钢桥概述

钢桥概述※中国桥梁的发展※中国钢桥的发展※钢桥的分类※钢桥实例赏析桥梁的发展•我国桥梁的发展引言回顾旧中国的桥梁，长江是天堑，黄河上的三座桥梁：津浦铁路济南铁路桥，京汉铁路郑州铁路桥和兰州市黄河桥以及上海、天津、广州等大城市中的一些桥梁也无一不是由洋商承建的。我们唯一能引以自豪的是由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。该桥由他带领一批留学生自行设计和监造，但实际施工仍由丹麦康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程，上部结构钢梁则由英商道门朗公司承包制造和安装。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。（当时水平最高的中国桥梁工程队伍当推由赵祖康先生领导的上海市工务局，他们在解放前已设计建造了几座跨苏州河的钢筋混凝土悬臂梁桥，至今仍发挥作用。这支队伍也是解放初期我国桥梁建设的重要技术力量，后来组建成上海市政工程设计院。）一、向苏联学习，建设跨江大桥•1952年政府决定建设第一座长江大桥——武汉长江大桥，使天堑变通途。为此设立了铁道部大桥工程局和铁道部科学研究院，全面学习研究苏联在钢桥疲劳、焊接、振动，桥梁上下结构设计、制造和施工等方面的技术。同期于1956年首先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，这是重要的一步。•1957年建成的武汉长江大桥采用了当时苏联最新的管柱基础技术，上部结构钢桁架采用胎具组拼、机器样板钻孔的新技术。它是50年代中国桥梁的一座里程碑，为中国现代桥梁工程技术和南京长江大桥的兴建以及桥梁深水基础工程的发展奠定了基础。•1964年建成的南宁邕江大桥是我国第一座按苏联闭口薄壁构件理论设计的主跨55米的钢筋混凝土悬臂箱梁桥。•50年代预应力砼简支梁桥的实现，使中国桥梁界初步具备了高强钢丝，预应力锚具，管道灌浆，张拉千斤顶等有关的材料、设备和施工工艺。•我国桥梁的发展三、“文革”时代的圬工拱桥•50～60年代的国情使交通建设陷入了困境。圬工拱桥成为修建大跨度公路桥梁的首选桥型。•1959年建成的湖南黄虎港桥，主跨50米，是当时跨度最大的石拱桥，首次用苏联夹木板拱架技术施工；采用钢拱架施工的洛阳龙门桥，主跨90米，1961年建成；主跨112.5米的云南长虹桥，主跨116米的丰都九溪沟桥，使我国的石拱桥技术达到了新的高度。•由民间建造的拱桥——双曲拱桥（60年代诞生于江南无锡），是农村小跨轻载桥的合理桥型，被称为“革命桥”，强行推广，但自身特点使它难以适应大跨度和重载以及软土地基条件，若干年后出现了不少病害。但在地质较好的地区建造的一些双曲拱桥使用较久。•为了克服双曲拱桥的弱点，同济大学创造了一种新型桁架拱桥，交通部科学研究院创建了钢架拱的新桥型，在中小跨径桥梁中得到广泛应用。•我国桥梁的发展四、八十年代中国桥梁技术开始崛起60年代已传入中国的现代斜拉桥的信息在70年代初于四川、上海和山东同时开始修建实验桥，四川云阳汤溪河桥于1975年首先建成，主跨为75.84米，采用钢芯缆索制成斜拉索。1980年建成的四川三台涪江桥，主跨128米，斜拉索采用24Φ5高强钢丝，外涂沥青后缠包玻璃丝布，再用三层环氧树脂缠绕三层玻璃丝布防腐（早期防腐系统）。1982年，上海泖港桥和济南黄河桥相继建成，前者的拉索防腐同上，至今仍使用，后者改用铅皮套管压注水泥浆工艺，15年后防腐失效而换索。此后拉索的防腐系统改用PE管压浆工艺，其中广州海印桥的拉索于1997年发生断索事故，因为管道压浆工艺未能保证拉索顶部的饱满，造成拉索锈断，被迫在使用12年后全面换索；而东营黄河桥（首次采用钢塔和钢桥面），采用日本的热挤PE护套成品拉索无破坏。第一座跨越黄浦江的主跨423米的上海南浦大桥（结合梁）建成，同时带动了我国预应力工艺和拉索的生产。柳州OVM锚具，成为国内预应力锚具的主流；浦江缆索厂研制的PE热挤护套成品拉索也广泛使用。