探究橋梁的發(fā)展歷史 教案-2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期綜合實(shí)踐活動課

探究橋梁的發(fā)展歷史的實(shí)踐活動活動背景橋是一種架空的人造通道，若從其最早或者最主要的功用來說，橋應(yīng)該是專指跨水行空的道路?，F(xiàn)代的橋又在城市交通中發(fā)揮著重要作用，不僅有助于緩解交通堵塞，還成為現(xiàn)代化城市一道亮麗的風(fēng)景。問題的提出：橋梁的發(fā)展歷史橋梁是道路交通的重要組成部分。查閱資料，了解橋梁的發(fā)展歷史。知識鏈接橋梁發(fā)展史，橋梁是道路的組成部分。從工程技術(shù)的角度來看，橋梁發(fā)展可分為古代、近代和現(xiàn)代三個時(shí)期。古代橋梁人類在原始時(shí)代，跨越水道和峽谷，是利用自然倒下來的樹木，自然形成的石梁或石拱，溪澗突出的石塊，谷岸生長的藤蘿等。人類有目的地伐木為橋或堆石、架石為橋始于何時(shí)，已難以考證。據(jù)史料記載，中國在周代（公元前11世紀(jì)～前256年）已建有梁橋和浮橋，如公元前1134年左右，西周在渭水架有浮橋。古巴比倫王國在公元前1800年建造了多跨的木橋，橋長達(dá)183米。古羅馬在公元前621年建造了跨越臺伯河的木橋，在公元前481年架起了跨越赫勒斯旁海峽的浮船橋。古代美索不達(dá)米亞地區(qū)，在公元前4世紀(jì)時(shí)建起挑出石拱橋（拱腹為臺階式）。古代橋梁在17世紀(jì)以前，一般是用木、石材料建造的，并按建橋材料把橋分為石橋和木橋。石橋石橋的主要形式是石拱橋。據(jù)考證，中國早在東漢時(shí)期（公元25～220年）就出現(xiàn)石拱橋，如出土的東漢畫像磚，刻有拱橋圖形。尚存的趙州橋（又名安濟(jì)橋），建于公元605～617年，凈跨徑為37米，開創(chuàng)在主拱圈上加小腹拱的空腹式（敞肩式）拱。羅馬時(shí)代，歐洲建造拱橋較多，如公元前200～公元200年間在羅馬臺伯河建造了8座石拱橋，其中建于公元前62年的法布里西奧石拱橋，橋有2孔，各孔跨徑為24.4米。羅馬時(shí)代拱橋多為半圓拱，跨徑小于25米，墩很寬，約為拱跨的三分之一，圖1為羅馬時(shí)代建造的列米尼橋示意圖。羅馬帝國滅亡后數(shù)百年，歐洲橋梁建筑進(jìn)展不大。11世紀(jì)以后，尖拱技術(shù)由中東和埃及傳到歐洲，歐洲開始出現(xiàn)尖拱橋。英國在公元1176～1209年建成的泰晤士河橋?yàn)?9孔跨徑約7米尖拱橋。西班牙在13世紀(jì)建了不少拱橋，如托萊多的圣瑪丁橋。石梁橋是石橋的又一形式。中國陜西省西安附近的灞橋原為石梁橋，建于漢代，距今已有2000多年。公元11～12世紀(jì)南宋泉州地區(qū)先后建造了幾十座較大型石梁橋，其中有洛陽橋、安平橋。安平橋(五里橋)原長2500米，362孔，現(xiàn)長2070米，332孔。英國達(dá)特穆爾現(xiàn)存的石板橋，有的已有2000多年。木橋早期木橋多為梁橋，如秦代在渭水上建的渭橋，即為多跨梁式橋。木梁橋跨徑不大，伸臂木橋可以加大跨徑。八字撐木橋和拱式撐架木橋亦可以加大跨徑。16世紀(jì)意大利的巴薩諾橋?yàn)榘俗謸文緲?。木拱橋中國西南地區(qū)有用竹篾纜造的竹索橋。著名的竹索橋是四川灌縣珠浦橋，橋?yàn)?孔，最大跨徑約60米，總長330余米，建于宋代以前。古代橋梁基礎(chǔ)，在羅馬時(shí)代開始采用圍堰法施工，即打木板樁成圍堰，抽水后在其中修筑橋梁基礎(chǔ)和橋墩。1209年建成的英國泰晤士河拱橋，其基礎(chǔ)就是用圍堰法修筑，但是，那時(shí)只能用人工打樁和抽水，基礎(chǔ)較淺。中國11世紀(jì)初，著名的洛陽橋在橋址江中先遍拋石塊，其上養(yǎng)殖牡蠣二三年后膠固而成筏形基礎(chǔ)，是一個創(chuàng)舉。近代橋梁18世紀(jì)鐵的生產(chǎn)和鑄造，為橋梁提供了新的建造材料。