桥梁工程发展史 论文文档格式.docx

1、一是1333年始建的教堂桥,一是1408年始建的托滕坦茨（Totentanz）桥，这两座桥都有桥屋，顶棚有绘画。在17561766年，瑞士建成跨度为5273米的三座大木桥，两座是亦拱亦桁，另一座用木拱承重，位于韦廷根，跨度61米。在亚洲，木拱桥出现更早，日本岩国市至今保存的5孔锦带木拱桥，跨度为27.5米，始建于1673年,其图样来自中国。18世纪末至19世纪初的三、四十年间，美国盛行建有屋盖（保护木结构）的大木桥，1815年在宾夕法尼亚州建成的跨越萨斯奎汉纳河的麦考尔渡口桥，跨度达到110米，堪称空前。石桥。古罗马时代的石拱桥，拱圈呈半圆形，拱石经过细凿,砌缝不用砂浆。由于不能修建深水基础,

2、桥墩宽度对拱的跨度之比大多为1/3至1/2，阻水面积过大，因此所修建的跨河桥多已冲毁。西班牙境内有一座 6孔石拱桥,名阿尔坎塔拉（Alcantara）桥，桥墩建在岩石上，至今完好（图1）。它建成于公元98年，中间两孔跨度各约28米，桥面高出谷底52米。桥梁工程发展史欧洲在中世纪（510世纪）时期,桥梁建设曾因封建割据而衰退。在中亚和埃及森林较少，因而石桥使用较多。其拱石加工较粗，砌筑用石灰砂浆；拱弧在顶部往往形成尖角。这种石桥容易建造，在1112世纪被引入欧洲，并按当时习俗，在桥上或设置教堂、神龛、神像,或设关卡、碉堡,或设商店、住房。在法国阿维尼翁，11771187年建成一座跨越罗讷河的20

3、孔石拱桥，跨度30米左右,曾驰名一时；但屡遭战火及冰排破坏,现今只留有靠岸的 4孔和上面的小教堂。英国在11761209年建成跨越泰晤士河的伦敦老桥,其桥墩阻水面积很大,在潮汐涨落时,桥下流速很高，河床受到冲刷,桥身很早就明显下沉。它是伦敦的交通要道，经加固维护，使用了600余年,直到1826年修建伦敦新桥时拆除。13081355年在法国卡奥尔建成瓦朗特尔（Valentre）桥,为6孔跨度16.5米,上有设防严密且高耸的箭楼3座，至今屹立无损（图2）。欧洲在文艺复兴时期，为使桥面纵坡平缓，以利交通，城市拱桥矢跨比（矢高与跨度之比）明显降低，拱弧曲线相应改变，石料加工又趋精细。在意大利，佛罗伦萨

4、的圣特里尼塔（Santa Trinita）桥建于 15671569年，共3孔，中跨29.3米，矢跨比为1:7，拱轴为多心圆弧（拱弧半径在拱趾处小于拱顶处），左右两弧在拱顶相交， 交角被镶在拱冠的浮雕掩盖； 威尼斯里亚尔托（Rialto）桥建于15881592年，跨度27.0米，矢高 6.4米，每座桥台下的冲积土内曾打入密布的木桩达6000根。15751606年法国建成的巴黎新桥，共12孔，最大跨度19.4米，桥上房屋栉比，成为闹市，直到18481855年改建时才被拆除。在18世纪，欧洲石拱桥达到最高水平。这时的桥梁专家当以法国的 J.-R.佩罗内为代表。在世界上历史最悠久的高等工科学校巴黎桥路

5、学校于1747年创办时，佩罗内任校长和教师。他的代表作可举跨越瓦兹河的圣马克桑斯桥为例,共3孔,跨度各21.8米，矢高1.98米,墩厚对拱跨比是 1:8，桥墩各由两对石柱构成。该桥已在1870年毁于战争。在伊朗，伊斯法罕的普勒哈久（Pul Khajoo）桥建于16421667年，该桥坐落在拦河大坝之上，有24个尖拱，桥身颇宽，上有楼阁。它是沙漠旅行者向往的憩凉揽胜佳地。铸铁拱桥。直到冶炼业使用焦炭而能生产大型铸件时，这种桥才能建造。英国1779年在科尔布鲁克代尔（Coalbrookdale）首次建成一座主跨约 30.5米的铸铁肋拱桥。该桥曾使用170年，现作为文物保存。锻铁链杆悬索桥。早期的柔

