焦炭而能生產(chǎn)大型鑄件時(shí),這種橋才能建造。英國(guó)1779年在科爾布魯克代爾(Coalbrookdale)首次建成一座主跨約 30.5米的鑄鐵肋拱橋。該橋曾使用170年,現(xiàn)作為文物保存。鍛鐵鏈桿懸索橋
9、。早期的柔式懸索橋自重小,材料強(qiáng)度低,經(jīng)不起周期性活荷載的作用(軍隊(duì)以整齊步伐過(guò)橋,曾使這種橋遭到破壞);在風(fēng)荷載作用下,容易摧毀。但英國(guó)18201826年在梅奈海峽建造的跨度達(dá)177米的鍛鐵鏈桿柔式懸索橋(道路橋),獨(dú)能在橋面隨壞隨修的情況下獲得長(zhǎng)壽(1940年,在保持原貌的條件下,已將鏈桿換成低合金鋼眼桿)。19世紀(jì)20年代至19世紀(jì)末在出現(xiàn)鐵路初期,西歐的鐵路橋主要使用石拱和鑄鐵肋拱。在將鑄鐵肋拱用于多跨橋時(shí),為使橋墩不受拱的水平推力,經(jīng)在同一拱肋兩端之間設(shè)置系桿,形成系桿拱(見(jiàn)組合體系橋)。例如英國(guó)1849年用這種方法在紐卡斯?fàn)柦ǔ?637.8米雙層(上層為鐵路,下層為道路)鑄鐵拱橋。
10、美國(guó)和俄國(guó)較多地使用木橋;其跨谷橋則常采用木排架橋;過(guò)河的大跨橋則采用木拱和木桁架梁橋。1840年獲得專利權(quán)的美國(guó)豪氏桁架梁,在構(gòu)造上是同俄國(guó).茹拉夫斯基在修建圣彼得堡(今列寧格勒)至莫斯科鐵路時(shí)所設(shè)計(jì)的大跨桁架梁木橋一樣;其弦桿和交叉腹桿用木材,豎向腹桿則用圓鐵,構(gòu)造簡(jiǎn)單,受力明確,可以作為當(dāng)時(shí)桁架梁的代表。鍛鐵和鋼材的出現(xiàn),逐步改變了鐵路橋的面貌。1845年,英國(guó)J.內(nèi)史密斯發(fā)明蒸汽打樁機(jī);1851年,英國(guó)在羅切斯特一座橋的施工中使用氣壓沉箱基礎(chǔ)(下沉深度達(dá)18.5米),從此結(jié)束了深水江河不能修橋的歷史。鍛鐵橋。1832年,英國(guó)在格拉斯哥開(kāi)始用I形截面鍛鐵建造梁式橋。這種橋的跨度后來(lái)曾達(dá)到
11、 9.6米。40年代英國(guó)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(duì)橋下凈空的要求,懸索橋則剛度不夠。當(dāng)時(shí)修建該鐵路的負(fù)責(zé)人R.斯蒂芬森認(rèn)為:用鍛鐵型材造一個(gè)巨型箱管,尺寸大到足以容納鐵路列車從其中駛過(guò),則其剛度可以大為提高;再用石塔支住鐵質(zhì)懸索,并用吊桿將箱管吊在懸索之下,想必可行。因?yàn)樗?dāng)時(shí)還不懂力學(xué)計(jì)算(法國(guó)C.-L.-M.-H.納維于1842年已提出彈性梁理論,但英國(guó)工程界還不知道),乃用結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的方法成功地決定了箱管梁的截面形狀和細(xì)節(jié);同時(shí),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18451850年,稱不列顛箱管橋,4孔連續(xù),分跨為70+14
