桥梁建设与环境协调..
桥梁工程的材料选择
建桥材料方面,以高强、轻质、低成本为选 择的主要依据,近期仍以发展传统的钢材和 混凝土为主,提高其强度和耐久性。对于建 筑钢材的脆断机理、初始几何缺陷等,以及 混凝土材料的非弹性问题(收缩徐变以及疲劳 等),将继续作充分的研究,使能正确控制结 构的受力和变形。至于碳纤维塑料等在桥梁 上的广泛应用,还必须在降低成本以后才有 可能。
我国桥梁建设工程的现状
“八五”以来,我国公路建设事业踏入高速发展阶段, “80年代是中国桥梁的崛起期,90 年代是中国桥梁的腾飞 期,中国桥梁建设从此开始了黄金时代。”纵观南浦大桥、 苏通大桥、汕头大桥、润扬大桥等一系列高技术建设成果, 都预示着我国的桥梁建设规模和发展速度进入了世界桥梁大 国之列。在桥梁建设的已有成就基础上,新型建筑材料的研 发成功也为桥梁建设提供极大的推动力。传统笨重、易损的 建筑材料已被新型高分子聚合材料所代替。高科技产生的新 型建筑材料已为我国乃至世界桥梁建设指明了新的发展道路。 交通系统在总结一系列交通基础设施建设管理经验的基础山, 积极主动的学习和借鉴国内相关行业和国际先进建设管理经 验,在建立健全基础设施建设管理体制的同时,积极引入市 场竞争机制,并试行了招标投标制、工程监理制、项目法人 制和合同管理制等,逐步形成了一套相对完善的适应市场经 济环境的建设管理体制。
杭州曹公桥 浙 江 绍 兴 八 字 桥
近 代
18世纪铁的生产和铸造,为桥梁提供了新的 建造材料。但铸铁抗冲击性能差,抗拉性能也低, 易断裂,并非良好的造桥材料。19世纪50年代 以后,随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发 展,钢材成为重要的造桥材料。钢的抗拉强度 大,抗冲击性能好,尤其是19世纪70年代出现 钢板和矩形轧制断面钢材,为桥梁的部件在厂 内组装创造了条件,使钢材应用日益广泛。 18世纪初,发明了用石灰、粘土、赤铁矿 混合煅烧而成的水泥。19世纪50年代,开始采 用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差 的缺点。此后,于19世纪70年代建成了钢筋混 凝土桥。
桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发 展可分为古代、近代和现代三个时期。
古 代
人类在原始时代,跨越水道和峡谷, 是利用自然倒下来的树木,自然形成 的石梁或石拱,溪涧突出的石块,谷 岸生长的藤萝等。 古代桥梁在17世纪以前,一般是 用木、石材料建造的,并按建桥材料 把桥分为石桥和木桥。
我国桥梁建设现存问题
1、桥梁建筑工程质量得不到保证,存在安全隐患
我国桥梁建设日新月异,建设水平普遍提高,但存在地区、单位的不平衡性和差异性。总体水平同世界 领先国家相比仍存在一定的差距,主要表现在材料、工艺技术创新上。建筑施工周期短,低标价中标, 竞争和创新激励机制不强,设计片面追求单项技术指标,技术深入研究和优化比较不足,桥型结构平庸、 模式化,经济指标差以及施工分工、转包,技术投入不足,导致桥梁施工质量得不到保证。在具体实施 过程中缺少了对桥梁安全耐久性、预应力混泥土桥梁的裂缝问题、斜拉桥的拉索、钢桥的桥面铺装和钢 结构的反腐等问题的思考,给桥梁的持续使用带来了安全隐患。
3、缺乏科学的管理维护与监督控制
除了前期的桥梁设计与施工存在问题外,我国还存在一个非常严重的问题——缺乏后续的管理维护和监 督控制,重建设轻管理的现象十分严重和普遍,这给桥梁建筑事业的发展形成了较大的阻碍。桥梁工程 的后续检查、养护管理、养护质量体系、养护质量控制体系以及质量评价体系都缺乏科学性和完整性。 这些缺陷导致我国桥梁在使用过程中出现预期使用年限不满、工程质量事故频发等现象,不仅给人民的 生命财产和国家造成了巨大的损失,还造成了不良的社会影响。
近代桥梁建造,促进了桥梁科学理论的兴起和发展。1857年 由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上, 提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁 的理论也建立起来。桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的 分析方法)也得到解决。19世纪70年代后经德国人K.库尔曼、英 国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力,结构力学获得很大 的发展,能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析。 这些理论的发展,推动了桁架、连续梁和悬臂梁的发展。19世 纪末,弹性拱理论已较完善,促进了拱桥发展。20世纪20年代 土力学的兴起,推动了桥梁基础的理论研究。
赵 州 桥
木桥 早期木桥多为梁桥,如秦代在渭水上建
的渭桥,即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大, 伸臂木桥可以加大跨径。中国 3世纪在甘肃安 西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥,“长 一百五十步”。公元405~418年在甘肃临夏 附近河宽达40丈处建悬臂木桥,桥高达50丈。 八字撑木桥和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。 16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。
石桥 石桥的主要形式是石拱桥。据考证,中国早在东汉时期就出现石拱