6、式悬索桥自重小，材料强度低，经不起周期性活荷载的作用（军队以整齐步伐过桥，曾使这种桥遭到破坏）；在风荷载作用下，容易摧毁。但英国18201826年在梅奈海峡建造的跨度达177米的锻铁链杆柔式悬索桥（道路桥）,独能在桥面随坏随修的情况下获得长寿（1940年，在保持原貌的条件下，已将链杆换成低合金钢眼杆）。19世纪20年代至19世纪末在出现铁路初期，西欧的铁路桥主要使用石拱和铸铁肋拱。在将铸铁肋拱用于多跨桥时，为使桥墩不受拱的水平推力，经在同一拱肋两端之间设置系杆，形成系杆拱（见组合体系桥）。例如英国1849年用这种方法在纽卡斯尔建成 637.8米双层（上层为铁路，下层为道路）铸铁拱桥。美国和俄国

7、较多地使用木桥；其跨谷桥则常采用木排架桥；过河的大跨桥则采用木拱和木桁架梁桥。1840年获得专利权的美国豪氏桁架梁，在构造上是同俄国嬠.茹拉夫斯基在修建圣彼得堡（今列宁格勒）至莫斯科铁路时所设计的大跨桁架梁木桥一样；其弦杆和交叉腹杆用木材，竖向腹杆则用圆铁，构造简单，受力明确，可以作为当时桁架梁的代表。锻铁和钢材的出现，逐步改变了铁路桥的面貌。1845年，英国J.内史密斯发明蒸汽打桩机；1851年，英国在罗切斯特一座桥的施工中使用气压沉箱基础（下沉深度达18.5米），从此结束了深水江河不能修桥的历史。锻铁桥。1832年,英国在格拉斯哥开始用I形截面锻铁建造梁式桥。这种桥的跨度后来曾达到 9.6

8、米。40年代英国要修建一座跨越梅奈海峡的大跨铁路桥，铸铁拱桥满足不了海军对桥下净空的要求，悬索桥则刚度不够。当时修建该铁路的负责人R.斯蒂芬森认为：用锻铁型材造一个巨型箱管，尺寸大到足以容纳铁路列车从其中驶过，则其刚度可以大为提高；再用石塔支住铁质悬索，并用吊杆将箱管吊在悬索之下，想必可行。因为他当时还不懂力学计算（法国C.-L.-M.-H.纳维于1842年已提出弹性梁理论，但英国工程界还不知道）,乃用结构试验的方法成功地决定了箱管梁的截面形状和细节；同时，还证明了该桥不用悬索也有足够的刚度。但是，石塔还是修建了。这座桥建于18451850年，称不列颠箱管桥，4孔连续，分跨为70+140+14

9、0+70米。由于在兴建这座桥的过程中所做的试验证实了实腹梁的可靠性，从19世纪后期起钢板梁桥在小跨铁路桥中被普遍采用（这时钢已代替了铁，且小跨板梁比箱梁便于制造及架设），直到20世纪50年代才逐渐为钢筋（预应力）混凝土梁所代替。钢桥。19世纪50年代以后，静定钢桁架梁的内力分析方法逐步被工程界所掌握。1867年，德国的H.格贝尔在哈斯富特建成了一座静定悬臂桁架梁桥（这种梁因此也称格贝尔梁）。18801890年,英国采用该桥式,建成了跨度空前（达521.2米）的福斯湾铁路桥,总长1620米,支承处的桁架高度达110米。这座桥杆件粗大，结构高大，刚度和承载能力都可满足铁路桥要求，外观则不如拱桥和悬

10、索桥。18671874年，美国建成了圣路易斯钢拱桥（图3），主跨158米，两边跨各为153米。其承重结构是无铰桁架拱,桁杆由钢质圆管制成。该桥的优点在能用小截面杆件拼装成刚度大的铁路桥。在英国用锻铁建成不列颠箱管桥时，美国J.A.罗布林于18511855年在尼亚加拉河上，用平行锻铁丝缆索建造一座跨度为250米的公铁两用悬索桥;塔用石砌，加劲桁架梁为木制；在缆索之外，还用若干斜拉索将加劲桁梁同塔顶及设在岩壁的锚固点紧连（具有斜张桥式构造）。此桥开通时,总重368吨的列车（机车重量为28吨）稳稳驶过。后来曾将其加劲梁改为钢制，石塔改为铁制，该桥的寿命是42年（因铁路活载不断加大而为一跨度168米的