12、0+140+70米。由于在興建這座橋的過(guò)程中所做的試驗(yàn)證實(shí)了實(shí)腹梁的可靠性,從19世紀(jì)后期起鋼板梁橋在小跨鐵路橋中被普遍采用(這時(shí)鋼已代替了鐵,且小跨板梁比箱梁便于制造及架設(shè)),直到20世紀(jì)50年代才逐漸為鋼筋(預(yù)應(yīng)力)混凝土梁所代替。鋼橋。19世紀(jì)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(guó)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)。18801890年,英國(guó)采用該橋式,建成了跨度空前(達(dá)521.2米)的福斯灣鐵路橋,總長(zhǎng)1620米,支承處的桁架高度達(dá)110米。這座橋桿件粗大,結(jié)構(gòu)高大,剛度和承載能力都可滿足鐵路橋要求,外觀則不如
13、拱橋和懸索橋。18671874年,美國(guó)建成了圣路易斯鋼拱橋(圖3美國(guó)圣路易斯鋼拱橋),主跨158米,兩邊跨各為153米。其承重結(jié)構(gòu)是無(wú)鉸桁架拱,桁桿由鋼質(zhì)圓管制成。該橋的優(yōu)點(diǎn)在能用小截面桿件拼裝成剛度大的鐵路橋。在英國(guó)用鍛鐵建成不列顛箱管橋時(shí),美國(guó)J.A.羅布林于18511855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;在纜索之外,還用若干斜拉索將加勁桁梁同塔頂及設(shè)在巖壁的錨固點(diǎn)緊連(具有斜張橋式構(gòu)造)。此橋開(kāi)通時(shí),總重368噸的列車(機(jī)車重量為28噸)穩(wěn)穩(wěn)駛過(guò)。后來(lái)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
14、斷加大而為一跨度168米的鋼拱橋代替)。18691883年,美國(guó)建成布魯克林橋。它是一座跨度達(dá)487米的城市懸索橋,至今仍被使用。它的抗風(fēng)性能好,為懸索橋向更大跨度發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了先例。(見(jiàn)彩圖美國(guó)韋拉扎諾海峽橋,世界上大跨度公路懸索橋之一,主跨1298.4米,1964年建成、美國(guó)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(guó)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(jié)歐亞大陸的公路懸索橋,主跨1074米,1973年建成、聯(lián)邦德國(guó)摩澤爾橋,鋼連續(xù)箱形梁公路橋,主跨218米,墩高超過(guò)124米,1972年建成、聯(lián)邦德國(guó)
15、本多夫橋,預(yù)應(yīng)力混凝土單鉸連續(xù)T形剛構(gòu)公路橋,主跨208米,1964年建成、荷蘭東斯海爾德橋,懸臂拼裝的預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)公路橋,跨度91.4米,1965年建成、英國(guó)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(jì)初至中葉結(jié)構(gòu)力學(xué)的彈性內(nèi)力分析方法普遍用于超靜定承重結(jié)構(gòu)的橋梁設(shè)計(jì),為創(chuàng)造長(zhǎng)跨紀(jì)錄的工作取得有力的科學(xué)依據(jù)。鋼橋。這一時(shí)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(guó)紐約鬼門(mén)(Hell Gate)兩鉸桁架拱橋(1916年,主跨298米,4線重載鐵路,道碴橋面),俄亥俄州塞歐托維爾兩跨連續(xù)桁架梁橋(1917年,跨度23
