
我國橋梁發(fā)展發(fā)展史
回顧舊中國的橋梁,長江是天塹,黃河上的三座橋梁:津浦鐵路濟南鐵路橋,京漢鐵路鄭州鐵路橋和蘭州市黃河橋以及上海、天津、廣州等大城市中的一些橋梁也無一不是由洋商承建的。
我們唯一能引以自豪的是由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學生自行設(shè)計和監(jiān)造,但實際施工仍由丹麥康益洋行承包下部結(jié)構(gòu)和沉箱基礎(chǔ)工程,上部結(jié)構(gòu)鋼梁則由英商道門朗公司承包制造和安裝。舊中國的承包商還沒有建造大橋的能力,而政府交通部門也沒有大橋施工隊伍,只能做一些公路小橋涵的工程。(當時水平最高的中國橋梁工程隊伍當推由趙祖康先生領(lǐng)導的上海市工務(wù)局,他們在解放前已設(shè)計建造了幾座跨蘇州河的鋼筋混凝土懸臂梁橋,至今仍發(fā)揮作用。這支隊伍也是解放初期我國橋梁建設(shè)的重要技術(shù)力量,后來組建成上海市政工程設(shè)計院。)
一、向蘇聯(lián)學習,建設(shè)跨江大橋
?1952年政府決定建設(shè)第一座長江大橋——武漢長江大橋,使天塹變通途。為此設(shè)立了鐵道
部大橋工程局和鐵道部科學研究院,全面學習研究蘇聯(lián)在鋼橋疲勞、焊接、振動,橋梁上下結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造和施工等方面的技術(shù)。同期于1956年首先在東隴海線新沂河鐵路橋上建成了跨度為23.9米的預應(yīng)力混凝土簡支梁,這是重要的一步。
?1957年建成的武漢長江大橋采用了當時蘇聯(lián)最新的管柱基礎(chǔ)技術(shù),上部結(jié)構(gòu)鋼桁架采用胎具組拼、機器樣板鉆孔的新技術(shù)。它是50年代中國橋梁的一座里程碑,為中國現(xiàn)代橋梁工程技術(shù)和南京長江大橋的興建以及橋梁深水基礎(chǔ)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
?1964年建成的南寧邕江大橋是我國第一座按蘇聯(lián)閉口薄壁構(gòu)件理論設(shè)計的主跨55米的鋼筋混凝土懸臂箱梁橋。
?50年代預應(yīng)力砼簡支梁橋的實現(xiàn),使中國橋梁界初步具備了高強鋼絲,預應(yīng)力錨具,管道灌漿,張拉千斤頂?shù)扔嘘P(guān)的材料、設(shè)備和施工工藝。
三、“文革”時代的圬工拱橋
? 50~60年代的國情使交通建設(shè)陷入了困境。圬工拱橋成為修建大跨度公路橋梁的首選橋型。
?1959年建成的湖南黃虎港橋,主跨50米,是當時跨度最大的石拱橋,首次用蘇聯(lián)夾木板拱架技術(shù)施工;采用鋼拱架施工的洛陽龍門橋,主跨90米,1961年建成;主跨112.5米的云南長虹橋,主跨116米的豐都九溪溝橋,使我國的石拱橋技術(shù)達到了新的高度。
?由民間建造的拱橋——雙曲拱橋(60年代誕生于江南無錫),是農(nóng)村小跨輕載橋的合理橋型,被稱為“革命橋”,強行推廣,但自身特點使它難以適應(yīng)大跨度和重載以及軟土地基條件,若干年后出現(xiàn)了不少病害。但在地質(zhì)較好的地區(qū)建造的一些雙曲拱橋使用較久。
?為了克服雙曲拱橋的弱點,同濟大學創(chuàng)造了一種新型桁架拱橋,交通部科學研究院創(chuàng)建了鋼架拱的新橋型,在中小跨徑橋梁中得到廣泛應(yīng)用。
四、八十年代中國橋梁技術(shù)開始崛起
60年代已傳入中國的現(xiàn)代斜拉橋的信息在70年代初于四川、上海和山東同時開始修建實驗橋,四川云陽湯溪河橋于1975年首先建成,主跨為75.84米,采用鋼芯纜索制成斜拉索。
1980年建成的四川三臺涪江橋,主跨128米,斜拉索采用24Φ5高強鋼絲,外涂瀝青后纏
