我国桥梁的现状与发展趋势

太原大学毕业设计(论文)摘要关键词太原大学毕业设计(论文)目录太原大学毕业设计(论文)我国桥梁的现状与发展趋势前言改革开放之前，我国的经济、政治各方面都处于落后时期，桥梁工程方面也就没有太大的突破。改革开放以来，随着经济的发展，综合国力的增强，我国公路建设事业迅猛发展，作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到相应发展，特别是近十年来，我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期。一般公路和高等级公路上的中、小桥、立交桥，形式多样，实用效果不断提高，跨越大江（河）、海峡（湾）的超大桥梁建设也相继修建，为公路运输提供了安全、舒适的服务。随着建筑材料、设备、建筑技术的较快发展，特别是电子计算技术的广泛应用，为广大工程技术人员提供了快捷、高精度的计算分析手段，我国广大的桥梁工程师和工作者，不断推进我国公路桥梁建设事业的发展。太原大学毕业设计(论文)第1页共9页1我国桥梁的发展历程1.1古代桥梁的发展1.1.1萌芽阶段（以西周、春秋为主，包括此前的历史时代）中国最早的桥梁可以追溯到原始社会时期，有独木桥和数根圆木组成的木梁桥，此为中国桥梁的雏形，进入周朝，已建有梁桥和浮桥。1972年，在春秋时期齐国的京城山东临淄的考古挖掘中，首次发现了梁桥的遗址和桥台遗迹，两处桥梁的跨径均在8m左右。1.1.2初步发展阶段战国时期，单跨和多跨的木、石梁桥已普遍在黄河流域及其他地区建造。坐落在咸阳故城附近的渭水三桥，在古代是很有名的。三桥包括中渭桥、东渭桥和西渭桥，都是多跨木梁木柱桥。进入秦汉后，建筑材料的丰富化使得以砖石结构为主体的拱结构出现。进入东汉末期，梁桥，浮桥，索桥，拱桥四大基本桥型已全部形成。1.1.3辉煌阶段这一阶段包括了两晋到宋朝时期。这一时期涌现出许多名桥。隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥——赵州桥，该桥在隋大业初年为李春所创建，是一座卒腹式的圆弧形石拱桥，净跨37m，宽9m，拱矢高度7．23m，在拱圈两肩各设有2个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重、节省材料，又便于排洪、增加美观，赵州桥的设计构思和工艺的精巧，在我国古桥是首屈一指。唐朝时期出现了不少名闻天下的石梁桥。1.1.4饱和阶段进入元朝以后，古代桥梁发展几乎没有多大的创造和技术突破，没有涌现出更多的名桥，主要是对一些古桥进行了修缮和改造。1.2近代桥梁的发展从鸦片战争爆发到新中国的建立，这一时期中国的桥梁主要是有外国人建造旧中国的承包商还没有建造大桥的能力，而政府交通部门也没有大桥施工队伍，只能做一些公路小桥涵的工程。可以这么说，这一时期的中国桥梁发展已经进入停滞时期，究其原因，我认为主要由当时旧中国落后的社会生产力引起，没有及时吸收当时桥梁建造的先进理念和主流思想，导致技术远远落后于人们的需求，恶性循环加剧，桥梁发展止步不前。1.3交流学习阶段新中国建立后，面对美国的经济封锁和制裁，向苏联学习是最好的选择。在苏联专家的帮助下铁道部筹建了山海关、丰台、宝鸡和株州桥梁厂。交通部组建了北京的公路规划设计院、西安的第一设计院和武汉的第二设计院以及从事施工的公路一局和二局。各省的太原大学毕业设计(论文)第2页共9页交通厅也都建立起公路桥梁的设计和施工队伍。1956年在东陇海线新沂河铁路桥上建成了跨度为23.9米的预应力混凝土简支梁，迈出了重要的一步。1957年，长江上的第一座大桥---武汉长江大桥建成通车，它是五十年代中国桥梁的一座里程碑，为中国现代桥梁工程技术发展奠定了基础。1.4崛起时期中国进入改革开放的新时期，中国的经济开始慢慢的复苏。六十年代已传入中国的一种新型的现代斜拉桥的信息终于在七十年代初于四川、上海和山东同时开始修建实验桥，其中四川云阳汤溪河桥于1975年2月首先建成，是中国第一座主跨为75.84米的斜拉桥。八十年代，在拱桥方面出现了两种新型的结构——钢管混凝土拱以及无风撑的下承式系杆拱桥。前者以四川旺苍东河桥，和广东高明桥为代表；后者则以芜湖元泽桥和广东惠州水门大桥为代表。无风撑拱圈的侧向稳定性由吊杆的非保向力效应保证，反映出国际的新潮流。1.5新时期的发展进入二十一世纪后，我国的桥梁发展驶入一个快车道，我国的桥梁技术发展达到了一个崭新的高度。在斜拉桥方面，以2008年建成通车的苏通大桥为例，它的建成一下子打破了四项世界记录：1，最大主跨1088米；2，最深基础，在40米水深以下厚达300米的软土地基上建立起来；3，最高桥塔，300.4米的混凝土塔；4，最长斜拉索，最长拉索长达577米。达到了中国桥梁建设的最高水平。苏通大桥建成更重要的意义在于标志着千米级斜拉桥与多跨长联预应力混凝土连续梁桥建设成套技术的形成。这些都已经标志着我国在桥梁技术方面已达到国际一流水平。中国桥梁在古代是基本上保持在领先水平，近代虽然筑桥技术远远落后于发达国家，但在新中国成立后，我们奋起直追，五十年的时间赶上世界先进水平。虽然我国桥梁建造在设计上还不够新颖，在管理上还不够科学，但相信通过不断的努力，桥梁技术会更加先进，应用会更加广泛。2我国桥梁的现状2.1板式桥板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。太原大学毕业设计(论文)第3页共9页实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮，挖空量很小，空心折模不便，可做成钢筋混凝土实心板，立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝；后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚，立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。钢筋混凝土和预应力混凝土板桥，其发展趋势为：采用高标号混凝土，为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构；预应力方式和锚具多样化；预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m，目前有建成35～40m跨径的桥梁。在我看来跨径太大，用材料不省，板高矮、刚度小，预应力度偏大，上拱高，预应力度偏小，可能出现下挠；若采用预制安装，横向连接不强，使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大，预制空心板幅宽有加大趋势，1.5m左右板宽是合适的。