•我国桥梁的发展四、八十年代中国桥梁技术开始崛起（续）预应力混凝土梁桥也取得长足进步。1984年建成主跨111米的湖北沙洋汉江桥和广东顺德容奇桥（3孔90米），前者用挂蓝悬浇施工，后者用500T浮吊预制组拼而成；1985年建成松花江大桥（7孔90米），1986年建成主跨达120米的湖南常德沅水桥。1988年，广东省同时建成了采用悬臂拼装施工的七孔110米江门外海桥，和主跨达180米的预应力混凝土连续刚构桥——番禺洛溪桥。这两座桥代表了80年代我国梁式桥的最高水平。80年代，拱桥出现了两种新型的结构——钢管混凝土拱及无风撑的下承式系杆拱桥。前者以四川旺苍东河桥（主跨115米）和广东高明桥（2×100米中承式拱）为代表；后者则以芜湖元泽桥（主跨75米）和广东惠州水门大桥（三跨40+60+40米）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。最后，还应当提到1982年建成的陕西安康汉江斜腿钢架桥，主跨176米的这座铁路钢桥是迄今世界同类桥梁跨度之冠。总之，整个80年代，中国的桥梁技术取得了突飞猛进的发展。为九十年代更加辉煌的成就奠定了精神和物质基础。五、九十年代中国走向世界桥梁强国之列•上海杨浦大桥是第一次攀登。主跨602米的结合梁斜拉桥1994年建成时居世界斜拉桥跨度之首，现名列第三。是中国桥梁的又一里程碑。•第二次攀登开始于汕头海湾大桥，是中国第一座现代意义上的悬索桥。主跨虽仅452米，但采用混凝土桥面的悬索桥不仅居同类桥型的跨度之冠，由于桥面较重，其主缆和锚碇都相当于900米左右的钢桥面悬索桥，为随后建设的广东虎门大桥（L=888米）、西陵长江大桥（L=900米）和江阴长江大桥（L=1385米）起了示范的作用。•拱桥实现了第三次攀登，继主跨312米的广西邕江桥(1996)和主跨330米的贵州江界河桥（1995）之后，主跨420米的万县长江大桥建成，此跨度跃居世界首位，标志着建造拱桥最多的中国终于达到了世界领先水平。•钢桥方面，九江长江大桥的建成是继武汉长江大桥和南京长江大桥之后的第三个里程碑。该桥采用国产优质高强度、高韧性钢，完成了由铆焊结构向栓焊结构的过渡。此外，在九江长江大桥中成功地采用了多种形式的深水基础形式，为我国大江大河的桥梁建设积累了丰富的经验。•我国桥梁的发展五、九十年代中国走向世界桥梁强国之列（续）•国家对交通建设的大规模投入，中国的桥梁建设出现了遍地开花的繁荣景象。90年代全国建造了许多大跨度斜拉桥，著名的有：铜陵长江大桥（L=436米），武汉长江公路桥（L=400米），重庆长江二桥（L=444米）以及上海徐浦大桥（L=590米）。此外，广东虎门辅航道桥（L=270米）建成时创造了连续刚构桥的记录跨度。香港的三座大桥：青马大桥（L=1377米），汲水门桥（L=430米）和汀九桥（L=475+448米）也增强了中国桥梁的实力。•中国交通开始构想21世纪更大规模的发展。例如南北公路主干线之一的同三线上将通过五个跨海工程（自北向南依次为渤海海峡工程，长江口越江工程，杭州湾跨海工程，珠江口伶仃洋工程以及琼州海峡工程）。舟山群岛也在进行联岛工程的宏伟规划，通过六个跨岛桥梁工程和大陆相连接。中国许多沿江省会城市都通过了建造多座越江大桥形成城市环线的规划，以解决日益拥挤的交通问题。六、现代化城市的重要标志——城市立交桥从60年代起我国就开始建造最初的立交桥。改革开放以后，广东于1983年率先修建了城市高架路以缓解日益拥挤的交通。80年代中期形成了全国兴建立交桥的第一次高潮。80年代末的上海内环线高架，成都路南北高架和延安路东西高架形成了上海市的“申”字形城市高架路，极大地改善了市区的交通，其中的几座立交（漕溪路立交，共和新路立交，延安西路立交，龙阳路立交和罗山路立交），都各有特点，初步展现了上海大都市的现代化风貌。90年代后期上海开始把外环线和沪宁、沪杭两条高速公路联结起来，在本世纪末实现了上海和江浙两省交通干线的通畅。