但鑄鐵抗沖擊性能差，抗拉性能也低，易斷裂，并非良好的造橋材料。19世紀(jì)50年代以后，隨著酸性轉(zhuǎn)爐煉鋼和平爐煉鋼技術(shù)的發(fā)展，鋼材成為重要的造橋材料。鋼的抗拉強(qiáng)度大，抗沖擊性能好，尤其是19世紀(jì)70年代出現(xiàn)鋼板和矩形軋制斷面鋼材，為橋梁的部件在廠內(nèi)組裝創(chuàng)造了條件，使鋼材應(yīng)用日益廣泛。18世紀(jì)初，發(fā)明了用石灰、粘土、赤鐵礦混合煅燒而成的水泥。19世紀(jì)50年代，開始采用在混凝土中放置鋼筋以彌補(bǔ)水泥抗拉性能差的缺點(diǎn)。此后，于19世紀(jì)70年代建成了鋼筋混凝土橋。近代橋梁建造，促進(jìn)了橋梁科學(xué)理論的興起和發(fā)展。近代橋梁按建橋材料劃分，除木橋、石橋外，還有鐵橋、鋼橋、鋼筋混凝土橋。木橋16世紀(jì)前已有木桁架。1750年在瑞士建成拱和桁架組合的木橋多座，如賴謝瑙橋，跨徑為73米。鐵橋包括鑄鐵橋和鍛鐵橋。鑄鐵性脆，宜于受壓，不宜受拉，適宜作拱橋建造材料。世界上第一座鑄鐵橋是英國科爾布魯克代爾廠所造的塞文河橋，建于1779年，為半圓拱，由五片拱肋組成，跨徑30.7米。中國于1705年修建了四川大渡河瀘定鐵鏈吊橋。1855年，美國建成尼亞加拉瀑布公路鐵路兩用橋。這座橋是采用鍛鐵索和加勁梁的吊橋，跨徑為250米。1940年，美國建成的華盛頓州塔科瑪海峽橋，橋的主跨為853米，邊孔為335米，加勁梁高為2.74米，橋?qū)挒?1.9米。這座橋于同年11月7日，在風(fēng)速僅為67.5公里/小時(shí)的情況下，中孔及邊孔便相繼被風(fēng)吹垮。這一事件，促使人們研究空氣動力學(xué)同橋梁穩(wěn)定性的關(guān)系。鋼橋美國密蘇里州圣路易市密西西比河的伊茲橋，建于1867～1874年，是早期建造的公路鐵路兩用無鉸鋼桁拱橋，跨徑為153+158+153米。19世紀(jì)中期出現(xiàn)了根據(jù)力學(xué)設(shè)計(jì)的懸臂梁。1896年比利時(shí)工程師菲倫代爾發(fā)明了空腹桁架橋。比利時(shí)曾經(jīng)造了幾座鉚接和電焊的空腹桁架橋。鋼筋混凝土橋1875～1877年，法國園藝家莫尼埃建造了一座人行鋼筋混凝土橋，跨徑16米，寬4米。1845年以后，蒸汽打樁機(jī)開始用于橋梁基礎(chǔ)施工?，F(xiàn)代橋梁20世紀(jì)30年代，預(yù)應(yīng)力混凝土和高強(qiáng)度鋼材相繼出現(xiàn)，材料塑性理論和極限理論的研究，橋梁振動的研究和空氣動力學(xué)的研究，以及土力學(xué)的研究等獲得了重大進(jìn)展。從而，為節(jié)約橋梁建筑材料，減輕橋重，預(yù)計(jì)基礎(chǔ)下沉深度和確定其承載力提供了科學(xué)的依據(jù)?，F(xiàn)代橋梁按建橋材料可分為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋、鋼筋混凝土橋和鋼橋。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋1928年，法國弗雷西內(nèi)工程師經(jīng)過20年的研究，用高強(qiáng)鋼絲和混凝土制成預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土。這種材料，克服了鋼筋混凝土易產(chǎn)生裂紋的缺點(diǎn)，使橋梁可以用懸臂安裝法、頂推法施工。隨著高強(qiáng)鋼絲和高強(qiáng)混凝土的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋的結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，跨度不斷提高。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土橋有簡支梁橋、連續(xù)梁橋、懸臂梁橋、拱橋、桁架橋、剛架橋、斜拉橋等橋型。