桥梁工程论文-土木.doc

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回顾桥梁历程浅谈桥梁未来发展
摘要: 桥梁工程是一门融合工学与艺术的综合学科桥梁作为一种基础设施，在改善交通状况的同时，也是自然景观的重要组成部分 近代工业革命以及各种高新技术浪潮的冲击，使社会的各个领域发生了深刻的变革，人们所关注的桥梁工程领域也因此获得了巨大发展 总结桥梁学科的发展历程和规律，论述目前该学科发展的前沿问题和未来发展趋势，指出我国桥梁建设与外国桥梁建设的差距，勉励我们在创新质量和美学方面不断努力，让中国早日从桥梁大国发展为桥梁强国.
关键词: 桥梁工程; 发展历史; 前沿问题; 发展前瞻; 差距
1.我国桥梁学科的发展历史及规律
1.1 古代桥梁的发展
1.1.1 萌芽阶段（以西周、春秋为主，包括此前的历史时代）
中国最早的桥梁可以追溯到原始社会时期，有独木桥和数根圆木组成的木梁桥，此为中国桥梁的雏形，进入周朝，已建有梁桥和浮桥。1972年，在春秋时期齐国的京城山东临淄的考古挖掘中，首次发现了梁桥的遗址和桥台遗迹，两处桥梁的跨径均在8 m左右。

赵州桥 泸定桥
1.1.2 初步发展阶段
战国时期，单跨和多跨的木、石梁桥已普遍在黄河流域及其他地区建造。坐落在咸阳故城附近的渭水三桥，在古代是很有名的。三桥包括中渭桥、东渭桥和西渭桥，都是多跨木梁木柱桥。进入秦汉后，建筑材料的丰富化使得以砖石结构为主体的拱 结构出现。进入东汉末期，梁桥，浮桥，索桥，拱桥四大基本桥型已全部形成。
1.1.3 辉煌阶段
这一阶段包括了两晋到宋朝时期。这一时期涌现出许多名桥。隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥——赵州桥，该桥在隋大业初年为李春所创建，是一座卒腹式的圆弧形石拱桥，净跨37 m，宽9 m，拱矢高度7．23 m，在拱圈两肩各设有2个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重、节省材料，又便于排洪、增加美观，赵州桥的设计构思和工艺的精巧，在我国古桥是首屈一指。唐朝时期出现了不少名闻天下的石梁桥。
1.1.4 饱和阶段
进入元朝以后，古代桥梁发展几乎没有多大的创造和技术突破，没有涌现出更多的名桥，主要是对一些古桥进行了修缮和改造。
1.2 近代桥梁的发展
从鸦片战争爆发到新中国的建立，这一时期中国的桥梁主要是有外国人建造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。可以这么说，这一时期的中国桥梁发展已经进入停滞时期，究其原因，我认为主要由当时旧中国落后的社会生产力引起，没有及时吸收当时桥梁建造的先进理念和主流思想，导致技术远远落后于人们的需求，恶性循环加剧，桥梁发展止步不前。
1.3 交流学习阶段
新中国建立后，面对美国的经济封锁和制裁，向苏联学习是最好的选择。在苏联专家的帮助下铁道部筹建了山海关、丰台、宝鸡和株州桥梁厂。交通部组建了北京的公路规划设计院、西安的第一设计院和武汉的第二设计院以及从事施工的公路一局和二局。各省的交通厅也都建立起公路桥梁的设计和施工队伍。1956年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，迈出了重要的一步。1957年，长江上的第一座大桥---武汉长江大桥建成通车，它是五十年代中国桥梁的一座里程碑，为中国现代桥梁工程技术发展奠定了基础。
1.4崛起时期
中国进入改革开放的新时期，中国的经济开始慢慢的复苏。六十年代已传入中国的一种新型的现代斜拉桥的信息终于在七十年代初于四川、上海和山东同时开始修建实验桥，其中四川云阳汤溪河桥于1975年2月首先建成，是中国第一座主跨为75.84米的斜拉桥。八十年代，在拱桥方面出现了两种新型的结构——钢管混凝土拱以及无风撑的下承式系杆拱桥。前者以四川旺苍东河桥，和广东高明桥为代表；后者则以芜湖元泽桥和广东惠州水门大桥为代表。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。
1.5 新时期的发展
进入二十一世纪后，我国的桥梁发展驶入一个快车道，我国的桥梁技术发展达到了一个崭新的高度。在斜拉桥方面，以2008年建成通车的苏通大桥为例，它的建成一下子打破了四项世界记录：1，最大主跨1088米；2，最深基础，在40米水深以下厚达300米的软土地基上建立起来；3，最高桥塔，300.4米的混凝土塔；4，最长斜拉索，最长拉索长达577米。达到了中国桥梁建设的最高水平。苏通大桥建成更重要的意义在于标志着千米级斜拉桥与多跨长联预应力混凝土连续梁桥建设成套技术的形成。