包玻璃絲布,再用三層環(huán)氧樹脂纏繞三層玻璃絲布防腐(早期防腐系統(tǒng))。1982年,上海泖港橋和濟南黃河橋相繼建成,前者的拉索防腐同上,至今仍使用,后者改用鉛皮套管壓注水泥漿工藝,15年后防腐失效而換索。此后拉索的防腐系統(tǒng)改用PE管壓漿工藝,其中廣州海印橋的拉索于1997年發(fā)生斷索事故,因為管道壓漿工藝未能保證拉索頂部的飽滿,造成拉索銹斷,被迫在使用12年后全面換索;而東營黃河橋(首次采用鋼塔和鋼橋面),采用日本的熱擠PE護套成品拉索無破壞。
第一座跨越黃浦江的主跨423米的上海南浦大橋(結(jié)合梁)建成,同時帶動了我國預應(yīng)力工藝和拉索的生產(chǎn)。柳州OVM錨具,成為國內(nèi)預應(yīng)力錨具的主流;浦江纜索廠研制的PE熱擠護套成品拉索也廣泛使用。
四、八十年代中國橋梁技術(shù)開始崛起(續(xù))
預應(yīng)力混凝土梁橋也取得長足進步。1984年建成主跨111米的湖北沙洋漢江橋和廣東順德容奇橋(3孔90米),前者用掛藍懸澆施工,后者用500T浮吊預制組拼而成;1985年建成松花江大橋(7孔90米),1986年建成主跨達120米的湖南常德沅水橋。1988年,廣東省同時建成了采用懸臂拼裝施工的七孔110米江門外海橋,和主跨達180米的預應(yīng)力混凝土
連續(xù)剛構(gòu)橋——番禺洛溪橋。這兩座橋代表了80年代我國梁式橋的最高水平。
80年代,拱橋出現(xiàn)了兩種新型的結(jié)構(gòu)——鋼管混凝土拱及無風撐的下承式系桿拱橋。前者以四川旺蒼東河橋(主跨115米)和廣東高明橋(2×100米中承式拱)為代表;后者則以蕪湖元澤橋(主跨75米)和廣東惠州水門大橋(三跨40+60+40米)為代表。無風撐拱圈的側(cè)向穩(wěn)定性由吊桿的非保向力效應(yīng)保證,反映出國際的新潮流。
最后,還應(yīng)當提到1982年建成的陜西安康漢江斜腿鋼架橋,主跨176米的這座鐵路鋼橋是迄今世界同類橋梁跨度之冠。
總之,整個80年代,中國的橋梁技術(shù)取得了突飛猛進的發(fā)展。為九十年代更加輝煌的成就奠定了精神和物質(zhì)基礎(chǔ)。
五、九十年代中國走向世界橋梁強國之列
?上海楊浦大橋是第一次攀登。主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋1994年建成時居世界斜拉橋跨度之首,現(xiàn)名列第三。是中國橋梁的又一里程碑。
?第二次攀登開始于汕頭海灣大橋,是中國第一座現(xiàn)代意義上的懸索橋。主跨雖僅452米,但采用混凝土橋面的懸索橋不僅居同類橋型的跨度之冠,由于橋面較重,其主纜和錨碇都相當于900米左右的鋼橋面懸索橋,為隨后建設(shè)的廣東虎門大橋(L=888米)、西陵長江大橋(L=900米)和江陰長江大橋(L=1385米)起了示范的作用。
?拱橋?qū)崿F(xiàn)了第三次攀登,繼主跨312米的廣西邕江橋(1996)和主跨330米的貴州江界河橋(1995)之后,主跨420米的萬縣長江大橋建成,此跨度躍居世界首位,標志著建造拱橋最多的中國終于達到了世界領(lǐng)先水平。
?鋼橋方面,九江長江大橋的建成是繼武漢長江大橋和南京長江大橋之后的第三個里程碑。該橋采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強度、高韌性鋼,完成了由鉚焊結(jié)構(gòu)向栓焊結(jié)構(gòu)的過渡。此外,在九江長江大橋中成功地采用了多種形式的深水基礎(chǔ)形式,為我國大江大河的橋梁建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗。
?國家對交通建設(shè)的大規(guī)模投入,中國的橋梁建設(shè)出現(xiàn)了遍地開花的繁榮景象。90年代全國建造了許多大跨度斜拉橋,著名的有:銅陵長江大橋(L=436米),武漢長江公路橋(L=400米),重慶長江二橋(L=444米)以及上海徐浦大橋(L=590米)。此外,廣東虎