11、钢拱桥代替）。18691883年,美国建成布鲁克林桥。它是一座跨度达487米的城市悬索桥,至今仍被使用。它的抗风性能好，为悬索桥向更大跨度发展开创了先例。（见彩图） 20世纪初至中叶结构力学的弹性内力分析方法普遍用于超静定承重结构的桥梁设计，为创造长跨纪录的工作取得有力的科学依据。钢桥。这一时期建成的钢桥：铁路桥有加拿大魁北克桥（1918年，主跨548.6米的悬臂桁架梁）,美国纽约鬼门（Hell Gate）两铰桁架拱桥（1916年，主跨298米，4线重载铁路，道碴桥面）,俄亥俄州塞欧托维尔两跨连续桁架梁桥（1917年，跨度236.3米）,伊利诺伊州梅特罗波利斯简支桁架梁桥（1917年，主跨21

12、9.5米）;公路桥有澳大利亚悉尼港桥（1932年，跨度503米钢桁拱，（见彩图），美国贝永（Bayonne）钢桁拱桥（1931年，跨度503.6米）,美国纽约乔治华盛顿悬索桥（1931年，跨度1066.8米），旧金山金门悬索桥（1937年，跨度1280.2米）。在此期间苏联在第聂伯河修建了公铁两用钢桁架拱桥（1930年,跨度224米，在第二次世界大战中被毁,1952年重建为跨度228米的钢筋混凝土拱桥）；在莫斯科运河上修建了克雷姆斯基铁链杆悬索桥（1938年，跨度168米）。钢筋混凝土桥。1900年前后钢筋混凝土逐渐受到桥梁界重视,被用在拱桥和梁式桥中。钢筋混凝土拱桥的跨度记录不断被刷新。在2

13、0年代初最大跨度为100米。其后则有：1930年建成的法国普卢加斯泰勒（Plougastel）桥13孔净跨各为171.7米;1934年建成的瑞典斯德哥尔摩特兰贝里（Traneberg）公路桥跨度178.4米；1939年建成的西班牙埃斯拉铁路桥净跨 192.4米；1943年建成的瑞典桑德桥跨度 264米。而钢筋混凝土实腹梁桥则进展缓慢,跨度记录只达到78米（1939年建成的法国跨越塞纳河的老维勒讷沃-圣乔治桥）。苏联于1937年在列宁格勒修建沃洛达尔斯基桥时,用浮运法架设两跨各101米的无推力钢筋混凝土拱、梁组合体系桥。20世纪中叶至今公路桥和城市桥的大量兴建，新型桥的广泛采用，传统桥式施工方法

14、的改进，使桥梁工程取得新成就。由于特大跨公路桥造价高，为筹措建桥资金，在美国一向流行的收费桥制度在资本主义世界又风行一时，这就是对待建的特大桥组织相应机构，发行债券，借以取得建桥资金，并在桥建成后向过桥车辆和行人征收过桥费，以便在几十年内对债券还本付息；待债券还清后，便可免费过桥。在悬索桥方面如英国的福斯湾公路桥（跨度1006米）和塞文河桥（跨度 986.6米），法国的唐卡维尔桥（1959年，跨度610米）,葡萄牙的萨拉查桥（1966年，跨度1013米）都是采用这种方法建成的。第二次世界大战后，西德1948年在科隆多伊茨复建莱茵河桥，分跨是132.1+184.5+120.7米,车道宽度11.6

15、米，采用的实腹梁取铆焊并用的构造，用钢量为老桥的61，是节约钢材的第一例（老桥为自锚式链杆悬索桥）。1950年，正交异性钢桥面板开始在科布伦茨的内卡河桥使用，分跨是56+75+56米。这种桥面较轻,且能充当实腹梁上翼缘,1951年用于杜塞尔多夫诺伊斯莱茵河桥时,使钢实腹梁桥跨度达到206米；1974年巴西修建的瓜纳巴拉湾桥跨度达到300米。1955年,斜张桥首先在瑞典斯特伦松德（Str msund）建成，分跨是75+182.6+75米。1959年，联邦德国修建了塞韦林独塔斜张桥,其主跨达302米；现在的钢筋混凝土斜张桥和钢斜张桥跨度已分别达到440和404米。传统的悬索桥、钢拱桥和悬臂桁架梁桥