预制装配式板应特别注意加强板的横向连接，保证板的整体性，如接缝处采用“剪力键”。为了保证横向剪力传递，至少在跨中处要施加横向预应力。建议中、小跨径板桥，应由交通行业主管部门组织编制标准图，这样对推动公路桥梁建设，提高质量，加快设计速度都会带来明显的好处2.2梁式桥梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁常用的梁式桥形式有：按结构体系分为：简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构、连续刚构等。按截面型式分为：T型梁、箱型梁（或槽型梁）、衍架梁等。梁式桥跨径大小是技术水平的重要指标，一定程度上反映一个国家的工业、交通、桥梁设计和施工各方面的成就。现从以下几种常用的结构形式介绍梁式桥在公路桥梁上的使用和发展趋势。（一）简支T型梁桥T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。80年代以来，我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥（或桥面连续），如河南的郑州、开封黄河公路桥，浙江省的飞云江大桥等，其跨径达到62m，吊装重220t.T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了，从16m到5Om跨径，都是采用预制拼装太原大学毕业设计(论文)第4页共9页后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚，在工地预制，吊装架设。其发展趋势为：采用高强、低松弛钢绞线群锚：混凝土标号40～60号；T形梁的翼缘板加宽，25m是合适的；吊装重量增加；为了减少接缝，改善行车，采用工型梁，现浇梁端横梁湿接头和桥面，在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束，形成比桥面连续更进一步的“准连续”结构。预应力混凝土T形梁有结构简单，受力明确、节省材料、架设安装方便，跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜，再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。目前的预应力混凝土T形梁采用全预应力结构，预应力张拉后上拱偏大，影响桥面线形，带来桥面铺装加厚。为了改善这些缺点，建议预制时在台座上设反拱，反拱值可采用预施应力后裸梁上拱值的1/2～2/3.预应力混凝土简支或“准连续”T形梁，建议由交通行业主管部门组织编制一套适用的标准图。（二）连续箱形梁桥箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板，其长度可以较大幅度变化，并且腹板间距也能放大；箱梁有较大的抗扭刚度，因此，箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥；箱梁容许有最大细长度；应力值σg+p较低，重心轴不偏一边，同T形梁相比徐变变形较小。箱梁截面有单箱单室、单箱双室（或多室），早期为矩形箱，逐渐发展成斜腰板的梯形箱。来源：考试大箱梁桥可以是变高度，也可以是等高度。从美观上看，有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥，用变高度箱梁是较美观的；多跨桥（三跨以上）用等高箱梁具有较好的外观效果。随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如一联长度1340m的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070m的厦门大桥等。连续箱梁桥的施工方法多种多样，只能因时因地，根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有：立支架就地现浇、预制拼装（可以整孔、分段串联）、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线，可以分段或连续配束，一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重，可以采用体外预应力钢束。太原大学毕业设计(论文)第5页共9页由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点，近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为：减轻结构自重，采用高标号混凝土40～60号；随着建筑材料和预应力技术发展，其跨径增大，葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥，超过这一跨径，也不是太经济的。大跨径连续箱粱要采用大吨位支座，如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁，盆式橡胶支座吨位达65O0kN.这种样大吨位支座性能如何？将来如何更换等一系列问题有待研究。我国公路桥梁在100m以上多采用预应力混凝土连续刚构桥。中等跨径的预应力连续箱梁，如跨径40～8Om，一般用于特大型桥梁引桥、高速公路和城市道路的跨线桥以及通航净空要求不太高的跨河桥。（三）T形构桥这种结构体系有致命弱点。从60年代起到80年代初，我国公路桥梁修建了几座T形刚构桥，如著名的重庆长江大桥和沪州长江大桥，80年以后这种桥型基本不再修建了，这里不赘述。（四）连续刚构桥连续刚构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续刚构桥，至今方兴未艾。连续刚构可以多跨相连，也可以将边跨松开，采用支座，形成刚构一连续梁体系。一联内无缝，改善了行车条件；梁、墩固结，不设支座；合理选择梁与墩的刚度，可以减小梁跨中弯矩，从而可以减小梁的建筑高度。所以，连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁，如同摆柱，对主梁嵌固作用减小，梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性；墩壁较厚，则作为刚性墩连续梁，如同框架，桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点，在设计大跨径预应力混凝土桥时，优先考虑这种桥形。当然，桥墩较矮时，这种桥型受到限制。近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续刚构桥，如广东洛溪大桥，主孔1