16、6.3米),伊利諾伊州梅特羅波利斯簡(jiǎn)支桁架梁橋(1917年,主跨219.5米);公路橋有澳大利亞悉尼港橋(1932年,跨度503米鋼桁拱,(見(jiàn)彩圖美國(guó)新河峽谷橋,目前世界是跨度最大(518.2米)的公路鋼拱橋,1977年建成)),美國(guó)貝永(Bayonne)鋼桁拱橋(1931年,跨度503.6米),美國(guó)紐約喬治華盛頓懸索橋(1931年,跨度1066.8米),舊金山金門(mén)懸索橋(1937年,跨度1280.2米)。在此期間蘇聯(lián)在第聶伯河修建了公鐵兩用鋼桁架拱橋(1930年,跨度224米,在第二次世界大戰(zhàn)中被毀,1952年重建為跨度228米的鋼筋混凝土拱橋);在莫斯科運(yùn)河上修建了克雷姆斯基鐵鏈桿懸索橋(
17、1938年,跨度168米)。鋼筋混凝土橋。1900年前后鋼筋混凝土逐漸受到橋梁界重視,被用在拱橋和梁式橋中鋼筋混凝土拱橋的跨度記錄不斷被刷新在20年代初最大跨度為100米。其后則有:1930年建成的法國(guó)普盧加斯泰勒(Plougastel)橋13孔凈跨各為171.7米;1934年建成的瑞典斯德哥爾摩特蘭貝里(Traneberg)公路橋跨度178.4米;1939年建成的西班牙埃斯拉鐵路橋凈跨 192.4米;1943年建成的瑞典桑德橋跨度 264米。而鋼筋混凝土實(shí)腹梁橋則進(jìn)展緩慢,跨度記錄只達(dá)到78米(1939年建成的法國(guó)跨越塞納河的老維勒訥沃-圣喬治橋)。蘇聯(lián)于1937年在列寧格勒修建沃洛達(dá)爾斯基
18、橋時(shí),用浮運(yùn)法架設(shè)兩跨各101米的無(wú)推力鋼筋混凝土拱、梁組合體系橋。20世紀(jì)中葉至今公路橋和城市橋的大量興建,新型橋的廣泛采用,傳統(tǒng)橋式施工方法的改進(jìn),使橋梁工程取得新成就。由于特大跨公路橋造價(jià)高,為籌措建橋資金,在美國(guó)一向流行的收費(fèi)橋制度在資本主義世界又風(fēng)行一時(shí),這就是對(duì)待建的特大橋組織相應(yīng)機(jī)構(gòu),發(fā)行債券,借以取得建橋資金,并在橋建成后向過(guò)橋車輛和行人征收過(guò)橋費(fèi),以便在幾十年內(nèi)對(duì)債券還本付息;待債券還清后,便可免費(fèi)過(guò)橋。在懸索橋方面如英國(guó)的福斯灣公路橋(跨度1006米)和塞文河橋(跨度 986.6米),法國(guó)的唐卡維爾橋(1959年,跨度610米),葡萄牙的薩拉查橋(1966年,跨度1013米
19、)都是采用這種方法建成的。鋼橋。第二次世界大戰(zhàn)后,西德1948年在科隆多伊茨復(fù)建萊茵河橋,分跨是132.1+184.5+120.7米,車道寬度11.6米,采用的實(shí)腹梁取鉚焊并用的構(gòu)造,用鋼量為老橋的61,是節(jié)約鋼材的第一例(老橋?yàn)樽藻^式鏈桿懸索橋)。1950年,正交異性鋼橋面板開(kāi)始在科布倫茨的內(nèi)卡河橋使用,分跨是56+75+56米。這種橋面較輕,且能充當(dāng)實(shí)腹梁上翼緣,1951年用于杜塞爾多夫諾伊斯萊茵河橋時(shí),使鋼實(shí)腹梁橋跨度達(dá)到206米;1974年巴西修建的瓜納巴拉灣橋跨度達(dá)到300米。1955年,斜張橋首先在瑞典斯特倫松德(Strmsund)建成,分跨是75+182.6+75米。1959年,
