橋梁工程文獻綜述

1、摘要：本文從橋梁工程的定義出發(fā)，對橋梁工程做了基本的定界，接著介紹了橋梁的基本組成、橋梁的分類以及特點，隨后，闡述了橋梁學科的歷史發(fā)展以及規(guī)律，正是因為在歷史的發(fā)展中我們不斷總結(jié)和反思，才更好的推動了橋梁工程突飛猛進的發(fā)展。從歷史過過渡到當下，進而引出了當下的一些橋梁學科的前沿問題，為后面對橋梁工程未來的展望奠定了基礎(chǔ)。最后，對橋梁工程未來的發(fā)展方向做出了分析。關(guān)鍵詞：組成；分類；歷史，前沿；未來引言：本篇文獻綜述的論述主題是橋梁工程，緊緊圍繞橋梁工程來展開本文。橋梁工程指橋梁勘測、設(shè)計、施工、養(yǎng)護和檢定等的工作過程，以及研究這一過程的科學和工程技術(shù)，它是土木工程中屬于結(jié)構(gòu)工程的的一個分支。橋

2、梁工程學的發(fā)展主要取決于交通運輸對它的需要。我們在生活中橋梁處處可見，由此可看出橋梁在生產(chǎn)生活中的重要性，通過歷史發(fā)展我們也可以了解到橋梁在文化，經(jīng)濟，軍事每一個方面都有著重大的影響，橋梁隨著時間的推移在不斷的改變，但卻歷久彌新。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)濟，社會，文化水平的提高，橋梁建筑的需求越來越高。經(jīng)過幾十年的努力，我國的橋梁工程無論在建設(shè)規(guī)模上，還是在科技水平上，都取得令世界矚目的成就?，F(xiàn)代建筑的價值源于創(chuàng)新精神，橋梁工程也不例外。作為一名工科學子，我們要克服因循守舊，不思進取的風氣，敢于質(zhì)疑傳統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)形式、施工方法、設(shè)計理念和設(shè)計方法上創(chuàng)新，對更高科技、更高質(zhì)量、更環(huán)保的工程技術(shù)的追求

3、步履不停。正文：11”橋梁的基本組成橋梁的組成與橋梁的結(jié)構(gòu)體系有關(guān)。常見的橋梁組一般由上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)兩部分組成。在橋跨和墩臺之間還設(shè)有支座，用于連接和傳力。除此之外，還有路堤、擋墻、護坡、導流堤、檢查設(shè)備、臺階扶梯以及導航裝置等附屬設(shè)施。1.1 上部結(jié)構(gòu)橋梁位于支座以上的部分稱為上部結(jié)構(gòu)，它包括橋跨（也叫承重結(jié)構(gòu)）和橋面。橋跨是橋梁中直接承受橋上交通荷載并架空的結(jié)構(gòu)部分；橋面是承重結(jié)構(gòu)以上的各部分（指公路橋的行車道鋪裝，鐵路橋的道碎，枕木，鋼軌，排水防水系統(tǒng)，人行道，安全帶，路緣石，欄桿，照明或電力裝置，伸縮縫等）。1.2 下部結(jié)構(gòu)橋梁位于支座以下部分稱為下部結(jié)構(gòu)，也叫支承結(jié)構(gòu)。它包括橋墩

4、，橋臺以及墩臺的基礎(chǔ)，基礎(chǔ)位于墩臺的最下部分，承受墩臺傳遞的全部荷載（包括交通荷載和結(jié)構(gòu)自重）并將其傳遞給地基的結(jié)構(gòu)物。地基是承受由基礎(chǔ)傳遞的荷載而產(chǎn)生變形的各個土層（包括巖層）。1.3 正橋與引橋橋梁跨越主要障礙物（或通航河道）的結(jié)構(gòu)稱為正橋；連接正橋和路堤的橋梁區(qū)段稱為引橋。正橋跨度大，基礎(chǔ)深，是整個橋梁工程的重點；引橋一般跨度較小，基礎(chǔ)較淺；在正橋和引橋的分界處，有時還會設(shè)置橋頭建筑一一橋頭堡。1.4 跨度跨度也叫跨徑，是表現(xiàn)橋梁技術(shù)水平的重要指標，它表示橋梁的跨越能力。多跨橋梁的最大跨度稱為主跨。橋跨結(jié)構(gòu)兩支座間的距離L1稱為計算跨徑，用于結(jié)構(gòu)分析計算；設(shè)計洪水位線上兩相鄰墩臺間的水平

