桥梁发展趋势课件.ppt

1、 注册建造师继续教育1 桥梁发展趋势桥梁发展趋势 注册建造师继续教育18世纪前，桥梁大都是由天然材料，如木，石砖所建造世纪前，桥梁大都是由天然材料，如木，石砖所建造石拱桥跨度小于石拱桥跨度小于30米，主跨米，主跨37米的中国赵州桥米的中国赵州桥是佼佼者是佼佼者木桥跨度更小，且防火、耐久性差，难以保存木桥跨度更小，且防火、耐久性差，难以保存北宋清明上河图中的大木桥是杰作北宋清明上河图中的大木桥是杰作1779年，英国第一座铸铁拱桥，年，英国第一座铸铁拱桥，跨度跨度30.65米的米的Coalbrookdale桥问世桥问世1801年英国伦敦泰晤士河桥年英国伦敦泰晤士河桥 （L=183米，米，600尺）

2、尺）中国中国6世纪已有铁链索人行桥，世纪已有铁链索人行桥，18世纪传入欧洲世纪传入欧洲 注册建造师继续教育1883年美国纽约年美国纽约Brooklyn桥，桥，主跨主跨486米的城市悬索桥米的城市悬索桥1890年苏格兰福思桥，年苏格兰福思桥，主跨主跨520米的铁路悬臂桁架桥米的铁路悬臂桁架桥1975年俄罗斯敞开式桥上弦失稳和年俄罗斯敞开式桥上弦失稳和1907年加拿大魁北克桥下弦失稳年加拿大魁北克桥下弦失稳推动力稳定理论的发展推动力稳定理论的发展1850年英国第一座铁路钢箱梁桥年英国第一座铁路钢箱梁桥Britinnia桥问世桥问世 注册建造师继续教育进入进入20世纪后，电气、汽车和飞机相继发明，世

3、纪后，电气、汽车和飞机相继发明，人类生活发生巨变人类生活发生巨变1867年法国人发明了钢筋混凝土，从房屋进入桥梁年法国人发明了钢筋混凝土，从房屋进入桥梁20年代，美国大萧条时期率先修筑高速公路年代，美国大萧条时期率先修筑高速公路意大利首创米兰法无支架拱桥施工法，改变了过去满堂意大利首创米兰法无支架拱桥施工法，改变了过去满堂支架的落后和不安全工法支架的落后和不安全工法1905年第一座钢筋混凝土桥问世，替代钢桥成为年第一座钢筋混凝土桥问世，替代钢桥成为中小跨度桥梁的主流中小跨度桥梁的主流30年代，德国纳粹上台，为战争需要，修筑高速公路年代，德国纳粹上台，为战争需要，修筑高速公路 注册建造师继续教育

4、法法 国国 Guyon, Freyssinet 钢筋混凝土设计理论钢筋混凝土设计理论俄俄 国国 Timoshenko, Dinnik, Vlasoff 稳定和振动理论，薄壁杆件理论稳定和振动理论，薄壁杆件理论美美 国国 Von Karman, Newmark 空间和非线性分析理论空间和非线性分析理论德德 国国 Melan, Bleich, Stssi, Homberg, Leonhardt 悬索桥挠度理论，钢梁排空间分析理论悬索桥挠度理论，钢梁排空间分析理论30 30 年代，各种桥梁结构分析和设计理论相继建立，著名的有：年代，各种桥梁结构分析和设计理论相继建立，著名的有：比利时比利时 Mass

5、onett R.C. 梁排分析理论，箱梁分析理论梁排分析理论，箱梁分析理论中中 国国 李国豪（李国豪（K.H. Lie） 悬索桥实用挠度理论悬索桥实用挠度理论 注册建造师继续教育大大跨跨度悬索桥和拱桥的发展度悬索桥和拱桥的发展1937年旧金山金门大桥年旧金山金门大桥, 主跨主跨1280米米Rocbling布鲁克林桥布鲁克林桥Steinmann桁架式华丽桥塔桁架式华丽桥塔1931年主跨年主跨503.6米的米的Bayonne桥桥Ammann金门大桥和金门大桥和Bayonne桥桥1931年纽约华盛顿桥年纽约华盛顿桥, 主跨突破千米达到主跨突破千米达到1006米米三位三位美国悬索桥的设计大师美国悬索桥