門輔航道橋(L=270米)建成時創(chuàng)造了連續(xù)剛構(gòu)橋的記錄跨度。香港的三座大橋:青馬大橋(L=1377米),汲水門橋(L=430米)和汀九橋(L=475+448米)也增強了中國橋梁的實力。
?中國交通開始構(gòu)想21世紀更大規(guī)模的發(fā)展。例如南北公路主干線之一的同三線上將通過五個跨海工程(自北向南依次為渤海海峽工程,長江口越江工程,杭州灣跨海工程,珠江口伶仃洋工程以及瓊州海峽工程)。舟山群島也在進行聯(lián)島工程的宏偉規(guī)劃,通過六個跨島橋梁工程和大陸相連接。中國許多沿江省會城市都通過了建造多座越江大橋形成城市環(huán)線的規(guī)劃,以解決日益擁擠的交通問題。
六、 現(xiàn)代化城市的重要標志——城市立交橋
從60年代起我國就開始建造最初的立交橋。改革開放以后,廣東于1983年率先修建了城市高架路以緩解日益擁擠的交通。80年代中期形成了全國興建立交橋的第一次高潮。
80年代末的上海內(nèi)環(huán)線高架,成都路南北高架和延安路東西高架形成了上海市的“申”字形城市高架路,極大地改善了市區(qū)的交通,其中的幾座立交(漕溪路立交,共和新路立交,
延安西路立交,龍陽路立交和羅山路立交),都各有特點,初步展現(xiàn)了上海大都市的現(xiàn)代化風貌。90年代后期上海開始把外環(huán)線和滬寧、滬杭兩條高速公路聯(lián)結(jié)起來,在本世紀末實現(xiàn)了上海和江浙兩省交通干線的通暢。
七、橋梁難題——抗震、抗風等問題的研究
?70年代唐山大地震后,李國豪教授開始對橋梁抗震理論,橡膠支座減震、隔震性能和大跨度橋梁空間非線性地震反應(yīng)分析理論與方法的研究。80年代同濟大學建立地震模擬震動臺。承擔了20余座大橋的抗震研究,包括江陰長江大橋、上海揚浦大橋和貴州江界河大橋等。研究水平已跨入世界先進行列。
? 70年代后期,李國豪教授組織橋梁抗風研究。1979年起,同濟大學利用低速航空風洞進行了上海泖港橋等多座大橋的節(jié)段模型風洞試驗研究。1983年開展了斜拉橋三維顫振理論研究,1985年進行了上海南浦大橋結(jié)合梁斜拉橋的全橋氣動彈性模型風洞試驗。1990年完成了主跨423米的上海南浦大橋抗風試驗與研究。1994年建成大型橋梁風洞,規(guī)模居世界第二。該風洞完成了虎門大橋和江陰長江大橋的全橋氣彈模型風洞實驗,標志著我國橋梁抗風研究水平已進入世界先進行列。
?我國正在規(guī)劃21世紀初的重大橋梁工程,如長江口蘇通大橋工程、珠江口伶仃洋工程、瓊州海峽工程和舟山群島聯(lián)島工程等。必將促使我國的橋梁抗震和抗風研究再上一個臺階。
八、 知識經(jīng)濟時代的橋梁之夢
?知識經(jīng)濟時代的橋梁工程將具有以下特征:
首先,在規(guī)劃和設(shè)計階段,運用計算機輔助手段進行有效、快速的優(yōu)化和仿真分析,虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù)的應(yīng)用可以預見成橋的外型、功能,模擬地震和臺風襲擊下的表現(xiàn)等。
其次,在制造和架設(shè)階段,運用智能化的制造系統(tǒng)在工廠加工,然后用全球定位系統(tǒng)和遙控技術(shù),在總部管理和控制橋梁的施工。
最后,在運營后,通過自動監(jiān)測和管理系統(tǒng),保證橋梁的安全和正常運行。若有故障或損傷,健康診斷和專家系統(tǒng)將報告損傷部位和養(yǎng)護對策。
?回顧20世紀橋梁工程的成就,日本明石海峽大橋以1991米的跨度和50米深水基礎(chǔ)的記錄
載入橋梁史冊。我們已有可能在21世紀建造主跨4000米的大橋。新型炭纖維材料如研究成熟,就有希望在21世紀突破5000米大關(guān)。同時,如果能解決50~100米水深的新基礎(chǔ)技術(shù),將獲得更為經(jīng)濟合理的海峽工程方案,實現(xiàn)全球四大洲的陸路交通網(wǎng)的共同奮斗目標和夢想。