•我国桥梁的发展七、桥梁难题——抗震、抗风等问题的研究•70年代唐山大地震后，李国豪教授开始对桥梁抗震理论，橡胶支座减震、隔震性能和大跨度桥梁空间非线性地震反应分析理论与方法的研究。80年代同济大学建立地震模拟震动台。承担了20余座大桥的抗震研究，包括江阴长江大桥、上海扬浦大桥和贵州江界河大桥等。研究水平已跨入世界先进行列。•70年代后期，李国豪教授组织桥梁抗风研究。1979年起，同济大学利用低速航空风洞进行了上海泖港桥等多座大桥的节段模型风洞试验研究。1983年开展了斜拉桥三维颤振理论研究，1985年进行了上海南浦大桥结合梁斜拉桥的全桥气动弹性模型风洞试验。1990年完成了主跨423米的上海南浦大桥抗风试验与研究。1994年建成大型桥梁风洞，规模居世界第二。该风洞完成了虎门大桥和江阴长江大桥的全桥气弹模型风洞实验，标志着我国桥梁抗风研究水平已进入世界先进行列。•我国正在规划21世纪初的重大桥梁工程，如长江口苏通大桥工程、珠江口伶仃洋工程、琼州海峡工程和舟山群岛联岛工程等。必将促使我国的桥梁抗震和抗风研究再上一个台阶。•我国桥梁的发展同济土木工程防灾抗灾重点实验室土木工程领域唯一的国家重点实验室；风洞实验室在全世界同类风洞中位居第二；八、知识经济时代的桥梁之梦•知识经济时代的桥梁工程将具有以下特征：首先，在规划和设计阶段，运用计算机辅助手段进行有效、快速的优化和仿真分析，虚拟现实（VirtualReality）技术的应用可以预见成桥的外型、功能，模拟地震和台风袭击下的表现等。其次，在制造和架设阶段，运用智能化的制造系统在工厂加工，然后用全球定位系统和遥控技术，在总部管理和控制桥梁的施工。最后，在运营后，通过自动监测和管理系统，保证桥梁的安全和正常运行。若有故障或损伤，健康诊断和专家系统将报告损伤部位和养护对策。•回顾20世纪桥梁工程的成就，日本明石海峡大桥以1991米的跨度和50米深水基础的记录载入桥梁史册。我们已有可能在21世纪建造主跨4000米的大桥。新型炭纤维材料如研究成熟，就有希望在21世纪突破5000米大关。同时，如果能解决50~100米水深的新基础技术，将获得更为经济合理的海峡工程方案，实现全球四大洲的陆路交通网的共同奋斗目标和梦想。•我国桥梁的发展苏通长江大桥连接苏州和南通的长江公路大桥，初步设计采用了双塔双索面斜拉桥，跨径布置为100+100+300+1088+300+100+100m。苏通长江大桥效果图杭州湾大桥即将兴建的杭州湾大桥全长36公里，桥面设6个车道，设计时速达100公里，建成后将是世界上最长的跨海大桥。青岛海湾大桥效果图青岛海湾大桥连接青岛与黄岛的交通要道，采用主跨1652米的三跨双塔钢箱梁悬索桥。崇明越江通道工程效果图崇明越江通道工程连接上海市与崇明岛的越江工程，桥梁方案中包括主跨为2300m的悬索桥和主跨为600m的斜拉桥。舟山大陆连岛工程示意图钢桥的发展我国迄今已建造了3600余座各式钢桥。仅在长江上已有各种型式的桥梁29余座，其中接近半数为钢桥。按悬索桥的跨径L≥600m，斜拉桥L≥400m，进行不完全统计:90年代以来中国已建成大跨径悬索桥7座，大跨径斜拉桥10座；同时期国外建成的大跨径悬索桥有10座（其中日本6座），大跨径斜拉桥有15座（其中日本6座）。按跨径大小排序，在世界上建成的全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中，中国有2座：江阴长江大桥（L=1385m）排名第四，香港青马大桥（L=1377m）排名第五；斜拉桥排名前十位的焊接钢桥中，日本的多多罗大桥L=890m，居首位；中国有6座桥，排名第三、四、五、六、七和第九（南京长江二桥L=628m，排第三位；武汉长江三桥L=618m，排第四位）。•我国近50年来有代表性的钢桥按建成年代排序，见下表。•钢桥的发展•钢桥的发展•年代桥名类别桥型结构跨径/m钢材制造安装11957武汉长江大桥公铁桁梁三跨连续128相当Q235铆接铆接21968南京长江大桥公铁桁梁三跨连续16016Mnq铆接铆接31970迎水河桥大桥铁路系杆拱刚性梁11216Mnq焊接栓接（成昆铁路）41991上海南浦大桥公路斜拉结合梁4