6、的设计大师Brooklyn and George Washington bridge. 注册建造师继续教育美国华盛顿洲塔科马桥风毁美国华盛顿洲塔科马桥风毁开始了桥梁抗风研究的新纪元开始了桥梁抗风研究的新纪元1932年，主跨年，主跨503米的米的 澳大利亚悉尼拱桥建成澳大利亚悉尼拱桥建成1943年，瑞典年，瑞典Sand 桥，桥， 主跨主跨260米的钢筋混凝土拱桥米的钢筋混凝土拱桥 注册建造师继续教育法国法国Freyssinet于于1928年已创立预应力混凝土，但因年已创立预应力混凝土，但因二次大战而未能实用二次大战而未能实用德国德国Dishinger于于1938年提出现代斜拉桥的构思，也未年提出

7、现代斜拉桥的构思，也未能实现能实现50年代在修复和重建被破坏的欧洲桥梁中开始崭露头角年代在修复和重建被破坏的欧洲桥梁中开始崭露头角预应力技术和斜拉桥复兴是战后桥梁发展中的两项最伟预应力技术和斜拉桥复兴是战后桥梁发展中的两项最伟大的成就大的成就法国法国Freyssinett公司开发了一整套预应力材料、锚固、公司开发了一整套预应力材料、锚固、防腐、施工张拉设备防腐、施工张拉设备 注册建造师继续教育1953年年, 德国德国Finsterwald在建造在建造Worms莱茵河桥莱茵河桥, 首创挂篮悬浇的预应力施工工艺首创挂篮悬浇的预应力施工工艺, 开发了德国开发了德国Dywiday预应力系统，以后成为著

8、名的预应力系统，以后成为著名的DSI公司公司1956年年, 德国德国Dishinger在瑞典成功地建造了第一座在瑞典成功地建造了第一座现代斜拉桥现代斜拉桥, 主跨主跨182.6米的米的Strmsund桥桥斜拉桥迅速在德国推广斜拉桥迅速在德国推广,建成了建成了 杜塞尔多夫北桥杜塞尔多夫北桥（L=260m, 1958） 和科隆和科隆Severin桥（桥（L=301m, 1960） 注册建造师继续教育斜拉桥以其便于悬臂拼装、经济及多姿多态斜拉桥以其便于悬臂拼装、经济及多姿多态, 在桥梁设计在桥梁设计竞赛中战胜传统桥型，成为大跨度桥梁主流竞赛中战胜传统桥型，成为大跨度桥梁主流德国德国Leonhardt

9、首创各向异性性钢桥面首创各向异性性钢桥面, 代替笨重的钢筋代替笨重的钢筋混凝土桥面板混凝土桥面板德国首创结合梁桥面保留钢筋混凝土桥面板德国首创结合梁桥面保留钢筋混凝土桥面板, 但与钢主梁但与钢主梁共同工作共同工作各种计算理论（预应力混凝土，各向异性桥面，结合梁）各种计算理论（预应力混凝土，各向异性桥面，结合梁）逐步建立并完善，为逐步建立并完善，为 60 年代战后第一次建设高潮准备年代战后第一次建设高潮准备了理论基础了理论基础 注册建造师继续教育在在欧美各国大兴土木的高潮中，创造了许多工艺欧美各国大兴土木的高潮中，创造了许多工艺预应力混凝土预制节段的悬拼工法预应力混凝土预制节段的悬拼工法在移动托

10、架上的拼装工法在移动托架上的拼装工法预应力夹片锚和抗疲劳的拉索镦头锚问世预应力夹片锚和抗疲劳的拉索镦头锚问世高强度螺栓摩擦式连接代替铆钉连接高强度螺栓摩擦式连接代替铆钉连接德国德国Leonhardt首创的斜拉桥施工控制的倒退分析法首创的斜拉桥施工控制的倒退分析法（Back Analysis）得到推广，促进了斜拉桥向大跨度）得到推广，促进了斜拉桥向大跨度发展发展在移动架桥机下的悬挂拼装工法在移动架桥机下的悬挂拼装工法 注册建造师继续教育60 60 年代建造的斜拉桥，著名的有：年代建造的斜拉桥，著名的有：委内瑞拉委内瑞拉 Maracaibo桥，桥， L=235m, 1962意大利意大利Morand