5、凈距L0稱為橋梁凈跨徑，各孔凈跨徑之和稱為總跨徑，它反映的是卡橋梁的泄洪能力。1.5 橋梁全長公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTGD60-2004）規(guī)定：有橋臺的橋梁為兩岸橋臺側(cè)墻或八字墻尾端間的距離；無橋臺的橋梁為橋面系長度。1.6 橋下凈空高度設(shè)計洪水位或設(shè)計通航水位與橋跨結(jié)構(gòu)最下緣的高差H稱為橋下凈空高度，應大于通航或排水要求的最小數(shù)值01.7 建筑高度橋面到橋跨結(jié)構(gòu)最下緣的高差h稱為橋梁的建筑高度。其數(shù)值應小于在橋梁定線中所要求的容許建筑高度。2.橋梁的分類及特點橋梁有許多分類方式，人們通常根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)形式、所用材料、所跨越的障礙以及其用途、跨徑大小等對橋梁進行分類。2.1 根據(jù)橋梁單孔跨徑

6、大小和多跨總長的不同，橋梁可分為；小橋、中橋、大橋、特大橋。2.2 根據(jù)橋面在橋跨結(jié)構(gòu)中的位置，橋梁可分為：上承式橋、中承式橋、下承式橋。（橋面布置在橋跨結(jié)構(gòu)上面為上承式橋，布置在中間為中承式橋，布置在下面為下承式橋。2.3 根據(jù)承重構(gòu)件受力情況，橋梁可分：為梁橋、板橋、拱橋、鋼結(jié)構(gòu)橋、吊橋、組合體系橋。2.4 根據(jù)使用年限，橋梁可分為：永久性橋、半永久性橋、臨時橋。2.5 根據(jù)橋梁主跨結(jié)構(gòu)所用材料類型，橋梁可分為：木橋、燈工橋、鋼橋、鋼筋混凝土橋、預應力混凝土橋和鋼-混凝土組合橋。2.6 根據(jù)橋梁的用途，橋梁可分為：公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、人行橋、農(nóng)用橋以及管道橋等。2.7 根據(jù)橋梁的平

7、面形狀，橋梁可分為：直橋、斜橋、彎橋。2.8 根據(jù)橋梁所跨越的障礙物，橋梁可分為：跨河橋、跨谷橋、跨線橋、地道橋、立交橋以及旱橋等。3.橋梁學科的發(fā)展歷史及規(guī)律3.1 距今約三千年時，我國已掌握架設(shè)大型浮橋的技術(shù)，在寬闊的渭河上架設(shè)浮橋。至18世紀前，橋梁建筑大都以石料、鐵、木材為主要的建材，其中以趙州橋和大渡河鐵索橋為典型代表，體現(xiàn)了古代中國橋梁的偉大成就。趙州橋原名安濟橋，建于隋代，橋全長約50.82米，拱矢高7.23米，是我國現(xiàn)存的石拱橋中最古老并為當時跨徑最大的石拱橋，且是世界橋梁史上敞肩拱的首創(chuàng)。瀘定橋建于清康熙年間，水平跨度100米，橋梁寬度2.9米，跨度超越了19世紀歐洲和北美所

8、建造的第一批這種類型的鐵橋，且在250年后的今天仍在使用中。3.2 18世紀以后，歐洲進入工業(yè)社會，開始進行大規(guī)模的鐵路橋梁建設(shè)，這是現(xiàn)代橋梁的開端。19世紀，波特蘭水泥、現(xiàn)代鋼材在歐洲出現(xiàn)，土木工程實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，橋梁結(jié)構(gòu)形式及規(guī)模有了突破，混凝土橋和鋼橋的發(fā)展獲得了空前的發(fā)展。迄今，以美國布魯克林懸索橋及英國福斯懸臂桁，架橋為標志的橋梁建筑仍散發(fā)著西方工業(yè)文明的氣息。其中，福斯鐵路橋建于1890年，是跨越福斯灣海峽上的第一座橋梁，結(jié)構(gòu)體系新穎，采用“紡錘型”桁架形式，施工歷時七年，動用了四千多名工人，高空施工犧牲98人，并造成了數(shù)百名人員傷殘。3.3 20世紀初，預應力混凝土研制成功，開始

