从20世纪桥梁成就对21世纪桥梁发展趋向的探讨

    一、20世纪桥梁工程的主要成就
   
    20世纪是有史以来科学技术进步最为迅速的时代，人们在科学技术方面所取得的成就远远超过以前数百年中的成就。桥梁工程作为一项综合性技术，是在诸多学科的基础上发展起来的。在20世纪中桥梁工程技术有了重大突破，并且还将迅速地迈向更高的水平。
   
    1.跨度的不断突破创新
   
    桥梁的跨度是一项重要指标，各国对此都十分重视。20世纪中各类桥型的跨度纪录不断地刷新，但其发展是不平衡的。总的趋向是桥梁结构向大跨、高强、轻型的方向发展，以缆索支承的柔性体系桥梁的发展占据了桥梁发展的主导地位。
    
    在悬索桥方面，从19世纪末的486m跨度，经历了空气动力学上的认识，缆索材料及施工技术上的进步，最后使日本明石海峡大桥的主跨达到了1991m,
   
    在斜拉桥方面，自1955年瑞典斯特罗姆松德桥莫定了近代斜拉桥基础后，德国首先推广了钢斜拉桥。此后在我国及其他国家大量采用预应力混凝土斜拉桥，以后又发展了各种复合型的斜拉桥，使这种桥型得到了很大的发展。尤其是采用计算机技术为主要手段对桥梁本身以及周围介质对结构的影响进行分析后，使空间、非线性以及动力计算上诸多难题得到较完善的解决。同时由于斜拉索材料和安装手段的进步，使斜拉桥成为在20世纪中桥梁跨度发展最快的桥型。到20世纪末，跨度已达到了近900m.
   
    在钢筋混凝土拱桥方面，由于结构特征适于混凝土的受压特性，在20世纪中在施工工艺上又摆脱了庸架法的侄桔，发展了悬吊安装、平转、竖转、浮运以及刚性骨架等手段后，使钢筋混凝土拱桥的跨度由世纪初的loom发展到万县长江大桥的420m,这也是一项重大的发展。
   
    在预应力混凝土桥梁方面，自法国的弗莱西奈教授于1938年完成了其理论及实践后，到 1952年预应力混凝土桥的跨度即突破百米。直到20世纪末已超过300m大关。
   
    值得我们关注的是钢管混凝土桥的发展。1940年前苏联已开始研究采用这种复合型构件组成的桥梁，尤其是拱桥，并有了一定成就。钢管混凝土构件在受压及小偏心受压条件下由于钢管的套箍作用有很多优点，同时在施工上可以先完成钢结构体系，然后在结构中逐步填充混凝土，简化了施工工艺，所以，最近20年来这种结构在我国有了长足的发展。估计目前有100多座这种类型的公路桥梁已经完工或在施工中。到20世纪末已完成的钢管混凝土桥跨度达273m，正在施工的钢管混凝土拱桥跨度达360m，以钢管混凝土构件做加劲梁的悬索桥，其跨度达560m，也在施工之中。
   
    在钢析梁桥及钢拱桥方面，20世纪中其跨度发展较缓。钢析梁桥的跨度仍维持在20世纪初的水平上，未曾突破。由于这种桥式的计算理论比较成熟，我国在跨越大江大河的公铁两用特大桥上，如武汉、南京、九江、芜湖等关键工程，均采用了这种桥式。在跨度上，由武汉长江大桥的128m发展到芜湖长江大桥的312m。我国在钢朽梁桥的钢种选用上也不断地迈上新台阶。在结构上发展了栓接的整体节点及混凝土桥面与钢析梁共同作用的复合体系，这些成果推动了我国钢桥技术的发展。
   
    3.中小跨度桥梁的蓬勃发展
   
    中小型跨度桥梁占桥梁数量中的绝大多数。20世纪中这种桥梁中以混凝土及预应力体系组合的桥型为主流。这些桥梁可按以下几方面进行区分:
   
    从材料上来说，加世纪中推出了各种高性能的混凝土如高强、轻质、早强、缓凝、微膨胀、不离析、自密实等不同的品种;
   
    在预应力体系方面，发展了各种品牌的高强钢丝、钢绞线及高强度螺纹钢筋以及它们配套的张拉设备。
   
    从结构体系上，有简支、连续、刚构、V型墩、双壁墩、析拱等多种形式;
   
    从施工工艺上有预制及现浇之分，又有不同的施工方式，如房架法、架桥机、造桥机、顶推、悬臂、浮运等区分。
   
    将以上各项进行不同组合后，优选产生了种类繁多的桥梁型式，达到了百花齐放、蓬勃发展的地步.大大改变了交通的状况。
   
    近20年来又出现了复合型桥梁结构，即充分利用了钢及混凝土承受外力不同性质的特点，将钢结构与混凝土结合起来，形成了结合梁及主跨为钢结构而边跨为混凝土结构的混合型桥梁。这种桥型已经运用到斜拉桥及悬索桥上，发展前景是十分广阔的。近年来又推出了以波型钢板代替混凝土箱梁腹板的桥型，这一结构形式可以减轻传统预应力混凝土箱梁的自重达1/2-1/3、在中小型桥梁上将有很大发展。
   
    本世纪在中国、美国、日本、土耳其等国家的人口密集区均发生了严重的地展灾害。人们对地展的破坏机理有了更深入的认识，研究出了一系列相应的对策。现行的抗震设计规范均做了修改，在桥梁的修复、重建技术上总结了不少经验，对新建桥梁的防展、免展技术上也在继续研究之中，这将是21世纪在各类桥梁的设计上必须重点关注的技术之一。
   
    在本世纪中大量采用混凝土材料的同时对其耐久性的认识是不足的。一般认为混凝土结构的使用年限为50-100年，但不少结构由于种种原因使用了10-20年后即需维修。根据资料统计，目前美国50万座公路桥梁中有20万座已经损坏，平均每年有150-200座将部分或完全坍塌.而其寿命往往不足20年。修复这些桥梁的费用达900亿美元之巨。因此，不断提高混凝土的耐久性，将仅以强度设计为准的原则，改为同时考虑耐久性的设计原则是当务之急。否则在21世纪的10-30年代，我国也将有大量桥梁进人维修期，将是一个沉重的负担。