橋梁工程的發(fā)展 首先取決于交通運輸對它的需要。古代橋梁以通行人、畜為主,載重不大,橋面縱坡可以較陡,甚至可以鋪設臺階。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準要求又高,且需要建成鐵路網(wǎng)以增大經(jīng)濟效益,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。在技術方面,只是憑經(jīng)驗修橋,曾使19世紀80~90年代的許多鐵路橋發(fā)生重大事故;從這時起,正在發(fā)展中的結(jié)構(gòu)力學理論得到了重視,而在它的靜力分析理論完全確立并廣泛普及之后,橋梁因強度不足而造成的事故顯然大為減少。
20世紀以來,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、財力有限;于是,不斷提高技術水平,引用新材料、新工藝、新橋式,對結(jié)構(gòu)行為進行更精確的數(shù)值分析,采用更精確的結(jié)構(gòu)試驗進行驗證,以使橋梁建設的經(jīng)濟效益不斷提高,已成為時代的要求。
橋梁工程內(nèi)容 、贅蚨稍O計。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埋置深度,設計導流建筑物等。 、跇蚴椒桨冈O計。根據(jù)設計任務書編制各種可能采用的橋式方案,進行技術經(jīng)濟比較,提出推薦方案,提供建設單位進行決策。 ③橋梁結(jié)構(gòu)設計。為選定的橋式進行結(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,繪制設計圖。 、軜蛄菏┕。按現(xiàn)場和施工單位的具體條件,選擇施工方法,進行施工組織設計,按設計建造橋梁。 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。測定實橋或模型在荷載下的應變,位移及振動等行為、與計算或預期效果進行對比,為橋梁設計及其科學技術的發(fā)展積累資料。 、邩蛄吼B(yǎng)護。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水平。現(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,雖因引用電子計算機和電測等手段和大型、精密試驗設備而有很大發(fā)展,但仍有相當多的復雜問題,如橋梁在活載下的橫向振動、風致振動、抗震性能等還沒有完善的解決; 、谑┕し椒、施工組織及管理、工程經(jīng)濟等問題,對于造價、工期和材料耗用量等關系很大,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)護和檢定方面所存在的問題,尚需及時地納入研究計劃; 、軜蛄菏鹿嗜詴r常發(fā)生,有必要進行各種專題研究,制訂各種預防措施; ⑤橋梁建筑藝術尚未得到普遍重視。 展望 在建橋材料方面,以高強、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,提高其強度和耐久性。對于建筑鋼材的脆斷機理、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用,還必須在降低成本以后才有可能。 在橋梁勘察設計方面,隨著交通事業(yè)的迅速發(fā)展,大跨度或復雜的橋型也將不斷涌現(xiàn)。高速公路的發(fā)展,對橋梁設計亦將提出新的要求。在橋式方案設計中,將有可能利用結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論,借助電子計算機選出最佳方案。在結(jié)構(gòu)設計計算中,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)計理論為基礎的極限狀態(tài)設計理論,將進一步反映在橋涵設計規(guī)范中,使橋梁設計的安全度得到科學合理的保證。橋梁美學作為時代、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算機進行經(jīng)濟有效的管理。在施工技術中,將不斷引用新技術和高效率、高功能的機具設備,借以提高質(zhì)量、縮短工期、降低造價。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克服深水基礎的困難;利用遙控設備在沉井、沉箱中挖基,以減少勞動強度并避免人身危險;利用高質(zhì)量的焊接技術,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)件標準化,生產(chǎn)工業(yè)化。 在橋梁養(yǎng)護維修方面,要求對既有橋梁建立完善的技術檔案管理制度。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行測定;用手攜式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結(jié)構(gòu),俾能及早進行加固防患于未然,以便延長橋梁的使用壽命。橋梁工程始終是在生產(chǎn)發(fā)展與各類科學技術進步的綜合影響下,遵循適用、安全、經(jīng)濟與美觀的原則,不斷的向前發(fā)展。
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