11、i设计设计德德 国国 莱沃库森莱沃库森Albert桥桥,L= m, 196德德 国国 波波 恩恩 Ebert桥，桥，L=280m, 1967德德 国国 汉汉 堡堡 易北河桥，易北河桥，L= m, 196 德德 国国 杜塞尔多夫杜塞尔多夫Knie桥，桥， L=320m, 1969 斜拉桥从稀索发展到密索，从钢桥面发展到预应力混凝土桥斜拉桥从稀索发展到密索，从钢桥面发展到预应力混凝土桥面和各种结合形式，提高了斜拉桥的竞争力和适用范围面和各种结合形式，提高了斜拉桥的竞争力和适用范围 注册建造师继续教育采用采用先进施工技术建造的大跨度桥梁有：先进施工技术建造的大跨度桥梁有：德国德国Bendorf桥，挂

12、篮现浇工法桥，挂篮现浇工法法国法国Oleron桥，架桥机悬拼工法桥，架桥机悬拼工法法国法国Oleron桥，移动托架悬拼工法桥，移动托架悬拼工法另一重大创新是英国式悬索桥诞生另一重大创新是英国式悬索桥诞生 扁平箱梁代替钢桁架主梁扁平箱梁代替钢桁架主梁 混凝土桥塔代替钢塔（箱形或桁架式）混凝土桥塔代替钢塔（箱形或桁架式） 主跨主跨988米的英国塞文桥（米的英国塞文桥（1966）Bridges in the center of Paris 注册建造师继续教育70年代是预应力技术的成熟期年代是预应力技术的成熟期斜拉桥从德国向欧、美、日推广斜拉桥从德国向欧、美、日推广在法国，斜拉桥和预应力结合出现了在法

13、国，斜拉桥和预应力结合出现了PC斜拉桥斜拉桥德国于德国于1979年建成杜塞尔多夫年建成杜塞尔多夫Flehe桥，混合桥面、独桥，混合桥面、独塔不对称，主跨塔不对称，主跨368米，相当于双塔斜拉桥已突破米，相当于双塔斜拉桥已突破700米米1977年年Mller设计建成了主跨设计建成了主跨320米跨越塞纳河的米跨越塞纳河的Brottone桥，预应力箱梁和单索面独柱桥塔形成另一种桥，预应力箱梁和单索面独柱桥塔形成另一种风格的斜拉桥，并首创千吨级和万吨级盆式支座风格的斜拉桥，并首创千吨级和万吨级盆式支座 注册建造师继续教育预应力连续梁桥的顶推施工技术问世预应力连续梁桥的顶推施工技术问世 桥头预制，完成工

14、厂化施工，每周一个节段桥头预制，完成工厂化施工，每周一个节段 去鼻梁帮助下，逐段向前顶托去鼻梁帮助下，逐段向前顶托 聚四氟支座减少摩擦力聚四氟支座减少摩擦力 跨越深谷的长桥、曲线桥的经济施工跨越深谷的长桥、曲线桥的经济施工 注册建造师继续教育瑞士瑞士著名教授，设计大师著名教授，设计大师Christian Menn的创作的创作Salginatobel镰刀形拱桥，镰刀形拱桥，20世纪最美桥梁第一名世纪最美桥梁第一名？塔斜拉桥，？塔斜拉桥， 桥桥连续刚架桥连续刚架桥 Fegire桥，用双薄壁柔性克服温度效应，桥，用双薄壁柔性克服温度效应，削减负弯矩，使跨度突破削减负弯矩，使跨度突破200米米板拉桥，

15、采用预应力体外索，是介于连续梁和斜拉桥板拉桥，采用预应力体外索，是介于连续梁和斜拉桥之间的新桥型之间的新桥型1983年年 澳大利亚门道桥，主跨澳大利亚门道桥，主跨260米米 注册建造师继续教育60年代末，日本和丹麦二个岛国开始实施跨海工程计划年代末，日本和丹麦二个岛国开始实施跨海工程计划1973年，日本建成关门桥，主跨年，日本建成关门桥，主跨712米的美国式悬索桥米的美国式悬索桥197 年，丹麦建成主跨年，丹麦建成主跨600米的小海带桥米的小海带桥中国进入改革开放新时期，广东率先起步，引入中国进入改革开放新时期，广东率先起步，引入60年代年代新材料、新技术和新工艺，进行学习和跟踪新材料、新技术