苏通大桥 润扬长江大桥
这些都已经标志着我国在桥梁技术方面已达到国际一流水平。中国桥梁在古代是基本上保持在领先水平，近代虽然筑桥技术远远落后于发达国家，但在新中国成立后，我们奋起直追，五十年的时间赶上世界先进水平。虽然我国桥梁建造在设计上还不够新颖，在管理上还不够科学，但相信通过不断的努力，桥梁技术会更加先进，应用会更加广泛。
从桥梁发展的历史过程可以看出，桥 梁 从3000年前发展到今天，始终与新材料和新技术的发展息息相关.目前桥梁工程学科已发展成为融理论分析设计施工控制及管理于一体的系统性学科,由于 科技的进步一些相关的学科也渗透到桥梁工程领域中,发展了新的分支学科,如桥梁抗风、抗震、桥梁CAD、桥梁的施工控制以及桥梁检测技术等等此外，桥梁学科与建筑艺术材料电气化等学科的交叉发展也愈来愈多。

美国金门大桥 日本明石海峡桥
2.我国桥梁建设与国际先进水平的差距
桥梁建设代表了一个国家科学技术水平及综合国力。从古至今桥梁的建设水平都是衡量人类利用自然战胜自然重要标志，毫无例外，哪里的桥梁建设科学和水平越发达，那里的文化及文明程度就越优越，经济就越发达，虽然近年来我国的桥梁建设突飞猛进，修建了一大批代表世界先进水平的大桥，但桥梁的理论研究和综合实力与世界先进水平相比还有差距，真正属于自己的知识产权的东西还不多，在桥梁的品质使用性能后期维修养护与管理等方面也与国外桥梁建设先进水平之间有一定的差距。
2.1我国在科研方面的投入太少，以致桥梁设计施工方面的规范更新很慢，不能及时反应并
解决当前遇到的问题，不能很好地指导设计和施工。
2.2工程材料相对落后。我们现在使用的桥梁建材与国外发达国家桥梁建材相比强度低性能差，我国是钢材生产大国，钢产量为世界第一，但我们现在普遍使用的还是Q345钢，而日本、美国等早已广泛采用高强度钢和耐候钢了 同样我国也是水泥生产大国，但大多结构仍采用C50标号以下的混凝土，高性能混凝土的研究开发和使用还很少，由于材料的限制，目前国外最新设计的桥梁结构看上去都很轻灵纤细，我们的桥梁结构则显得笨拙。
2.3缺乏先进机械设备。机械设备的落后在一定程度上制约了施工能力，不仅许多好的设计方案因施工能力达不到而无法实现，施工的质量也远不及发达国家，施工的安全得不到足够的保障。
2.4自主创新设计能力不强。虽然国内也修建了一批大跨度高难度的斜拉桥和悬索桥，但是这些大跨桥梁的计算理论施工方法总体方案及构造细节，大多是采用或参考模仿国外先进桥梁 在大跨斜拉桥和悬索桥中，几乎所有的重大技术进步，都是国外最先提出并采用的。我们在桥梁造型设计 理念仿真计算材料研发及施工工艺方面的创新能力亟待加强。
2.5，桥梁安全性与耐久性问题突出。目前我国修建的一些桥梁过早地进入了老年阶段，有些桥梁远未达到设计使用年限即已成为危桥，安全性存在隐患 这是由于我国桥梁设计和施工的时间过 短，而且养护维修系统不健全造成的过分地追求建设速度，会使桥梁设计施工水平大打折扣; 不重视桥梁的日常养护和维修，将使桥梁过早地出现病害，影响交通运行且造成资金和资源的巨大浪费。
2.6桥梁美学及环境保护重视不够。长期来中国的桥梁建设追求高速度和实用主义，对于桥梁景观方面的设计考虑较少，起步比较晚，技术也比较薄弱。近年来，桥梁景观的重要性日益凸显，景观设计往往成为决定工程是否中标的关键因素。