16、，也各有长跨记录（见桥梁工程）。预应力混凝土桥。早在1936年，德国曾在奥厄修建一座采用无粘结钢筋的预应力混凝土桥，主跨69米，但未取得预期成效。法国E.弗雷西内在深入研究预应力混凝土性能和张拉、 锚固工艺的基础上， 在第二次世界大战后缺乏木材和钢筋的条件下，于1946年在吕藏西（Luzancy） 用预应力钢筋将预制的混凝土梁段串连成整体，不用支架，只用临时塔索，在马恩河上建成跨度55米的双铰刚架桥；在19461950年，又按同样做法，在埃斯布利等地建成跨度74米的桥 5座。联邦德国于1950年在巴尔杜因施泰因（Balduinstein）的兰河修建主跨为62米的预应力混凝土桥，使用巴西在193

17、0年未取得成效的悬臂灌筑法取得成功。在1952年及1964年，联邦德国又采用此法建成沃尔姆斯和本多夫桥，其主跨分别达到114.2及208.0米。19621964年，法国在塞纳河上用悬臂拼装法建成分跨为34.8+61.4+34.8米的预应力混凝土桥并取得压缩工期的效果。1979年，联邦德国要在1948年所复建的科隆多伊茨莱茵河桥钢实腹梁旁边原预留复线桥位处,增建同样分跨和同样主要尺寸的连续梁,经方案比较,预应力混凝土梁的造价比钢梁造价低15%。至于预应力混凝土斜张桥，因受悬臂梁桥和钢斜张桥的启发，其构思在50年代已经成熟；出于其他原因，1962年才在委内瑞拉马拉开波湖上首次建成,主跨是235米。

18、目前这种桥的跨度已发展到 400米以上。钢筋混凝土拱桥，在采用无支架施工方面也取得了进展（见混凝土桥架设）中国桥梁工程的发展在有铁路（1876年）之前桥梁最早文献记载见于公元前13世纪，但均不详细。水经注记有春秋时晋国公平年间（公元前556前532年）曾在汾水上建木梁木柱桥。秦代（公元前221前200年）建都咸阳,西汉（公元前206公元24年）建都长安（今陕西西安），那时所修建的渭河桥、灞河桥等，在水经注、三辅黄图中都有确凿记载。这些桥屡毁屡建，多采用木梁木柱或木梁石柱桥式，当桥的跨度大于木材长度时，曾使用悬臂梁式桥及拱桥。按南北朝宋代沙州记记载,在安西到吐鲁番之间,羌人曾修建单跨悬臂梁桥，称

19、为“河厉”。其法是“两岸垒石作基陛，节节相次，大木纵横更相镇压，两边俱平，相去三丈。并大材以板横次之，施钩栏甚严饰”。如是多跨桥，则是在各桥墩上用大木纵横相叠，各向跨中伸出，再在伸出端之间用纵梁相连；为保持稳定，一般需在桥墩台纵横大木之上修建楼阁，用其重量压住悬臂的固端，如始建于南宋理宗宝祐六年（1258年）的湖南醴陵渌江桥。在拱式木桥中，宋代虹桥构造奇特。据渑水燕谈录等书，知其始建于宋明道中（10321033年）。在宋代名画清明上河图上绘有宋代汴京（今河南开封）的虹桥（见彩图）。其承重结构实际由两套多铰木拱各若干片相间排列，配以横木，以篾索扎成。其中一套多铰木拱拱骨包括长木3根,作梯形布置；