9、了預應力混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的時代，結(jié)構(gòu)開始向大跨度結(jié)構(gòu)發(fā)展。30年代起世界上掀起了建設(shè)大跨懸索橋的高峰，50年代斜拉橋結(jié)構(gòu)得以初現(xiàn)光芒并很快波及世界橋梁工程界。60年代日本、丹麥開辟了興建跨海工程的先河。80年代初，我國迎來了改革開放的新時期，加快了基礎(chǔ)建設(shè)的步伐。特別是近十年，我國建成了代表當今世界橋梁最高發(fā)展水平的一大批斜拉橋和懸索橋，從此確定了中國在世界橋梁工程界的地位。2008年我國建成的跨徑1088m的蘇通大橋是當今世界跨度最大的斜拉橋，創(chuàng)造了最大跨度、最深基礎(chǔ)、最高橋塔、最長拉索四項世界之最；2009年建成的西堪門大橋主跨1650米，是目前世界上跨度。第二的懸索橋，且是世界上最大跨度的

10、鋼箱梁懸索橋。3.4 步入新世紀，以碳纖維為代表的高級復合材料、光纖傳感技術(shù)、智能化施工等新技術(shù)正逐步滲透到橋梁工程領(lǐng)域之中，各種組合結(jié)構(gòu)、輕型結(jié)構(gòu)異軍突起。從橋梁發(fā)展的歷史過程可以看出，橋梁從3000年前發(fā)展到今天，始終與新材料和新技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。目前，橋梁工程學科已發(fā)展成為融理論分析、設(shè)計、施工控制及管理于一體的系統(tǒng)性學科。由于科技的進步，一些相關(guān)的學科也滲透到橋梁工程領(lǐng)域中，發(fā)展了新的分支學科，如橋梁抗風、抗震、橋梁CAD橋梁的施工控制以及橋梁檢測技術(shù)等等。止匕外，橋梁學科與建筑、藝術(shù)、材料、電氣化等學科的交叉發(fā)展也愈來愈多回顧橋梁工程的發(fā)展歷程，我們?yōu)樽鎳跇蛄航ㄔO(shè)中的進步和成就而

11、驕傲，同時作為新世紀的橋梁工作者，我們更應該清醒地認識到我國的橋梁學科體系尚待充實與完善，我國的橋梁建設(shè)水平還需要加大科學研究與技術(shù)創(chuàng)新。建造偉大的橋梁充滿挑戰(zhàn)性。建造優(yōu)美的橋梁是展現(xiàn)最新科技的最佳場所，也充滿了與自然環(huán)境斗爭及與人類自己斗爭的艱辛，這就需要我們一代又一代的橋梁工作者前仆后繼，不懈努力。我期待能為祖國的基礎(chǔ)建設(shè)做出自己的一點點貢獻。4.橋梁學科的前沿問題4.1跨海大橋的建設(shè)跨海大橋是橋梁工程中最具有挑戰(zhàn)性的工程?？绾４髽蛲缍却螅陨斫Y(jié)構(gòu)受力性能復雜，同時復雜的自然環(huán)境給施工帶來許多限制和難題。但跨海大橋的修建對于改善橋兩端地區(qū)的交通狀況具有極其重要的戰(zhàn)略意義，同時能夠極大地

12、帶動附近區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展，因此不少國家從上世紀六十年代開始陸續(xù)修建跨海大橋，以便將本國的領(lǐng)土乃至世界五大洲連接起來，形成一個世界范圍內(nèi)的交通網(wǎng)。其中，以美國1937年建成的金門大橋（和日本1998年建成的日本明石海峽橋最為著名。盡管目前橋梁建造技術(shù)有了極大地發(fā)展，但是在跨海大橋的建設(shè)中，仍存在如何確定最佳橋位、突破現(xiàn)有的測量手段、抵抗海水侵蝕提高耐久性、深水基礎(chǔ)的施工以及海上施工機械的研發(fā)等大量尚待解決的問題。4.2橋梁動力學問題的研究橋梁動力學問題主要包括橋梁抗風、橋梁抗震和車振效應這三個方面，這三個方面的研究目前都很活躍，處在學科研究的前沿。人們對橋梁抗風問題的研究始于1940年美國華盛頓州

13、新建的塔科馬橋（Tacoma毀于暴風，至此人們才發(fā)現(xiàn)風振對大跨度橋梁的影響，掀開了有關(guān)橋梁抗風理論研究的序幕。多年來，關(guān)于橋梁對風致振動響應的分類，已經(jīng)取得較為一致的認識，目前的研究主要集中在動力失穩(wěn)（主要是顫振）和紊流響應（抖振）方面。橋梁抗震領(lǐng)域，如何尋求有效的手段來抵抗地震對橋梁的破壞，是目前研究的主要方向。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計的方法正從傳統(tǒng)的強度理論向延性抗震理論過渡，以期能解決地震中常出現(xiàn)的落梁、基礎(chǔ)破壞等現(xiàn)象。自上世紀60年代起，隔震、減震方面的研究日趨活躍，減隔震裝置的研究也成為研究的熱點。列車在通過橋梁時將引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，而橋梁的振動又反過來會影響車輛的振動，這種相互作用、相互影響

