靳維海
(黑龍江省公路工程造價管理總站)
我國的橋梁在世界橋梁史上有著輝煌的篇章。古代橋梁不但數量驚人,而且類型也豐富多彩,幾乎包括了所有近代橋梁中的主要形式。建橋所用材料大都是土、石、木、磚等天然耐久性好的材料。
據史料記載,在3 000多年前的周文王時期,我國就在渭河上架設過大型浮橋。隋唐時期是我國古代橋梁的興盛時代。馳名中外的河北省趙縣的趙州橋,就是我國古代石拱橋的杰出代表。該橋在隋大業(yè)初年(公元605年左右)由李春主持建造,是一座空腹式圓弧形石拱橋,凈跨度37.02 m,寬9 m,拱矢高7.23 m。在拱圈兩肩各設兩個跨度不等的腹拱,既減輕橋梁的自重、節(jié)省材料,又便于排洪、增加美觀。趙州橋至今仍保存完好。
福建泉州的萬安橋,又稱洛陽橋,建于1053~1059年,該橋全長1 106 m,共47孔,跨徑11~17 m,橋寬3.7 m。萬安橋位于洛陽江的人??谔?,橋下江底以磐石鋪遍形成筏形基礎,并且用養(yǎng)殖牡蠣的方法膠固橋基形成整體。萬安橋共有石梁300余根,每根重20~30 t,采用潮汐的漲落控制船只高低的方法來架設石梁。
新中國成立后,我國的交通事業(yè)快速發(fā)展,尤其是20世紀90年代以來國家對高等級公路的巨大投入,使得我國的橋梁事業(yè)得到了空前發(fā)展,在大跨徑橋梁建設方面已居世界領先水平。
我國長江流域上建成的橋梁堪稱我國的橋梁博物館。1957年,第一座長江大橋——武漢長江大橋的勝利建成,結束了我國萬里長江無橋的歷史狀況,標志著我國建造大跨度鋼橋的現代化橋梁技術水平提高到新的起點。大橋主橋為三聯(lián)3×128 m連續(xù)鋼桁梁,下層雙線鐵路,上層公路橋面寬18 m,兩側各設2.25 m人行道,包括引橋全長1 670.4m。1969年建成的南京長江大橋是我國自行設計、施工,并使用國產高強鋼材的現代化大型橋梁。上層為公路橋,下層為雙線鐵路,包括引橋在內,橋梁全長6 772 m。南京長江大橋的建成,標志著我國的橋梁建造技術已達到世界先進水平。
從拱橋的發(fā)展來看,我國因地制宜修建了大量經濟美觀的石拱橋。目前世界跨度最大的石拱橋是于1999年底建成的跨度為146m的山西新丹河大橋。世界最大跨度的混凝土拱橋是于1997年建成的重慶萬縣長江大橋,跨度為420m,其主拱圈是采用鋼管混凝土勁性骨架法施工的。世界跨度最大的鋼箱拱橋是主跨為550m的上海盧浦大橋。世界跨度最大的鋼管混凝土拱橋是巫山長江大橋,主跨為460m。
鋼筋混凝土與預應力混凝土的梁式橋在我國也得到了快速發(fā)展。中小跨徑的梁橋已廣泛采用標準設計。我國預應力混凝土簡支梁橋的標準化設計跨徑達40 m。1976年建成洛陽黃河公路大橋,跨徑為50m,全長達3.4 km。1997年建成的主跨為270 m的虎門大橋輔航道橋是我國跨度最大的預應力混凝土梁橋,同類橋型跨度排名世界第三位。
預應力混凝土斜拉橋由于其結構合理,跨越能力大,用材指標低和外形美觀等優(yōu)點發(fā)展迅速。目前我國主跨超過600 m的斜拉橋有4座。已建成的南京長江二橋為主跨628 m的鋼箱梁;武漢白沙洲大橋為主跨618 m的混合梁;福建青州閩江大橋,其主跨為605 m;1993年建成的上海楊浦大橋,主跨為602 m。閩江大橋和上海楊浦大橋均為鋼—混凝土組合梁。這4座橋梁的跨度目前均居世界領先地位。2008年建成通車的蘇通長江大橋主橋采用主跨1 088 m的雙塔雙索面鋼箱梁,目前為世界跨度最大的斜拉橋。
懸索橋的跨越能力在各類橋型中是最大的。我國于1999年9月建成通車的江陰長江大橋,主跨為1 385 m。2005年建成通車的潤揚大橋,是我國第一座由懸索橋和斜拉橋構成的特大型組合橋梁,其中南汊主橋為單孔雙鉸鋼箱梁懸索橋,主跨徑1 490 m,目前位居世界第三。
我國杭州灣跨海大橋全長36 km,是目前世界上最長公路跨海大橋。此外,還有東海大橋、祟明島過江通道、深港西部通道、珠港澳大橋等一批世界級橋梁正在建設或進行前期工作。
我國的橋梁在建筑材料、結構設計理論與軟件工程、研究分析與橋梁科學試驗、預應力混凝土技術、鋼橋制造技術、深水基礎工程、施工技術與方法、施工機具與管理等領域已經接近或達到國際先進水平。
世界橋梁的發(fā)展與社會生產力的發(fā)展、工業(yè)水平的提高、施工技術的進步、力學理論的進展、計算能力的提高等方面有著密切的關系,其中建筑材料的革新能力尤為重要。
17世紀以前,建筑材料基本只限于土、石、磚、木等,采用的結構也較簡單。
17世紀70年代開始使用生鐵,19世紀開始使用熟鐵建造橋梁,由于這些材料自身的缺陷,使橋梁的發(fā)展仍然受到限制。
19世紀中期,鋼材的出現開始了土木工程的第一次飛躍。隨后又產生了高強度鋼材、鋼絲,于是鋼結構得到蓬勃發(fā)展。結構的跨度也不斷擴大,能夠修建幾百米直至千米以上特大跨度的跨海大橋。
20世紀初,鋼筋混凝土的廣泛應用以及30年代開始興起的預應力混凝土技術,大大提高了混凝土結構的抗裂性能和剛度,實現了土木工程的第二次飛躍。
1883年建成的紐約布魯克林懸索橋,跨徑達到483 m,開創(chuàng)了現代懸索橋的先河。1937年建成的舊金山大橋,主跨達1 280 m,保持了27年的世界紀錄,至今美國的金門大橋仍是舉世聞名的橋梁經典之作。1998年4月竣工的日本明石海峽大橋主跨為1 991 m,跨徑居當前世界同類橋梁之首。
世界上第一座現代化斜拉橋是1955年瑞典建成的斯特羅姆海峽大橋,其主跨182.6 m,此后該橋型發(fā)展迅速,2004年建成的法國米洛大橋,全長2.4 km,索塔高343 m,是世界上最高的斜拉橋。
1946年在瑞典建成的綏依納松特橋,是一座混凝土圬工拱橋,跨度達155m。由于石料開采和加工砌筑費工巨大,國外已很少修建大跨度石拱橋。
鋼筋混凝土拱橋從20世紀初開始得到了發(fā)展,1979年前南斯拉夫用無支架懸臂施工法建成了跨度達390m的克爾克大橋,該橋保持了18年的世界紀錄。
1977年建成的奧地利.的阿爾姆橋,主跨為76 m,是世界上最大的預應力混凝土簡支梁橋。加拿大的魁北克橋是世界跨度最大的懸臂桁架梁橋,主跨為548.6 m,橋梁全長853.6 m。