橋梁工程的發(fā)展 首先取決于交通運(yùn)輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主,載重不大,橋面縱坡可以較陡,甚至可以鋪設(shè)臺(tái)階。在有重載馬車之后,載重量逐步加大,橋面縱坡也必須使之平緩。這時(shí)的橋梁材料仍以木、石為主,鑄鐵和鍛鐵很少使用。自從有了鐵路以后,橋梁所承受的載重逐倍增加,線路的坡度和曲線標(biāo)準(zhǔn)要求又高,且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟(jì)效益,因此,為要跨越更大更深的江河、峽谷,迫使橋梁向大跨度發(fā)展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋梁材料,顯然不合要求,而鋼材的大量生產(chǎn)正好滿足這一要求。在技術(shù)方面,只是憑經(jīng)驗(yàn)修橋,曾使19世紀(jì)80~90年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故;從這時(shí)起,正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學(xué)理論得到了重視,而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后,橋梁因強(qiáng)度不足而造成的事故顯然大為減少。
20世紀(jì)以來,公路交通有很大發(fā)展。在內(nèi)陸,需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中,以及在各種交通線路相交處,需要建造立交橋。在沿海,既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋梁,又需在某些海島與大陸之間修建長橋。橋梁需要大量修建,而人力、物力、財(cái)力有限;于是,不斷提高技術(shù)水平,引用新材料、新工藝、新橋式,對結(jié)構(gòu)行為進(jìn)行更精確的數(shù)值分析,采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,以使橋梁建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益不斷提高,已成為時(shí)代的要求。
橋梁工程內(nèi)容 ①橋渡設(shè)計(jì)。選擇橋址,決定橋梁孔徑,考慮通航和線路要求以確定橋面高程,考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎(chǔ)埋置深度,設(shè)計(jì)導(dǎo)流建筑物等。 、跇蚴椒桨冈O(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書編制各種可能采用的橋式方案,進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,提出推薦方案,提供建設(shè)單位進(jìn)行決策。 、蹣蛄航Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。為選定的橋式進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,決定橋梁上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的尺寸,繪制設(shè)計(jì)圖。 、軜蛄菏┕。按現(xiàn)場和施工單位的具體條件,選擇施工方法,進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì),按設(shè)計(jì)建造橋梁。 ⑤橋梁檢定。確定既有橋梁所能安全承受的活荷載和抗洪能力。 、迾蛄涸囼(yàn)。測定實(shí)橋或模型在荷載下的應(yīng)變,位移及振動(dòng)等行為、與計(jì)算或預(yù)期效果進(jìn)行對比,為橋梁設(shè)計(jì)及其科學(xué)技術(shù)的發(fā)展積累資料。 ⑦橋梁養(yǎng)護(hù)。延長橋梁壽命,保證使用安全。 橋梁工程成就 跨度記錄雖不能用以準(zhǔn)確地說明成就,但它較為具體,可以在一定程度上反映橋梁技術(shù)水平,F(xiàn)將國外長跨橋梁記錄匯編為表1、中國長跨橋梁記錄匯編為表2。 橋梁工程 橋梁工程 存在問題 、俳Y(jié)構(gòu)理論和結(jié)構(gòu)試驗(yàn),雖因引用電子計(jì)算機(jī)和電測等手段和大型、精密試驗(yàn)設(shè)備而有很大發(fā)展,但仍有相當(dāng)多的復(fù)雜問題,如橋梁在活載下的橫向振動(dòng)、風(fēng)致振動(dòng)、抗震性能等還沒有完善的解決; ②施工方法、施工組織及管理、工程經(jīng)濟(jì)等問題,對于造價(jià)、工期和材料耗用量等關(guān)系很大,現(xiàn)今所作的研究還不夠深入; ③在橋梁增多,車輛載重、密度和行車速度日益提高的條件下,橋梁養(yǎng)護(hù)和檢定方面所存在的問題,尚需及時(shí)地納入研究計(jì)劃; 、軜蛄菏鹿嗜詴r(shí)常發(fā)生,有必要進(jìn)行各種專題研究,制訂各種預(yù)防措施; 、輼蛄航ㄖ囆g(shù)尚未得到普遍重視。 展望 在建橋材料方面,以高強(qiáng)、輕質(zhì)、低成本為選擇的主要依據(jù),近期仍以發(fā)展傳統(tǒng)的鋼材和混凝土為主,提高其強(qiáng)度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機(jī)理、初始幾何缺陷等,以及混凝土材料的非彈性問題(收縮、徐變以及疲勞等),將繼續(xù)作充分的研究,使能正確控制結(jié)構(gòu)的受力和變形。至于碳纖維塑料等在橋梁上的廣泛應(yīng)用,還必須在降低成本以后才有可能。 在橋梁勘察設(shè)計(jì)方面,隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展,大跨度或復(fù)雜的橋型也將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展,對橋梁設(shè)計(jì)亦將提出新的要求。在橋式方案設(shè)計(jì)中,將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論,借助電子計(jì)算機(jī)選出最佳方案。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中,采用空間理論來分析橋梁整體受力已成為可能;以概率統(tǒng)計(jì)理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)理論,將進(jìn)一步反映在橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中,使橋梁設(shè)計(jì)的安全度得到科學(xué)合理的保證。橋梁美學(xué)作為時(shí)代、民族的文化在某些方面的反映,將愈來愈受到人們的重視,橋梁的面貌將蔚為大觀。 在橋梁施工方面,對施工組織將充分利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的管理。在施工技術(shù)中,將不斷引用新技術(shù)和高效率、高功能的機(jī)具設(shè)備,借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價(jià)。如采用激光測量控制結(jié)構(gòu)的精確定位;引用自升式水上平臺(tái)克服深水基礎(chǔ)的困難;利用遙控設(shè)備在沉井、沉箱中挖基,以減少勞動(dòng)強(qiáng)度并避免人身危險(xiǎn);利用高質(zhì)量的焊接技術(shù),借能推廣工地焊接等。此外,裝配式橋梁也將有所發(fā)展,以使結(jié)構(gòu)和構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化,生產(chǎn)工業(yè)化。 在橋梁養(yǎng)護(hù)維修方面,要求對既有橋梁建立完善的技術(shù)檔案管理制度。在橋梁維修檢查中,引用新型精密的測量儀表,如用聲測法對結(jié)構(gòu)材料的缺陷以及彈性模量進(jìn)行測定;用手?jǐn)y式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu),俾能及早進(jìn)行加固防患于未然,以便延長橋梁的使用壽命。橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的綜合影響下,遵循適用、安全、經(jīng)濟(jì)與美觀的原則,不斷的向前發(fā)展。
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