20、聯(lián)邦德國(guó)修建了塞韋林獨(dú)塔斜張橋,其主跨達(dá)302米;現(xiàn)在的鋼筋混凝土斜張橋和鋼斜張橋跨度已分別達(dá)到440和404米。傳統(tǒng)的懸索橋、鋼拱橋和懸臂桁架梁橋,也各有長(zhǎng)跨記錄(見(jiàn)橋梁工程)。預(yù)應(yīng)力混凝土橋。早在1936年,德國(guó)曾在奧厄修建一座采用無(wú)粘結(jié)鋼筋的預(yù)應(yīng)力混凝土橋,主跨69米,但未取得預(yù)期成效。法國(guó)E.弗雷西內(nèi)在深入研究預(yù)應(yīng)力混凝土性能和張拉、 錨固工藝的基礎(chǔ)上, 在第二次世界大戰(zhàn)后缺乏木材和鋼筋的條件下,于1946年在呂藏西(Luzancy) 用預(yù)應(yīng)力鋼筋將預(yù)制的混凝土梁段串連成整體,不用支架,只用臨時(shí)塔索,在馬恩河上建成跨度55米的雙鉸剛架橋;在19461950年,又按同樣做法,在埃斯布利等
21、地建成跨度74米的橋 5座。聯(lián)邦德國(guó)于1950年在巴爾杜因施泰因(Balduinstein)的蘭河修建主跨為62米的預(yù)應(yīng)力混凝土橋,使用巴西在1930年未取得成效的懸臂灌筑法取得成功。在1952年及1964年,聯(lián)邦德國(guó)又采用此法建成沃爾姆斯和本多夫橋,其主跨分別達(dá)到114.2及208.0米。19621964年,法國(guó)在塞納河上用懸臂拼裝法建成分跨為34.8+61.4+34.8米的預(yù)應(yīng)力混凝土橋并取得壓縮工期的效果。1979年,聯(lián)邦德國(guó)要在1948年所復(fù)建的科隆多伊茨萊茵河橋鋼實(shí)腹梁旁邊原預(yù)留復(fù)線橋位處,增建同樣分跨和同樣主要尺寸的連續(xù)梁,經(jīng)方案比較,預(yù)應(yīng)力混凝土梁的造價(jià)比鋼梁造價(jià)低15%。至于預(yù)
22、應(yīng)力混凝土斜張橋,因受懸臂梁橋和鋼斜張橋的啟發(fā),其構(gòu)思在50年代已經(jīng)成熟;出于其他原因,1962年才在委內(nèi)瑞拉馬拉開(kāi)波湖上首次建成,主跨是235米。目前這種橋的跨度已發(fā)展到 400米以上。鋼筋混凝土拱橋,在采用無(wú)支架施工方面也取得了進(jìn)展(見(jiàn)混凝土橋架設(shè))。(見(jiàn)彩圖聯(lián)邦德國(guó)摩澤爾橋,鋼連續(xù)箱形梁公路橋,主跨218米,墩高超過(guò)124米,1972年建成、聯(lián)邦德國(guó)本多夫橋,預(yù)應(yīng)力混凝土單鉸連續(xù)T形剛構(gòu)公路橋,主跨208米,1964年建成、荷蘭東斯海爾德橋,懸臂拼裝的預(yù)應(yīng)力混凝土T形剛構(gòu)公路橋,跨度91.4米,1965年建成、英國(guó)福斯灣橋,鋼懸臂桁架梁雙線鐵路橋,主跨 521米,1890年建成、馬拉開(kāi)波
23、橋施工現(xiàn)場(chǎng)、委內(nèi)瑞拉馬拉開(kāi)波橋,世界上最早建成的公路混凝土斜張橋,1962年建成、西班牙盧納橋,是目前世界上跨度最大(440米)的公路預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋,1983年建成、法國(guó)布羅托訥橋,主跨320米,為公路獨(dú)柱式塔、單面索斜張橋,1977年建成、聯(lián)邦德國(guó)杜塞爾多夫-弗萊赫橋,是目前世界上跨度最大(367.2米)的公路獨(dú)塔鋼斜張橋)中國(guó)橋梁工程的發(fā)展在有鐵路(1876年)之前木橋。橋梁最早文獻(xiàn)記載見(jiàn)于公元前13世紀(jì),但均不詳細(xì)。水經(jīng)注記有春秋時(shí)晉國(guó)公平年間(公元前556前532年)曾在汾水上建木梁木柱橋。秦代(公元前221前200年)建都咸陽(yáng),西漢(公元前206公元24年)建都長(zhǎng)安(今陜西西安)