20、另套木拱拱骨包括长木2根，短木2根，作尖拱状布置。各木以端头彼此抵紧，形成铰接；一套拱骨的铰，恰好是在另一套拱骨长木中点之上；用蔑索将两套木拱夹着横木扎紧，于是，两套木拱就形成了稳定的超静定结构（图5）。根据画面，估计此桥实际跨度大约18.5米,桥上大车荷载约3吨。北宋之后，这一桥式传至浙江和福建等地。建于清嘉庆七年（1802年）的浙江云和梅漴木拱桥（图4）跨度为33.4米，至今仍保持原貌；其两套木拱的布置和宋代虹桥稍有不同（图5），宋代虹桥的横木是搁在两套木拱之间，而梅漴桥横木是置在每套木拱的铰接点处在河南新野安乐寨村1957年出土的东汉画像砖（图6）,刻有石拱桥图形，桥上有车马,桥下有两叶

21、扁舟,证明当时已经修造跨河石拱桥。在水经注穀水条,对晋太康三年（282年）所建成的旅人桥有这样的描述:“桥去洛阳宫六七里，悉用大石,下圆以通水，可受大舫过也。”隋开皇十五年至大业元年（595605年）,建成净跨37.02米、历1300多年而无恙的赵州桥。金明昌三年（1192年）建成位于今北京西南的卢沟桥，共11孔，跨度11.413.5米，桥栏上配有栩栩如生的大小石狮485个;13世纪来华的意大利人马可波罗，在游记中誉为世所罕见。北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间（17361795年）；玉带桥建于乾隆十五年（1750年）。前者的拱洞随桥面缓和的上下坡从桥中向两端逐渐收小；后者则以两端有反弯曲线

22、的玉石穹背高出绿丛。这两座桥都以同环境协调，使湖山增辉见称。在长江以南，从唐代以来曾修建不少以弧形板石及横向长条锁石结成拱圈的石拱桥，以及巨形石梁桥。弧板石拱桥自重较轻，对地基承压强度要求较低，能在软土地基上采用。拱圈内的板石和锁石在榫槽相接处能发生小量相对转动以适应基础沉降和温度变化；此外，拱上夯实的灰土能在拱圈变形时发生被动压力，提高拱的承载能力。福建长汀水东桥（南宋庆元时修建,即11951200年）、江苏苏州宝带桥（始建于唐元和十一至十四年，即816819年，在宋、明、清各代几度重修，现桥53孔，最大跨度6.95米）和浙江杭州拱宸桥（始建于明崇祯四年，即1631年，现桥中孔净跨15.8米

23、）都是板石拱桥。福建泉州万安桥也称洛阳桥（跨越洛阳江），是石梁桥,现长834米，47孔，建于宋嘉祐四年（1059年）。在建桥时先顺着桥的纵轴抛投大量块石，在水面下形成一条长堤,在石块上放养牡蛎，待蛎壳和块石相胶结,它就耐得住风浪。在这水下长堤上,用大条石纵横叠置（不用灰浆），形成桥墩，再架设石梁。福建漳州跨越柳营江的虎渡桥，建于南宋嘉熙元年（1237年），其所用的巨型条石尺寸达1.71.923.7米,重量将近200吨。虽有几孔遭到破坏，并在其上方增建钢筋混凝土梁桥，但桥下尚存有原条石。索桥。溜筒桥是一种比较原始的索桥，它是以木筒套在悬索上，从筒垂下两股皮绳及一横木；人骑横木，以手用力攀索，使筒

24、沿缆索移动，人就能跟着过去。灌县竹索桥,为宋太宗淳化元年（990年）所始建，清嘉庆八年（1803年）仿旧制重建，名安澜桥，桥长340米,分为8孔,最大跨度61米（竹索现已被换为钢丝索）。大渡河铁索桥建于清康熙四十五年（1706年）,净跨100米。此桥现作为革命文物保存。自有铁路到中华人民共和国成立之前（18761948年）1876年英商在上海私修淞沪铁路，是在中国有铁路和铁路桥的开端。清朝末期修建的较大的铁路钢桥可以京广（北京广州）铁路和津浦（天津浦口）铁路两座黄河桥为例。前者位于郑州以北，1905年建成，原桥总长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