桥,如出土的东汉画像砖,刻有拱桥图形。现在尚存的赵州桥(又名安济 桥),建于公元605~617年,净跨径为37米,首创在主拱圈上加小腹拱的 空腹式(敞肩式)拱。 石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥, 建于汉代,距今已有2000多年。公元11~12世纪南宋州地区先后建造了几 十座较大型石梁桥,其中有洛阳 桥、安平桥。安平桥(五里桥)原 长2500米,362孔,现长2070米, 332孔。英国达特穆尔现存的石 板桥,有的已有2000多年。
桥梁工程的设计
在桥梁勘察设计方面,随着交通事业的迅速发展, 大跨度或复杂的桥型将不断涌现。高速公路的发展, 对桥梁设计亦将提出新的要求。在桥式方案设计中, 将有可能利用结构优化设计理论,借助电子计算机 选出最佳方案。 在结构设计计算中,采用空间理论来分析桥梁整 体受力已成为可能;以概率统计理论为基础的极限 状态设计理论,将进一步反映在桥涵设计规范中, 使桥梁设计的安全度得到科学合理的保证。桥梁美 学作为时代、民族的文化在某些方面的反映,将愈 来愈受到人们的重视:桥梁的面貌将蔚为大观。
工程建设与环境协调
结课报告
桥梁建设 与 环境协调
桥梁基本知识 桥梁建设
案例分析
桥梁
杭 州 湾 跨 海 大 桥
伦 敦 塔 桥
供铁路、道路、渠 道、管线等跨越河流、 山谷或其他交通线使 用的建筑物诸道桥梁。 --《资治通鉴·唐 纪》
桥梁指的是为道路跨越天 然或人工障碍物而修建的建 筑物。
天津大沽桥
桥梁一般由五大部件和 五小部件组成,五大部件是 指桥构 安全的保证.包括(1)桥跨 结构(或称桥孔结构.上部 结构)、(2)支座系统、(3) 桥墩、(4)桥台、(5)墩台 基础.五小部件是指直接与 桥梁服务功能有关的部件, 过去称为桥面构造.包括 (1)桥面铺装、(2)防排水 系统、(3)栏杆、(4)伸缩 缝、(5)灯光照明.
2、结构设计美学与创新无法适应新时代要求
设计师桥梁建设的先决工作,它将决定整个桥梁工程的一切后续工作以及使用。我国桥梁建设速度和规 模取得惊人发展的同时,对于其美感以及存在意义的反思与讨论也日益成为我们关注的焦点。桥梁往往 作为一个城市的标志存在,再强调人文和谐社会建设的今天,它将不再仅代表一种交通基础设施建设, 更是一种文化的传播媒介。但现实中,很多桥梁的设计只是建筑师一手操办,忽视所建地的文化底蕴, 将他人的创作生搬硬套,完全掩盖了桥梁的城市文化传播效能。
桥梁工程的技术发展
在技术方面,只是凭经验修桥,曾使19世纪80~90年代的许多 铁路桥发生重大事故;从这时起,正在发展中的结构力学理论 得到了重视,而在它的静力分析理论完全确立并广泛普及之后, 桥梁因强度不足而造成的事故明显大为减少。 二十世纪以来,公路交通有很大发展。在内陆,需要在更 多的河流、峡谷之上建桥。在城市中,以及在各种交通线路相 交处,需要建造立交桥。在沿海,既需在大船通航的河口、海 湾、海峡修建特大跨度桥梁,又需在某些海岛与大陆之间修建 长桥。 桥梁需要大量修建,而人力、物力、财力有限;于是,不 断提高技术水平,引用新材料、新工艺、新桥式,对结构行为 进行更精确的数值分析,采用更精确的结构试验进行验证,以 使桥梁建设的经济效益不断提高,已成为时代的要求。 桥梁工程学主要研究桥渡设计,包括选择桥址,决定桥梁 孔径,考虑通航和线路要求以确定桥面高程,考虑基底不受冲 刷或冻胀以确定基础埋置深度,设计导流建筑物等;桥式方案 设计;桥梁结构设计;桥梁施工;桥梁检定;桥梁试验;桥梁 养护等方面。
桥梁分类
按用途
公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、 过水桥。 按跨径大小和多跨总长 小桥、中桥、大桥、特大桥。 按结构 梁式桥,拱桥,钢架桥,缆索承重桥(斜拉桥和 悬索桥)四种基本体系,此外还有组合体系 按行车道位置 上承式桥、中承式桥、下承式桥 。 按使用年限 永久性桥、半永久性桥、临时桥 。 按材料类型 木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢 桥。
近代桥梁按建桥材料划分,除木桥、石桥外,还有铁桥、钢 桥、钢筋混凝土桥。
现 代
20世纪30年代,预应力混凝土和高强度 钢材相继出现,材料塑性理论和极限理论 的研究,桥梁振动的研究和空气动力学的 研究,以及土力学的研究等获得了重大进 展。从而,为节约桥梁建筑材料,减轻桥重, 预计基础下沉深度和确定其承载力提供了 科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为 预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢 桥。
二次世界大战后,随着强度高、韧性好、 抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现,以及用焊 接平钢板和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高 强的正交异性板桥面的出现,高强度螺栓的应用 等,钢桥有很大发展。 钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型, 以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型, 在大、中跨径的桥梁上广泛运用。1951年联邦德 国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥,是一座正交异 性板桥面箱形梁,跨径206米。1957年联邦德国建 成的杜塞尔多夫北桥,是座6孔72米钢板梁结交梁 桥。
钢桥
杜塞尔多夫至诺伊斯桥
扬州五亭桥
中国名桥
程阳风雨桥
卢沟桥 赵州桥
颐和园玉带桥
潮州广济桥 晋江安平桥 泸定铁索桥