24、,那時(shí)所修建的渭河橋、灞河橋等,在水經(jīng)注、三輔黃圖中都有確鑿記載。這些橋?qū)覛医?,多采用木梁木柱或木梁石柱橋式,?dāng)橋的跨度大于木材長(zhǎng)度時(shí),曾使用懸臂梁式橋及拱橋。按南北朝宋代沙州記記載,在安西到吐魯番之間,羌人曾修建單跨懸臂梁橋,稱為“河厲”。其法是“兩岸壘石作基陛,節(jié)節(jié)相次,大木縱橫更相鎮(zhèn)壓,兩邊俱平,相去三丈。并大材以板橫次之,施鉤欄甚嚴(yán)飾”。如是多跨橋,則是在各橋墩上用大木縱橫相疊,各向跨中伸出,再在伸出端之間用縱梁相連;為保持穩(wěn)定,一般需在橋墩臺(tái)縱橫大木之上修建樓閣,用其重量壓住懸臂的固端,如始建于南宋理宗寶六年(1258年)的湖南醴陵淥江橋。在拱式木橋中,宋代虹橋構(gòu)造奇特。據(jù)澠水燕談
25、錄等書(shū),知其始建于宋明道中(10321033年)。在宋代名畫(huà)清明上河圖上繪有宋代汴京(今河南開(kāi)封)的虹橋(見(jiàn)彩圖清明上河圖中的宋代虹橋,一種構(gòu)造奇特的木拱橋)。其承重結(jié)構(gòu)實(shí)際由兩套多鉸木拱各若干片相間排列,配以橫木,以篾索扎成。其中一套多鉸木拱拱骨包括長(zhǎng)木3根,作梯形布置;另套木拱拱骨包括長(zhǎng)木2根,短木2根,作尖拱狀布置。各木以端頭彼此抵緊,形成鉸接;一套拱骨的鉸,恰好是在另一套拱骨長(zhǎng)木中點(diǎn)之上;用蔑索將兩套木拱夾著橫木扎緊,于是,兩套木拱就形成了穩(wěn)定的超靜定結(jié)構(gòu)(圖5虹橋和梅 class=image橋的承重結(jié)構(gòu)比較)。根據(jù)畫(huà)面,估計(jì)此橋?qū)嶋H跨度大約18.5米,橋上大車荷載約3噸。北宋之后,這
26、一橋式傳至浙江和福建等地。建于清嘉慶七年(1802年)的浙江云和梅木拱橋(圖4浙江云和梅橋結(jié)構(gòu) (長(zhǎng)度橋結(jié)構(gòu) (長(zhǎng)度 class=image單位:cm)跨度為33.4米,至今仍保持原貌;其兩套木拱的布置和宋代虹橋稍有不同(圖5虹橋和梅橋橋 class=image的承重結(jié)構(gòu)比較),宋代虹橋的橫木是擱在兩套木拱之間,而梅橋橫木是置在每套木拱的鉸接點(diǎn)處。石橋。在河南新野安樂(lè)寨村1957年出土的東漢畫(huà)像磚(圖6東漢畫(huà)像磚),刻有石拱橋圖形,橋上有車馬,橋下有兩葉扁舟,證明當(dāng)時(shí)已經(jīng)修造跨河石拱橋。在水經(jīng)注水條,對(duì)晉太康三年(282年)所建成的旅人橋有這樣的描述:“橋去洛陽(yáng)宮六七里,悉用大石,下圓以通水,