25、的上承桁架梁52孔。桥墩由 8或10根底端各设一螺旋盘（直径1.20米）的钢管（直径350毫米）组成,凭人力将钢管旋入河底，入土深度只有1316米，所以，一遇洪汛，桥身就被冲歪，桥面横向水平变位曾达4050厘米，年年靠抛投大量片石于墩周进行抢险。到1949年,所投片石已超过30万米3。后者位于济南洛口，1912年建成,包括跨度91.5米简支桁架梁9孔和分跨为 128.1+164.7+128.1米的悬臂桁架梁一组，桥宽9.4米，净空可容双线，但承载能力不足,始终只能按单线行车。公路桥可以1909年建成的兰州黄河桥为例，该桥包括5孔跨度各45.9米的简支桁架梁。中华民国时期，1933年，在浦口南京

26、间的长江上建成铁路轮渡，沟通了以长江为界的南北铁路。1937年9月,杭州钱塘江桥（见彩图）的主体建成，并将铁路部分接通；10月，公路部分接通。同年7月抗日战争开始；8月，日本军侵犯上海；12月攻占南京、杭州等地。中国为了持久抗日的需要，经用上述轮渡及钱塘江桥将华北、华东的大量物资抢运到华中、华南等地。在1941年,中国的抗日战争处于艰难时期,湘桂（湖南-广西）铁路通车到柳州之东，黔桂（贵州-广西）铁路亟待从柳州向西修建，在水泥和钢材短缺的情况下,曾用旧钢轨修建排架和塔架,还将跨度原为1013米的旧钢板梁制成跨度为30米的双柱式桁架梁的上弦，桁架下弦及竖杆均以旧钢轨改制,建成了一座长达582米而

27、构造特殊的柳江铁路桥（该桥在1944年11月炸毁）。中华人民共和国成立以后在国民经济恢复时期和第一个五年计划期间，迅速修复并加固了许多旧桥，也新建成不少重要大桥，其中包括跨越长江的武汉长江桥，它使中国的南北铁路网连接起来。1958年后，大跨公路桥也逐步提上日程,新技术得到推广。至今在长江上,除修建了四川白沙坨铁路桥外，又修建了两座公铁两用桥（南京长江桥和枝城长江桥）和两座公路桥（四川重庆和泸州预应力混凝土桥）。在黄河上，铁路桥增至14座（京广铁路郑州桥已建成双线71孔40米简支钢板梁新桥，原桥改为公路桥），公路桥增至16座，另有公铁两用桥一座（甘肃靖远）。现以桁架梁桥为主。铁路桥跨度不大于80

28、米者，一般按桥梁标准设计建造。跨度不大于 160米者，一般用全悬臂法架设；跨度为176米和192米者，则采用悬臂拼装并在跨中合龙的方法架设。60年代以来，栓焊结构（指杆件或构件在工厂焊接制造，在工地采用高强度螺栓拼接的结构）采用颇多。例如，成（都）昆（明）铁路跨度112米的拱、梁组合体系桥（迎水河、安宁河1号、拉旧等桥）,陕西安康跨度为176米的汉江斜腿刚架铁路桥（见彩图）,京山（北京山海关）铁路跨度为3144米的永定新河连续桁架梁桥等。混凝土桥。钢筋混凝土简支梁在小跨度桥中使用较早，预应力混凝土简支梁的应用是从1956年开始（当年所建的陇海铁路新沂河桥使用跨度为23.8米的梁，北京至周口店的

29、公路桥使用跨度为20米的梁）。1965年建成的河南汤阴五陵卫河窄轨铁路桥（分跨是25+50+25米）和江苏盐河公路桥（分跨是16.5+33.0+16.5米），都是T形刚构预应力混凝土桥,且都采用悬臂拼装法施工。当前我国较大跨度的钢筋和预应力混凝土桥有：四川重庆长江公路桥，为挂孔式T构，主跨174米；湖北沙洋汉江桥，跨度111米，湖南常德沅江桥，跨度120米，两者均为公路连续梁桥；山东济南黄河斜张桥，跨度220米,广西来宾红水河桥，跨度96米，前者为公路桥，后者为铁路斜张桥；四川渡口宝鼎公路拱桥跨度170米,丰（台）沙（城）铁路二线永定河7号桥，跨度150米。双曲拱桥（见拱桥）在1964年开始建于江苏无锡，其第一孔的跨度为9米，这种桥节省钢材，并不必使用大型起吊设备,因而迅速得到推广,其最大跨度曾达150米（河南嵩县前河桥）。石拱桥。公路石拱桥跨度记录为 116米（1971年，四川丰都九溪沟桥