从材料的发展简述桥梁的发展

读书笔记一一从材料的发展简述桥梁的发展1.古代桥梁作为道路的一个重要组成部分，桥梁有着很古老的历史，可以说，桥梁是有史以来人类所建造的最古老、最壮观和最美丽的建筑工程。在古代，无论是材料还是技术上，都比不上现代，但是古代的人们也建造出了许多著名的桥梁，它们无论是在形式上还是在构造上都川显了当时人们的高超的建造技术。1.1古代桥梁的简述人类在原始时代，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。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时，己难以考证。据史料记载中国在周代（公元前11世纪～前256年）己建有梁桥和浮桥，如公元前1134年左右，四周在渭水架有浮桥。古巴比伦王国在公元前1800年建造了多跨的木桥，桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥，在公元前481年架起了跨越赫勒斯旁晦峡的浮船桥。古代美索不达米亚地区，在公元前4世纪时建起挑出石拱桥（拱腹为台阶式）。可见，由于当时材料和技术的限制，木桥和石桥成了当时人们的最佳选择。1.1.1术桥在古代，木材是当时最为广泛的一种建筑材料，无论是在建房上还是在建桥上，木材都是不可或缺的。而且，用木材来建桥，也是最简单的一种建桥方式。所以，木材在桥梁发展的最开始，被人们大量的修建。但是，木桥有一个最大的缺点，就是极其容易坏了。所以，虽然当时建的木桥很多，但是并没有被保留下来。早期木桥多为梁桥，主要是由于梁桥建造比较简单，而且梁桥相对来说比较稳定，但是梁桥的跨径一般不大。木拱桥出现较中国西南地区有用竹箴缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥，桥为8孔，最大跨径约60米，总长330余米，建于宋代以前。1.1.2石桥由于木桥的这一缺点，人们开始追求新的材料来建桥，而当时，除了木材，石材便是一种多且好的建桥材料。而石桥的主要形式便是石拱桥。据考证，中国早在东汉时期（公元25～220年）就出现石拱桥，如出土的东汉画像砖，刻有拱桥图形。中国古代石拱桥拱｜葫和墩一般都比较薄，比较轻巧，如建于1.2古代桥梁基础公元816～819年的宝带桥，全长317米，薄墩扁拱，结构精巧。目前，世界上历史最悠久且保存最完好的一座石拱桥就是我国河北的赵州桥。石梁桥是石桥的又一形式。公元11～12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石粱桥，其中有洛阳桥、安平桥。相对于拱桥而言，石梁桥的建造要简单一点，但是它的结构性能没有拱桥的好。古代桥梁基础，在罗马时代开始采用围堪法施工，即打木板桩成围堪，抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥，其基础就是用围堪法修筑，但是，那时只能用人工打桩和抽水，基础较浅。中国11世纪初，著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块，其上养殖牡！肪二三年后胶固而成能形基础，是一个创举。2.近代桥梁随着社会的发展，桥梁也得到了很大程度上的发展，可以说，这个时期桥梁己经是随处可以见到的了，而且随着社会的发展，桥梁也变得比较多样，无论是从形式上还是材料上。桥梁的打理出现，也使得人们的出行越来越便捷了。其中，最明显的应该属材料上的发展，在古代，我们建造一座桥通常都是用木材或者石材作为主要建筑材料，而到了近代，，除木桥、石桥外，还开始出现了铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。并且那是木材己经基本不用做建桥的材料了。2.1近代桥梁的出现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制技术的发展，钢材成为重要的造桥材料。制的抗拉强度大，抗冲击性能好，尤其是19肚纪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、赤铁矿混合锻烧而成的水泥。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。2.1.1铁桥由于木桥石桥存在的各种问题，到了近代，这两种材料已经基本不用做桥梁的材料了，取而代之的，开始出现了新的材料。铁的出现，对于桥梁来说，是一个重大的经历。相比起来，铁桥在建造上相对于石桥要简单，而对于木桥而言，铁桥的使用期限要长－些，且比较坚固。铁桥包括铸铁桥和锻铁桥。铸铁性脆，宜于受压，不宜受拉，适宜作拱桥建造材料。19世纪中以后，相继建立起梁的定理和结构分析理论，推动了精架桥的发展，并出现多种形式的指粱。但那时对桥梁抗风的认识不足，桥梁一般没有采取防风措施。1879年12月大风吹倒才建成18个片的阳斯的泰湾铁路锻铁桥，就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构。2.1.2钢桥」ι』虽然铁桥从性能上来说比石桥和木桥要好，但是铁桥的性能不够完善。铸铁性脆，宜于受压，不直受拉；而锻铁抗拉性能虽然较铸铁好，但锻铁的桥多只做吊桥，吊桥比较不稳定，在上面行走桥容易晃动。所以，又开始出现了新的材料一一钢材。钢材无论是抗压还是抗拉的性能都很好，而且钢材可以做多种形式的桥梁，且这些桥梁都比较稳定。比如说斜拉桥，悬索桥等。2.1.3钢筋混凝土桥可是钢材还并非最理想的材料，主要原因就是由于钢材在空气中容易被腐蚀，所以，从很大程度上减少了桥梁的寿命。那么，要怎么来保护钢桥使其不容易受到锈蚀？人们开始尝试了各种方法，但都不尽理想。因为钢筋始终是露在空气中的。而混凝土的出现正好解决了这一个问题。混凝土与钢筋能够很好的咬合在一起，而且钢筋全部包在混凝土中间，基本不会被锈蚀，并且钢筋与混凝土一起使用，也解决了混凝土抗拉性弱的缺陷。所以，钢筋混凝土便成了建桥的常用材料。2.2近代桥梁建造近代桥梁建造，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。桥梁珩架分析（如华伦珩架和豪氏楠架的分析方法）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，推动了指架、连续梁和悬臂梁的发展。19世纪末，弹性拱理论己较完善，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。3.现代桥梁进入现代，桥梁成了人们生活中必不可少的一种交通要道。而且这一时期，由于材料和工具的更新，桥梁的建造也越来越快捷了，形式也变得比较多样。可以说，进入现代，人们所追求的更多的是桥梁的形式美，对于材料的更新己经没有之前那么快速，新时－期，建桥的材料发展开始变得缓慢起来了。3.1现代桥梁的发展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，以及士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。3.1.1钢桥虽说钢桥容易被锈蚀，但是相对来说，钢桥的造价要比钢筋混凝土桥低很多，且钢桥建起了比较简单快捷，所以在我国的沿海地带，钢材还是被用作建桥的一种主要材料，其中，以斜拉桥为主要形式，但是斜拉桥的抗扭性不好，所以在国外，钢桥多作为悬索桥。3.1.2钢筋混凝土桥在这一时期，钢筋混凝土是建桥最常用的一种材料，只是我们钢筋混凝土桥一般不建在沿海地带，主要是因为钢筋混凝土桥在这一地带建在的话比较困难，因为我国沿海城市有的是冲击平原，混凝土基础做起来麻烦。3.1.3预应力钢筋混凝土桥预应力钢筋混凝土从外观上看与钢筋混凝土桥的差异不是很大，它主要是内部的钢筋先预拉过，换成了预应力钢筋」＂＂＇＂因而己，与钢筋混凝土桥相比，预应力钢筋混凝土桥克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点，使桥梁可以用悬臂安装法、顶推法施工。