14、的問題就是車輛與橋梁之間振動耦合的問題。同時，軌道不平順也影響到車一橋的振動，形成列車一軌道一橋梁的大系統(tǒng)動力相互作用問題。一百多年來關(guān)于列車一橋梁振動的研究表明了車橋振動這一問題的復雜性與困難性。尤其目前我國正在進行高速鐵路的大規(guī)模建設(shè)，高速鐵路列車時速高達350km/h,它引起橋梁振動的主要因素和振動機理與中低速情況有很大差別，因此，橋梁設(shè)計除采用靜態(tài)計算外，還須進行車-線-橋耦合振動分析，以保證在高速行車下司機和旅客的安全性和舒適性。4.3舊橋的加固橋梁設(shè)計有設(shè)計基準期，也就是說所有的橋梁都有一定的壽命，因此橋梁的維修、養(yǎng)護和加固是橋梁學科里不可或缺的一部分。既有橋梁維修加固的核心問題是

15、對現(xiàn)有橋梁的力學性能的評估。其研究內(nèi)容包括對橋梁剩余壽命的評估、對橋梁損傷程度的評估、對橋梁承載能力的評估和加固方法的確定。4. 4橋梁的智能化施工為了確保橋梁在施工過程中結(jié)構(gòu)受力和變形始終處于安全范圍，且成橋后橋梁的線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計要求，在橋梁施工過程中必須進行嚴格的施工控制。目前世界橋梁正在向更大的跨度挑戰(zhàn)，為了確保這些巨型結(jié)構(gòu)的安全，研究開發(fā)一種智能化的施工控制系統(tǒng)有著極其重要的社會意義和良好的市場前景。目前國內(nèi)外許多研究機構(gòu)都在進行該技術(shù)的研究，主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)高速采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)雙向傳輸系統(tǒng)、智能參數(shù)識別系統(tǒng)與計算分析與決策控制系統(tǒng)等方面，以實現(xiàn)橋梁施工控制的高精度、高智能與高效

16、率。7 .9橋梁工程未來的發(fā)展方向7.1 大跨度橋梁向更長、更大、更柔的方向發(fā)展研究大跨度橋梁在氣動、地震和行車動力的作用下，結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，將截面做成適應氣動要求的各種流線型加勁梁，增大特大跨度橋梁的剛度；采用以斜攬為主的空間網(wǎng)狀承重體系；采用懸索加斜拉的混合體系；采用輕型而剛度大的符合材料做加勁梁，采用自重輕、強度高的碳纖維材料做主纜。7.2 新材料的開放發(fā)和應用新材料應具有高強、高彈膜、輕質(zhì)的特點，研究超高強硅煙盒聚合物混凝土、高強雙相鋼絲鋼纖維增強混凝土、纖維塑料等一系列材料取代目前橋梁工程用的鋼和混凝土。7.3 在設(shè)計階段采用高度發(fā)展的計算機輔助手段進行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，

17、運用智能化的制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPSffi遙感技術(shù)控制橋梁施工。7.4 大型深水基礎(chǔ)工程目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過100米深?；A(chǔ)工程，下一步需要進行100'300米的深?；A(chǔ)的實踐。7.5 橋梁的安全性橋梁建成交付使用后，將通過自動檢測和管理系統(tǒng)保證橋梁的安全和正常運行，一旦發(fā)生故障或損傷，將自動報告損傷部位和養(yǎng)護對策。7.6 重視橋梁美學以及環(huán)境保護橋梁是人類最杰出的建筑之一，聞名遐邇的美國舊金山金門大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國上海楊浦大橋和南京長江二橋、中國香港青馬大橋，這些著名的大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，稱為陸地、江河、海洋和天空的景觀，稱為城市標志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學和景觀設(shè)計，重視環(huán)境保護，達到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。8 .參考文獻1土木工程概論，主編楊春峰，夏棟舟，中國建材工業(yè)出版社2土木工程概論，主編楊春峰，夏棟舟，中國建材工業(yè)出版社3橋梁工程的發(fā)展歷史回