27、可受大舫過(guò)也?!彼彘_(kāi)皇十五年至大業(yè)元年(595605年),建成凈跨37.02米、歷1300多年而無(wú)恙的趙州橋。金明昌三年(1192年)建成位于今北京西南的盧溝橋,共11孔,跨度11.413.5米,橋欄上配有栩栩如生的大小石獅485個(gè);13世紀(jì)來(lái)華的意大利人馬可波羅,在游記中譽(yù)為世所罕見(jiàn)。北京頤和園內(nèi)的十七孔橋建于清乾隆年間(17361795年);玉帶橋建于乾隆十五年(1750年)。前者的拱洞隨橋面緩和的上下坡從橋中向兩端逐漸收?。缓笳邉t以兩端有反彎曲線的玉石穹背高出綠叢。這兩座橋都以同環(huán)境協(xié)調(diào),使湖山增輝見(jiàn)稱。在長(zhǎng)江以南,從唐代以來(lái)曾修建不少以弧形板石及橫向長(zhǎng)條鎖石結(jié)成拱圈的石拱橋,以及巨形石
28、梁橋?;“迨皹蜃灾剌^輕,對(duì)地基承壓強(qiáng)度要求較低,能在軟土地基上采用。拱圈內(nèi)的板石和鎖石在榫槽相接處能發(fā)生小量相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)以適應(yīng)基礎(chǔ)沉降和溫度變化;此外,拱上夯實(shí)的灰土能在拱圈變形時(shí)發(fā)生被動(dòng)壓力,提高拱的承載能力。福建長(zhǎng)汀水東橋(南宋慶元時(shí)修建,即11951200年)、江蘇蘇州寶帶橋(始建于唐元和十一至十四年,即816819年,在宋、明、清各代幾度重修,現(xiàn)橋53孔,最大跨度6.95米)和浙江杭州拱宸橋(始建于明崇禎四年,即1631年,現(xiàn)橋中孔凈跨15.8米)都是板石拱橋。福建泉州萬(wàn)安橋也稱洛陽(yáng)橋(跨越洛陽(yáng)江),是石梁橋,現(xiàn)長(zhǎng)834米,47孔,建于宋嘉四年(1059年)。在建橋時(shí)先順著橋的縱軸拋投大
29、量塊石,在水面下形成一條長(zhǎng)堤,在石塊上放養(yǎng)牡蠣,待蠣殼和塊石相膠結(jié),它就耐得住風(fēng)浪。在這水下長(zhǎng)堤上,用大條石縱橫疊置(不用灰漿),形成橋墩,再架設(shè)石梁。福建漳州跨越柳營(yíng)江的虎渡橋,建于南宋嘉熙元年(1237年),其所用的巨型條石尺寸達(dá)1.71.923.7米,重量將近200噸。雖有幾孔遭到破壞,并在其上方增建鋼筋混凝土梁橋,但橋下尚存有原條石。(見(jiàn)彩圖趙州橋,位于河北省趙縣,凈跨37.02米,是世界上著名的單孔空腹式石拱橋,建于595605年、獨(dú)樂(lè)寺觀音閣,是中國(guó)古代木結(jié)構(gòu),位于天津市薊縣,建于984年、佛宮寺釋迦塔(應(yīng)縣木塔),是中國(guó)古代木結(jié)構(gòu),位于山西應(yīng)縣,建于1056年、美國(guó)韋拉扎諾海峽,
30、世界上大跨度公路懸索橋之一,主跨1298.4米,1964年建成、美國(guó)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(guó)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(jié)歐亞大陸的公路懸索橋,主跨1074米,1973年建成)索橋。溜筒橋是一種比較原始的索橋,它是以木筒套在懸索上,從筒垂下兩股皮繩及一橫木;人騎橫木,以手用力攀索,使筒沿纜索移動(dòng),人就能跟著過(guò)去。灌縣竹索橋,為宋太宗淳化元年(990年)所始建,清嘉慶八年(1803年)仿舊制重建,名安瀾橋,橋長(zhǎng)340米,分為8孔,最大跨度61米(竹索現(xiàn)已被換為鋼絲索)。大渡河鐵