簡支梁橋的跨徑多在50米以下。重慶長江橋，是公路預(yù)應(yīng)力混凝土T型剛構(gòu)橋。斜拉橋如1962年建成委內(nèi)瑞拉的馬拉開波湖橋。這座橋?yàn)?孔235米連續(xù)梁，由懸在A形塔的預(yù)應(yīng)力斜拉索將懸臂梁吊起。斜拉橋的梁是懸在索形成的多彈性支承上，能減少梁高，且能提高橋的抗風(fēng)和抗扭轉(zhuǎn)震動性能，并可利用拉索安裝主梁，有利于跨越大河，因而應(yīng)用廣泛。預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋如1971年利比亞建造的瓦迪庫夫橋，主跨徑282米；1978年美國建造的華盛頓州哥倫比亞河帕斯科-肯納威克橋，主跨299米；1977年法國建造的塞納河布羅東納橋，主跨320米。中國已建成十多座預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，其中1982年建成的山東濟(jì)南黃河橋主跨為220米(見彩圖)。濟(jì)南黃河公路橋，是連續(xù)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，于1982年建成通車鋼筋混凝土橋二次世界大戰(zhàn)以后，世界上修建了多座較大跨徑的鋼筋混凝土拱橋。鋼橋二次世界大戰(zhàn)后，隨著強(qiáng)度高、韌性好、抗疲勞和耐腐蝕性能好的鋼材的出現(xiàn)，以及用焊接平鋼板和用角鋼、板鋼材等加勁所形成輕而高強(qiáng)的正交異性板橋面的出現(xiàn)，高強(qiáng)度螺栓的應(yīng)用等，鋼橋有很大發(fā)展。鋼板梁和箱形鋼梁同混凝土相結(jié)合的橋型，以及把正交異性板橋面同箱形鋼梁相結(jié)合的橋型，在大、中跨徑的橋梁上廣泛運(yùn)用。20世紀(jì)60年代以后，鋼斜拉橋發(fā)展起來。第一座鋼斜拉橋是瑞典建成的斯特倫松德海峽橋，建于1956年，跨徑為74.7+182.6+74.7米。這座橋的斜拉索在塔左右各兩根，由鋼筋混凝土板和焊接鋼板梁組合作為縱梁。1959年聯(lián)邦德國建成的科隆鋼斜拉橋，主跨為334米；1971年英國建成的厄斯金鋼斜拉橋，主跨305米；1975年法國建成的圣納澤爾橋，主跨404米。這座橋的拉索采用密束布置，使節(jié)間長度減少，梁高減低，梁高僅3.38米。通過對鋼斜拉橋抗風(fēng)抗震性能的改進(jìn)，其跨徑正在逐漸增大。鋼橋的基礎(chǔ)多用大直徑樁或薄壁井筒建造。鏈接史林｜中國是名副其實(shí)的“橋的國度”北京日報(bào)客戶端2022-09-1316:28北京日報(bào)客戶端|作者吳培文中國橋在世界橋梁建筑史上具有特殊的地位，那么，中國橋的發(fā)展經(jīng)歷了哪些階段呢？中國橋梁又包括哪幾種橋型呢？近日，《學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)》發(fā)文，介紹了中國橋梁發(fā)展主要經(jīng)歷的四個階段，和中國橋梁的四種基本橋型。中國橋的發(fā)展主要?dú)v經(jīng)四個階段：第一階段以商周、春秋為主，這是古代橋梁的創(chuàng)始時(shí)期，此時(shí)的橋梁除原始的獨(dú)木橋和汀步橋外，還有梁橋和浮橋兩種形式。第二階段以秦、漢為主，是古代橋梁的創(chuàng)建發(fā)展時(shí)期，秦漢是我國建筑史上一個璀璨奪目的發(fā)展階段。第三階段是以兩晉南北朝和隋為鋪墊期、以唐宋為興盛期的階段，這是古代橋梁發(fā)展的鼎盛時(shí)期，唐、宋又取得了較長時(shí)間的安定統(tǒng)一，工商業(yè)、運(yùn)輸交通業(yè)以及科學(xué)技術(shù)水平都十分發(fā)達(dá)，是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的國家。