16、和新工艺，进行学习和跟踪预应力索在水泥灌浆防腐的管道内发生锈蚀，防腐失效，预应力索在水泥灌浆防腐的管道内发生锈蚀，防腐失效，引起国际桥梁界关注，原用于加固桥梁的体外索具有可引起国际桥梁界关注，原用于加固桥梁的体外索具有可检查、可更换，不预留管道，减薄壁厚，减轻自重等优检查、可更换，不预留管道，减薄壁厚，减轻自重等优点得到了发展点得到了发展 注册建造师继续教育日本首创平行钢丝索股的悬索桥主缆施工法代替传统的日本首创平行钢丝索股的悬索桥主缆施工法代替传统的美国美国“空中纺缆法空中纺缆法”高性能混凝土的发展高性能混凝土的发展 从从50年代年代C20,25通过磨细水泥和掺加硅粉技术，通过磨细水泥和掺加

17、硅粉技术， 提高到提高到C60,80的商品化混凝土的商品化混凝土 减轻自重，增加跨越能力减轻自重，增加跨越能力 提高防腐和耐久性指标提高防腐和耐久性指标 出现出现C100,130的试验桥的试验桥 注册建造师继续教育纤维增强塑料（纤维增强塑料（FRP）加固技术）加固技术脊骨梁大挑臂城市高架桥脊骨梁大挑臂城市高架桥 小型预制中间脊梁和独柱墩用纵向预应力形成骨架小型预制中间脊梁和独柱墩用纵向预应力形成骨架 安装两侧预制大悬臂板，用横向预应力成型安装两侧预制大悬臂板，用横向预应力成型 第一代单车道匝道桥到第二代双车道（宽第一代单车道匝道桥到第二代双车道（宽8-10m） 最后达到四车道（宽最后达到四车道

18、（宽18-20m) 不影响地面交通条件下施工，占地小不影响地面交通条件下施工，占地小 造型美观，适用曲线段的城市高架造型美观，适用曲线段的城市高架混合结构新发展（混合结构新发展（Mixed Structure)从传统的上下层结合，发展到横向结合和纵向结合以及从传统的上下层结合，发展到横向结合和纵向结合以及替代腹板，充分发挥钢和混凝土两种材料的优点替代腹板，充分发挥钢和混凝土两种材料的优点 注册建造师继续教育90年代是年代是20世纪桥梁的冲刷阶段，纪录跨度桥梁相继建成世纪桥梁的冲刷阶段，纪录跨度桥梁相继建成法国诺曼第大桥法国诺曼第大桥L=856m斜拉桥斜拉桥1995中国万县长江大桥中国万县长江大

19、桥L=420m钢筋混凝土拱桥钢筋混凝土拱桥1997日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥L=1991m悬索桥悬索桥1998丹麦大海带桥丹麦大海带桥L=1624m悬索桥悬索桥1997挪威挪威 桥桥L=302mP.C.连续刚架桥连续刚架桥1998瑞典厄勒松海峡大桥瑞典厄勒松海峡大桥L=490m公铁两用斜拉桥公铁两用斜拉桥1998日本多多罗大桥日本多多罗大桥L=89m斜拉桥斜拉桥1999 注册建造师继续教育包括六个跨海工程（跨越纪录海峡、丰予海峡、长岛海峡、包括六个跨海工程（跨越纪录海峡、丰予海峡、长岛海峡、津轻海峡、东京湾和伊势湾）津轻海峡、东京湾和伊势湾）欧非直布罗陀海峡工程欧非直布罗陀海峡工程在在日

