古人造橋先養(yǎng)牡蠣 揭秘古今中外造橋工藝大不同

從發(fā)展歷史來看，橋梁可以分為古代、近代和現(xiàn)代橋梁三類。隨著人們對(duì)工程技術(shù)的不斷鉆研，橋梁從材料選取到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、從建設(shè)施工到通行能力，都有了質(zhì)的飛躍。

古人搭橋

用過養(yǎng)牡蠣的妙招

從歷史上看，木材和石材在數(shù)千年間都是人類建造橋梁的主要材料。但兩種材料卻都有先天的不足，可以說，材料的發(fā)展嚴(yán)重制約了古代橋梁技術(shù)的進(jìn)步。另一方面，力學(xué)基礎(chǔ)理論的缺乏也制約著橋梁的設(shè)計(jì)和建設(shè)。

當(dāng)時(shí)，幾乎所有橋梁的設(shè)計(jì)都來自生活經(jīng)驗(yàn)，比如拱橋和梁橋，也都采用最簡單的搭接和架設(shè)方式，無法形成大的跨徑，也難以設(shè)計(jì)合理的拱形。

盡管如此，古代橋梁結(jié)構(gòu)的工程探索依然出現(xiàn)了技術(shù)進(jìn)步的萌芽。比如，羅馬時(shí)代出現(xiàn)了橋梁基礎(chǔ)的圍堰施工方法，即打木板樁成圍堰，抽水后在其中修筑橋梁基礎(chǔ)和橋墩；中國在11世紀(jì)初修建的洛陽橋，建設(shè)過程初期首先在橋址江中遍拋石塊，其上養(yǎng)殖牡蠣兩三年后膠固形成筏形基礎(chǔ)，這體現(xiàn)了中國古代勞動(dòng)人民的智慧。

總的來說，在18世紀(jì)以前的橋梁，材料基本以木材和石材為主，嚴(yán)重制約著橋梁技術(shù)的進(jìn)步。工程技術(shù)和設(shè)計(jì)理論尚處于萌芽階段。

近代修橋

抗風(fēng)設(shè)計(jì)開始引入

隨著18世紀(jì)前后鋼鐵和水泥的出現(xiàn)，材料的發(fā)展和工程技術(shù)的進(jìn)步為橋梁技術(shù)注入了新的活力，這一時(shí)期的橋梁我們稱為近代橋梁。世界上第一座鑄鐵橋是英國科爾布魯克代爾廠于1779年所造的塞文河橋，該橋?yàn)榘雸A拱，由五片拱肋組成，跨徑30.7米。

那時(shí)修橋，橋梁設(shè)計(jì)中的力學(xué)原理除了以承載力為代表的靜力作用之外，動(dòng)力作用相關(guān)的力學(xué)原理也逐漸成為人員關(guān)注的重要內(nèi)容，尤其是橋梁抗風(fēng)設(shè)計(jì)的研發(fā)頗受重視，如尼亞加拉瀑布公路鐵路兩用橋采用了鍛鐵索和加勁梁；紐約布魯克林吊橋采用了加勁桁架來減弱震動(dòng)；舊金山金門橋和奧克蘭海灣橋也都是采用加勁梁的吊橋。

另一方面，材料基礎(chǔ)理論的進(jìn)步也積極推動(dòng)著橋梁工程進(jìn)入新時(shí)代，比如鋼筋混凝土橋梁的出現(xiàn)。鋼筋混凝土是將鋼筋埋入混凝土中受拉區(qū)的部分，讓兩者協(xié)同工作共同受力。受力過程中鋼筋抵抗拉力，混凝土抵抗壓力，協(xié)同工作，使得結(jié)構(gòu)的承載能力大幅提高。因此，1900年之后的二三十年間，出現(xiàn)了大量的鋼筋混凝土拱橋和梁橋。

現(xiàn)代造橋

新工藝帶來大跨度

隨著預(yù)應(yīng)力混凝土和高強(qiáng)度鋼材在20世紀(jì)30年代登上歷史舞臺(tái)，橋梁結(jié)構(gòu)從近代橋梁發(fā)展到現(xiàn)代橋梁。

隨著工程對(duì)橋梁跨徑要求的不斷提高，斜拉橋和懸索橋逐漸成為大跨距長大橋梁的主要形式。

斜拉橋和懸索橋都是使用預(yù)應(yīng)力鋼絲索作為懸索，并同加勁梁構(gòu)成自錨式體系，通過鋼索將橋梁的力傳遞到主塔來承重；不同的是，斜拉橋是通過斜拉索直接將橋面的力傳遞至橋塔，而懸索橋是通過拉索垂直傳遞到主索，再由主索將力傳遞至橋塔。斜拉橋和懸索橋的設(shè)計(jì)形式為橋梁結(jié)構(gòu)提供了更大的跨越長度。中國現(xiàn)有的著名長大的大跨距橋梁也多為斜拉橋或懸索橋，如青島海灣大橋、港珠澳大橋以及正在建設(shè)中的滬通大橋。

力學(xué)和材料學(xué)方面研究工作的新進(jìn)展不斷給橋梁技術(shù)注入新鮮血液，大量新工藝、新材料、新設(shè)備被運(yùn)用到橋梁工程建設(shè)中，推動(dòng)橋梁工程的基礎(chǔ)理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工程建設(shè)水平不斷進(jìn)步。

(來源：北京晚報(bào))