第四階段為元、明、清時(shí)期，這是橋梁發(fā)展的飽和期，這時(shí)主要是對一些古橋進(jìn)行了修繕和改造，并留下了許多修建橋梁的施工說明文獻(xiàn)資料。中國橋梁主要包括四種基本橋型：梁橋、浮橋、索橋和拱橋。根據(jù)其建筑材料和構(gòu)造形式的不同，又分別演化出木橋、石橋、石墩橋、漫水橋、溜索橋、尖拱橋、聯(lián)拱橋、十字橋，以及棧道、飛閣等等。這些形式的古橋看似復(fù)雜，其實(shí)形成時(shí)期都很早，基本到漢代就初具雛形、應(yīng)有盡有了。因此，中國是名副其實(shí)的“橋的國度”。全文如下：中國橋在世界橋梁建筑史上具有特殊的地位，中國橋的發(fā)展主要?dú)v經(jīng)四個階段：第一階段以商周、春秋為主，這是古代橋梁的創(chuàng)始時(shí)期，此時(shí)的橋梁除原始的獨(dú)木橋和汀步橋外，還有梁橋和浮橋兩種形式。第二階段以秦、漢為主，是古代橋梁的創(chuàng)建發(fā)展時(shí)期，秦漢是我國建筑史上一個璀璨奪目的發(fā)展階段。第三階段是以兩晉南北朝和隋為鋪墊期、以唐宋為興盛期的階段，這是古代橋梁發(fā)展的鼎盛時(shí)期，唐、宋又取得了較長時(shí)間的安定統(tǒng)一，工商業(yè)、運(yùn)輸交通業(yè)以及科學(xué)技術(shù)水平都十分發(fā)達(dá)，是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的國家。第四階段為元、明、清時(shí)期，這是橋梁發(fā)展的飽和期，這時(shí)主要是對一些古橋進(jìn)行了修繕和改造，并留下了許多修建橋梁的施工說明文獻(xiàn)資料。中國橋梁主要包括四種基本橋型：梁橋、浮橋、索橋和拱橋。根據(jù)其建筑材料和構(gòu)造形式的不同，又分別演化出木橋、石橋、石墩橋、漫水橋、溜索橋、尖拱橋、聯(lián)拱橋、十字橋，以及棧道、飛閣等等。這些形式的古橋看似復(fù)雜，其實(shí)形成時(shí)期都很早，基本到漢代就初具雛形、應(yīng)有盡有了。因此，中國是名副其實(shí)的“橋的國度”。中國有很多蜚聲世界的橋梁，如河北趙州橋、潮州廣濟(jì)橋、北京盧溝橋、泉州洛陽橋這四大名橋，它們代表了中國古代橋梁建造的一流水平，且沿用至今。這些橋梁分別顯示出各時(shí)代和各地方的橋梁特色。其中潮州和泉州的名橋代表了南方橋梁的功能特色和營造風(fēng)格，尤其是泉州地區(qū)，由于在宋元時(shí)期泉州已成為世界海洋商貿(mào)中心，是馬可·波羅眼中的“世界第一大港”，其航運(yùn)交通技術(shù)在宋元時(shí)期代表著世界先進(jìn)水平，相應(yīng)的其造橋技術(shù)也相當(dāng)高超。泉州不僅有洛陽橋，還有一座著名的古橋安平橋。安平橋是中國現(xiàn)存古代最長的石橋，又因橋長約5華里，俗稱“五里橋”，近千年來享有“天下無橋長此橋”之美譽(yù)。安平橋?qū)儆谥袊糯B梁式石板平橋，始建于南宋紹興八年（1138年），歷經(jīng)13年建成。橋長為2300米，橋面寬4米，以巨型石板鋪架橋面，兩側(cè)設(shè)有石欄桿。橋墩用長條石和方形石橫縱疊砌筑法，呈四方形、單邊船形、雙邊船形三種形式。橋的兩旁，有石塔和石雕佛像，其欄桿柱頭雕刻著雌雄石獅與護(hù)橋?qū)④娛?。橋東設(shè)有“超然亭”，中部設(shè)有“泗水亭”，橋西設(shè)有“海潮庵”，兩頭各設(shè)路亭一座，共五座涼亭，供游人憩息。西端橋亭留有清代重修碑刻，東端有五層六角樓閣式仿木結(jié)構(gòu)白塔一座。南宋初，隨著泉州海外交通的繁榮發(fā)達(dá)，安海港的地位顯得更加重要。橋未建時(shí)，專靠舟渡，據(jù)泉州知州趙令衿記載，“方舟而濟(jì)者日千萬計(jì)，颶風(fēng)潮波，無時(shí)不至，船交水中，進(jìn)退不可……大為民患”。