澳大利亚海湾大桥
3.桥梁学科的前沿问题以及桥梁工程学科发展前瞻
21世纪随着高强度钢、玻璃钢、铝合金、碳纤维等太空轻质材料的大量启用，桥梁建筑的主要材料将不断更新，桥梁结构的形式将呈现出多样化发展格局。中国桥梁界专家们曾预言：21世纪世界桥梁将实现新型、大跨、轻质、灵敏和美观的国际桥梁发展新目标。
3.1跨海大桥的建设
跨海大桥是桥梁工程中最具有挑战性的工程。跨海大桥往往跨度大，自身结构受力性能复杂，同时复杂的自然环境给施工带来许多限制和难题。但跨海大桥的修建对于改善桥两端地区的交通状况具有极其重要的战略意义，同时能够极大地带动附近区域的经济发展，因此不少国家从上世纪六十年代开始陆续修建跨海大桥，以便将本国的领土乃至世界五大洲连接起来，形成一个世界范围内的交通网。其中，以美国1937年建成的金门大桥和日本1998年建成的日本明石海峡桥最为著名。尽管目前桥梁建造技术有了极大地发展，但是在跨海大桥的建设中，仍存在如何确定最佳桥位突破现有的测量手段抵抗海水侵蚀提高耐久性深水基础的施工以及海上施工机械的研发等大量尚待解决的问题。

港珠澳大桥
3.2桥梁动力学问题的研究
桥梁动力学问题主要包括桥梁抗风、桥梁抗震和车振效应这三个方面，这三个方面的研究目前都很活跃，处在学科研究的前沿。人们对桥梁抗风问题的研究始于1940年美国华盛顿州新建的塔科马桥毁于暴风，至此人们才发现风振对大跨度桥梁的影响，掀开了有关桥梁抗风理论研究的序幕。多年来，关于桥梁对风致振动响应的分类，已经取得较为一致的认识，目前的研究主要集中在动力失稳( 主要是颤振) 和紊流响应( 抖振) 方面桥梁抗震领域，如何寻求有效的手段来抵抗地震对桥梁的破坏，是目前研究的主要方向。目前结构设计的方法正从传统的强度理论向延性抗震理论过渡，以期能解决地震中常出现的落梁、基础破坏等现象自上世纪60年代起，隔震减震方面的研究日趋活跃，减隔震装置的研究也成为研究的热点。列车在通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来会影响车辆的振动，这种相互作用相互影响的问题就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题同时，轨道不平顺也影响到车桥的振动，形成列车 轨道 桥梁的大系统动力相互作用问题 一百多年来关于列车 桥梁振动的研究表明了车桥振动这一问题的复杂性与困难性尤其目前我国正在进行高速铁路的大规模建设，高速铁路列车时速高达，它引起桥梁振动的主要因素和振动机理与中低速情况有很大差别，因此，桥梁设计除采用静态计算外，还须进行车、线、桥耦合振动分析，以保证在高速行车下司机和旅客的安全性和舒适性。
3.3旧桥的加固
桥梁设计有设计基准期，也就是说所有的桥梁都有一定的寿命，因此桥梁的维修、养护和加固是桥梁学科里不可或缺的一部分。既有桥梁维修加固的核心问题是对现有桥梁的力学性能的评估。其研究内容包括对桥梁剩余寿命的评估、对桥梁损伤程度的评估、对桥梁承载能力的评估和加固方法的确定。
3.4桥梁的智能化施工
为了确保桥梁在施工过程中结构受力和变形始终处于安全范围，且成桥后桥梁的线形及受力状态符合设计要求，在桥梁施工过程中必须进行严格的施工控制。目前世界桥梁正在向更大的跨度挑战，为了确保这些巨型结构的安全，研究开发一种智能化的施工控制系统有着极其重要的社会意义和良好的市场前景。目前国内外许多研究机构都在进行该技术的研究，主要内容包括数据高速采集系统、数据双向传输系统、智能参数识别系统与计算分析与决策控制系统等方面，以实现桥梁施工控制的高精度高智能与高效率。