20、本、丹麦完成跨海工程的带动下，世界进入跨海工程前期工作热潮日本、丹麦完成跨海工程的带动下，世界进入跨海工程前期工作热潮意大利墨西拿海峡桥工程意大利墨西拿海峡桥工程欧亚白令海峡工程欧亚白令海峡工程日本第二国土轴工程（太平洋沿岸高速公路）日本第二国土轴工程（太平洋沿岸高速公路）日韩朝鲜海峡工程日韩朝鲜海峡工程英伦三岛之间的跨海工程英伦三岛之间的跨海工程日俄拉彼鲁兹海峡工程和鞑靼海峡工程日俄拉彼鲁兹海峡工程和鞑靼海峡工程 注册建造师继续教育中国沿太平洋高速公路包括五个工程中国沿太平洋高速公路包括五个工程（跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、珠江口和玉琼州（跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、珠江口和玉琼州 海峡

21、）海峡）菲律宾连岛工程菲律宾连岛工程中国舟山连岛工程中国舟山连岛工程中国中国也同步开展了跨海工程的规划工作也同步开展了跨海工程的规划工作马来西亚马来西亚印尼马六甲海峡工程印尼马六甲海峡工程印尼连岛工程（如爪洼和巴厘之间）印尼连岛工程（如爪洼和巴厘之间）中国台湾海峡工程中国台湾海峡工程 注册建造师继续教育中国万县长江大桥的钢管混凝土劲性拱架及其悬中国万县长江大桥的钢管混凝土劲性拱架及其悬拼悬浇控制技术拼悬浇控制技术法国诺曼第桥的平行钢绞线拉索和施工控制技术法国诺曼第桥的平行钢绞线拉索和施工控制技术挪威？连续刚架桥的预应力悬臂施工技术挪威？连续刚架桥的预应力悬臂施工技术丹麦大海带桥的塔墩防撞技术丹

22、麦大海带桥的塔墩防撞技术20世纪世纪90年代的技术创新年代的技术创新日本多多罗桥的长拉索防雨振措施日本多多罗桥的长拉索防雨振措施日本明石海峡大桥的日本明石海峡大桥的180MP高强度钢丝高强度钢丝 注册建造师继续教育日本明石海峡大桥的桥塔抗震设计和减振技术日本明石海峡大桥的桥塔抗震设计和减振技术瑞典厄勒松海峡大桥的瑞典厄勒松海峡大桥的9000t巨型浮吊整孔架设技术巨型浮吊整孔架设技术大桥的健康监测和振动控制技术大桥的健康监测和振动控制技术日本明石海峡大桥的塔墩深水基础技术日本明石海峡大桥的塔墩深水基础技术墨西拿海峡大桥分体桥面的抗风技术墨西拿海峡大桥分体桥面的抗风技术 注册建造师继续教育现代桥梁

23、从现代桥梁从18世纪算起已有世纪算起已有200余年余年跨度从不足百米已逼近跨度从不足百米已逼近2000米米对交通的需要推动人类征服大江、深谷和海峡对交通的需要推动人类征服大江、深谷和海峡通过对材料、结构、理论、设备、工艺的不断创新克服通过对材料、结构、理论、设备、工艺的不断创新克服困难，解决问题，取得技术进步困难，解决问题，取得技术进步科学技术的发展是无止境的科学技术的发展是无止境的 注册建造师继续教育新世纪大跨度桥梁的发展趋势新世纪大跨度桥梁的发展趋势 世界桥梁发展的历史世界桥梁发展的历史是桥梁跨度不断增大的历史，是桥型是桥梁跨度不断增大的历史，是桥型不断丰富的历史，是结构不断轻型化的历史。

24、不断丰富的历史，是结构不断轻型化的历史。 发展现状预示发展现状预示本世纪将迎来世界桥梁更大规模的建设高潮本世纪将迎来世界桥梁更大规模的建设高潮。 洲际跨海、建立全球交通网的构想洲际跨海、建立全球交通网的构想 跨海工程不是可望而不可即的宏伟蓝图。跨海工程不是可望而不可即的宏伟蓝图。 注册建造师继续教育大跨度桥梁向索结构方向发展大跨度桥梁向索结构方向发展 特大跨桥梁采用以斜缆为主的特大跨桥梁采用以斜缆为主的空间网状承重体系空间网状承重体系或采用或采用悬索加斜拉的混合体系悬索加斜拉的混合体系。 采用采用流线型钢箱流线型钢箱或采用轻型而刚度大的或采用轻型而刚度大的复合材料复合材料作加劲作加劲梁。梁。