船渡的艱難，嚴(yán)重影響港區(qū)貨物的運(yùn)載，制約了當(dāng)?shù)亟煌?、?jīng)濟(jì)、社會的進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)?shù)孛癖娪幸粋€共同心愿，早日修建一座橫海橋梁。在經(jīng)費(fèi)和人力都具備的時(shí)候，當(dāng)?shù)卣M織工匠和民夫一起努力，建造這座“五里橋”。安平橋的建造吸取了洛陽橋的建橋方法，又有所創(chuàng)新，運(yùn)用“睡木沉基”的方法，在漲潮時(shí)用船運(yùn)載石板，浮架于橋墩之上，待潮汐慢慢下退，大塊石橋板再橫放在橋墩的上面。橋造完工后，利用橋墩養(yǎng)殖牡蠣，待牡蠣長成后其外殼嵌包著橋墩，這樣可減少海浪的沖刷和外表風(fēng)化。這是在海洋貿(mào)易帶動的大量橋梁建造實(shí)踐中，自然而然地積累、發(fā)展出的先進(jìn)筑基建橋技術(shù)。安平橋橋墩筑成長方形、單尖船形、雙尖船形三種式樣，由于港道有深有淺，水流有緩有急。設(shè)計(jì)者因地制宜，根據(jù)海潮洪水的流速和流向的不同，設(shè)置橋墩的位置和形狀，在水流緩慢的淺水域里筑長方形墩，在水流湍急的水域里筑雙頭尖的船形?？梢?，智慧的閩南人在當(dāng)時(shí)就能巧妙運(yùn)用潮汐漲落規(guī)律，區(qū)別不同部位，采取形態(tài)各異的橋墩結(jié)構(gòu)，以緩和水流沖擊。凌波臥虹，飛架碧濤，安平橋宛如一條玉龍橫亙于碧波蕩漾的海灣上。在那個以“舟橋水路”為主導(dǎo)的年代，安平橋在商貿(mào)流通領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用，作為古代泉州港海上絲綢之路一個重要端口，有其光輝燦爛引以為傲的昨天。橋梁專家茅以升在《安平橋》文中贊嘆道：“這在世界古橋中，恐怕是唯一的?！惫魧懴铝恕镀呗伞ぴ佄謇飿颉芬辉姡何謇飿虺申懮蠘颍嵎f邸縱全消。英雄氣魄垂千古，勞動精神漾九霄。不信君謨真夢醋，愛看明儼偶題糕。復(fù)臺詩意誰能識，開辟荊榛第一條。新聞鏈接世界最大跨度！甬舟鐵路西堠門大橋迎來新進(jìn)展文匯報(bào)2024-05-2715:09“第一層混凝土的順利澆筑，標(biāo)志著西堠門公鐵兩用跨海大橋進(jìn)入主橋墩施工階段，為下階段施工爭取了施工時(shí)間，大大減輕了工期壓力，為季風(fēng)前承臺出水創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)一步推動了項(xiàng)目整體進(jìn)度?！弊蛱?，由中鐵（上海）投資集團(tuán)有限公司作為牽頭方參與投資，中鐵大橋局承建的甬舟鐵路西堠門公鐵兩用大橋5#主墩承臺第一層混凝土完成澆注，這也是甬舟鐵路全線第一個主橋墩承臺施工，是全橋主墩施工快速出水的重大節(jié)點(diǎn)?！?#墩承臺為倒圓弧的尖端型承臺，平面尺寸為68m×46.4m（橫橋向×順橋向），厚10m，混凝土方量達(dá)2.6萬m3，承臺頂面高程為+4.0m，承臺外圍設(shè)置永久的消能防撞設(shè)施，防撞設(shè)施在橋梁基礎(chǔ)施工期兼做承臺施工的圍堰之用，同時(shí)受浪濺等海洋環(huán)境影響，承臺采用環(huán)氧涂層鋼筋?！背薪ǚ街需F大橋局相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，該大橋是甬舟鐵路全線關(guān)鍵性控制工程，工程規(guī)模大，橋梁結(jié)構(gòu)新，科技含量高，是一項(xiàng)挑戰(zhàn)極限的超級跨海工程，大橋建成后將成為中國高速鐵路跨海大橋的標(biāo)志性工程。據(jù)了解，西堠門公鐵兩用大橋是甬舟鐵路及甬舟高速公路復(fù)線跨越西堠門水道的共用跨海橋梁，連接舟山金塘島和冊子島。大橋全長3118米，主跨采用1488米斜拉懸索協(xié)作體系，橋面寬68米，