31、索橋建于清康熙四十五年(1706年),凈跨100米。此橋現(xiàn)作為革命文物保存。自有鐵路到中華人民共和國(guó)成立之前(18761948年)1876年英商在上海私修淞滬鐵路,是在中國(guó)有鐵路和鐵路橋的開(kāi)端。清朝末期修建的較大的鐵路鋼橋可以京廣(北京廣州)鐵路和津浦(天津浦口)鐵路兩座黃河橋?yàn)槔?。前者位于鄭州以北?905年建成,原橋總長(zhǎng)3000米有零,共102孔,包括跨度31.5米的下承桁架梁50孔和跨度21.5米的上承桁架梁52孔。橋墩由 8或10根底端各設(shè)一螺旋盤(pán)(直徑1.20米)的鋼管(直徑350毫米)組成,憑人力將鋼管旋入河底,入土深度只有1316米,所以,一遇洪汛,橋身就被沖歪,橋面橫向水平變位
32、曾達(dá)4050厘米,年年靠拋投大量片石于墩周進(jìn)行搶險(xiǎn)。到1949年,所投片石已超過(guò)30萬(wàn)米。后者位于濟(jì)南洛口,1912年建成,包括跨度91.5米簡(jiǎn)支桁架梁9孔和分跨為 128.1+164.7+128.1米的懸臂桁架梁一組,橋?qū)?.4米,凈空可容雙線,但承載能力不足,始終只能按單線行車。公路橋可以1909年建成的蘭州黃河橋?yàn)槔?,該橋包?孔跨度各45.9米的簡(jiǎn)支桁架梁。中華民國(guó)時(shí)期,1933年,在浦口南京間的長(zhǎng)江上建成鐵路輪渡,溝通了以長(zhǎng)江為界的南北鐵路。1937年9月,杭州錢(qián)塘江橋(見(jiàn)彩圖錢(qián)塘江橋,中國(guó)自己建造的第一座現(xiàn)代文化公鐵兩用雙層鋼桁架梁橋,全長(zhǎng)1453米)的主體建成,并將鐵路部分接通;
33、10月,公路部分接通。同年7月抗日戰(zhàn)爭(zhēng)開(kāi)始;8月,日本軍侵犯上海;12月攻占南京、杭州等地。中國(guó)為了持久抗日的需要,經(jīng)用上述輪渡及錢(qián)塘江橋?qū)⑷A北、華東的大量物資搶運(yùn)到華中、華南等地。在1941年,中國(guó)的抗日戰(zhàn)爭(zhēng)處于艱難時(shí)期,湘桂(湖南-廣西)鐵路通車到柳州之東,黔桂(貴州-廣西)鐵路亟待從柳州向西修建,在水泥和鋼材短缺的情況下,曾用舊鋼軌修建排架和塔架,還將跨度原為1013米的舊鋼板梁制成跨度為30米的雙柱式桁架梁的上弦,桁架下弦及豎桿均以舊鋼軌改制,建成了一座長(zhǎng)達(dá)582米而構(gòu)造特殊的柳江鐵路橋(該橋在1944年11月炸毀)。中華人民共和國(guó)成立以后在國(guó)民經(jīng)濟(jì)恢復(fù)時(shí)期和第一個(gè)五年計(jì)劃期間,迅速修
34、復(fù)并加固了許多舊橋,也新建成不少重要大橋,其中包括跨越長(zhǎng)江的武漢長(zhǎng)江橋,它使中國(guó)的南北鐵路網(wǎng)連接起來(lái)。1958年后,大跨公路橋也逐步提上日程,新技術(shù)得到推廣。至今在長(zhǎng)江上,除修建了四川白沙坨鐵路橋外,又修建了兩座公鐵兩用橋(南京長(zhǎng)江橋和枝城長(zhǎng)江橋)和兩座公路橋(四川重慶和瀘州預(yù)應(yīng)力混凝土橋)。在黃河上,鐵路橋增至14座(京廣鐵路鄭州橋已建成雙線71孔40米簡(jiǎn)支鋼板梁新橋,原橋改為公路橋),公路橋增至16座,另有公鐵兩用橋一座(甘肅靖遠(yuǎn))。(見(jiàn)彩圖南京長(zhǎng)江橋鋼梁全貌、南京長(zhǎng)江橋,公鐵兩用雙層鋼桁架連續(xù)梁橋,跨度160米,鐵路橋總長(zhǎng)6772米,1968年建成,該橋的建成是中國(guó)修建深水基礎(chǔ)橋梁工程的一項(xiàng)重大突破、濟(jì)南黃河橋,中國(guó)目前跨度最大(22
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