25、采用自重小强度高的采用自重小强度高的碳纤维材料碳纤维材料做主缆。做主缆。 斜拉桥在斜拉桥在密索体系密索体系的基础上采用开口截面，减小梁的高的基础上采用开口截面，减小梁的高跨比。跨比。 大跨度桥梁上部大跨度桥梁上部结构轻型化结构轻型化问题。问题。 注册建造师继续教育桥梁建筑新材料的开发应用桥梁建筑新材料的开发应用 新材料具有高强、高弹模、轻质的特点。新材料具有高强、高弹模、轻质的特点。 研究超高强硅灰和聚合物混凝土。研究超高强硅灰和聚合物混凝土。 研究高强双向钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料研究高强双向钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料。 取代目前钢和混凝土材料还有相当长的路要走。取代目前钢和混凝土材

26、料还有相当长的路要走。 注册建造师继续教育大跨度桥梁的预应力技术应用大跨度桥梁的预应力技术应用 部分预应力、体外预应力仍将得到应用和发展；部分预应力、体外预应力仍将得到应用和发展； 增加大吨位预应力应用；增加大吨位预应力应用； 无粘结预应力结构；无粘结预应力结构； 应用锚固于箱梁腋上的平弯预应力索，减小板件厚度，应用锚固于箱梁腋上的平弯预应力索，减小板件厚度，解决局部应力问题；解决局部应力问题； 双预应力或预弯预应力梁得到更多应用。双预应力或预弯预应力梁得到更多应用。 注册建造师继续教育大跨度桥梁的动力稳定性问题大跨度桥梁的动力稳定性问题 跨海工程常年受台风、海浪频繁袭击；跨海工程常年受台风、

27、海浪频繁袭击； 海峡地震带，多支地震力激励；海峡地震带，多支地震力激励； 多车、快车、重车等行车动力作用；多车、快车、重车等行车动力作用； 研究特大跨桥梁气动特性，研究特大跨桥梁气动特性，改善气动弹性稳定性。改善气动弹性稳定性。 跨海结构振动控制跨海结构振动控制，抗震、减震、抑震。，抗震、减震、抑震。 避免车激共振避免车激共振，增大特大跨桥梁刚度。，增大特大跨桥梁刚度。 注册建造师继续教育大型深水基础工程的难点突破大型深水基础工程的难点突破 目前世界桥梁基础工程实践尚未超过目前世界桥梁基础工程实践尚未超过100m深海。深海。 直布罗陀海峡桥的悬索桥和多跨斜拉桥方案，基础深达直布罗陀海峡桥的悬索

28、桥和多跨斜拉桥方案，基础深达300m。 美国将在墨西哥湾修建的石油钻井平台基础，水深达美国将在墨西哥湾修建的石油钻井平台基础，水深达411m. 解决解决100300m深海基础施工难题迫在眉睫。深海基础施工难题迫在眉睫。基础及桥墩基础及桥墩分大块预制安装分大块预制安装。 注册建造师继续教育桥梁计算机辅助技术高度发展桥梁计算机辅助技术高度发展 实现快速有效的优化设计和仿真分析；实现快速有效的优化设计和仿真分析； 运用智能化制造系统，工厂化生产部件；运用智能化制造系统，工厂化生产部件； 利用现代控制理论、利用现代控制理论、 GPSGPS定位系统、智能遥控技术、定位系统、智能遥控技术、计算机处理实现施

29、工控制；计算机处理实现施工控制； 预设自动监测和安全管理系统，进行大跨度桥梁运营全预设自动监测和安全管理系统，进行大跨度桥梁运营全过程监控，自动报告损伤部位、提供养护加固对策过程监控，自动报告损伤部位、提供养护加固对策 注册建造师继续教育大大跨度桥梁应是建筑艺术精品跨度桥梁应是建筑艺术精品 空间艺术精品增添湖光山色、海空景观；空间艺术精品增添湖光山色、海空景观； 成为世界名城永久的标志性建筑；成为世界名城永久的标志性建筑； 重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。 杰出的桥梁工程师，也应是卓越的桥梁建筑师。杰出的桥梁工程师，也应是卓越的桥梁建筑师。