港珠澳大橋工程使用焊接機器人、數控折彎機等世界一流的智能化生產設備
本世纪以来桥梁工程已发展成系统性的工程学科，主体框架已构筑完毕，但远未完善。可以预见，未来的世纪，这些分支将得以独立发展并逐渐成熟，同时也会相互渗透。随着计算机微处理器技术的迅猛发展，桥梁工程将面临新的发展机遇集结构分析、工程制图、工程数据库及专家系统的桥梁CAD软件将有可能问世，我们将迈入桥梁设计的网络时代。桥梁智能化控制技术将进一步发展GPS技术和智能化施工技将应用于桥梁的勘测和施工，实现从数据采集数据传输到控制决策的即时化与智能化 在使用阶段，可以通过自动监测和管理系统来保证桥梁的安全和正常运行。桥梁抗风领域，大跨度桥梁风致振动控制技术将成为研究的热 点，试验仍将以风洞为依托。随着计算机技术的不断更新进步，数值风洞技术可望有突破。延性抗震将成为桥梁抗震的新理念，粘滞阻尼器铅芯橡胶支座将广泛应用于结构抗震中，抗震将作为一种设计理念融合在桥梁的设计当中光纤传感技术的发展将给桥梁健康监测与检测注入了新的活力，此外，无损检测 等桥 梁修复新工艺和新材料也将得到广泛的应用 对于日渐拥挤的现代城市，既有桥梁的加固既能确保城市交通的安全通顺畅行，又能节省社会资金，作用日益突出 旧桥加固检测技术的开发应用将成为下一世纪桥梁工程领域的另一道风景线桥梁的设计更加注重景观设计 桥梁等大型工程建设既要重视质量又要重视景观和环境保护，优秀的桥梁设计不但要满足交通功能的要求，而且要与周围的环境相协调，并能体现所在城市的特色，代表其特有的文化，和整个城市融为一体，成为一道独具特色的建筑。
4. 结束语
回顾桥梁工程的发展历程，我们为祖国在桥梁建设中的进步和成就而骄傲，同时作为新世纪的桥梁工作者，我们更应该清醒地认识到我国的桥梁学科体系尚待充实与完善，我国的桥梁建设水平还需要加大科学研究与技术创新现代桥梁工程的价值源于创新精神 材料的创新可以推动桥梁结构形式的发展，施工设备的升级换代关系到施工水平和技术 我们要克服因循守旧，不思进取的风气，敢于质疑传统，在结构形式施工方法设计理念和设计方法上创新，把寻找更好更新更经济和更合理的方案作为自己的目标。建造伟大的桥梁充满挑战性 建造优美的桥梁是展现最新科技的最佳场所，也充满了与自然环境斗争及与人类自己斗争的艰辛，这就需要我们一代又一代的桥梁工作者前仆后继，不懈努力桥梁是既有利于当代又惠及后人的造福工程，我们要加强安全适用经济美观节约的 设计理念，成为自然环境的保护者和节约资源和能源的倡导者，为祖国的桥梁事业向着更加良性的趋势发展贡献自己的智慧和力量。
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