桥梁近代

桥梁近代18世纪铁的生产和铸造,为桥梁提供了新的建造材料

但铸铁抗冲击性能差,抗拉性能也低,易断裂,并非良好的造桥材料

19世纪50年代以后,随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展,钢材成为重要的造桥材料

钢的抗拉强度大,抗冲击性能好,尤其是19世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材,为桥梁的部件在厂内组装创造了条件,使钢材应用日益广泛

18世纪初,发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥

19世纪50年代,开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点

此后,于19世纪70年代建成了钢筋混凝土桥

近代桥梁建造,促进了桥梁科学理论的兴起和发展

1857年由圣沃南在前人对拱的理论、静力学和材料力学研究的基础上,提出了较完整的梁理论和扭转理论

这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来

桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解决

19世纪70年代后经德国人K.库尔曼、英国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力,结构力学获得很大的发展,能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析

这些理论的发展,推动了桁架、连续梁和悬臂梁的发展

19世纪末,弹性拱理论已较完善,促进了拱桥发展

20世纪20年代土力学的兴起,推动了桥梁基础的理论研究

近代桥梁按建桥材料划分,除木桥、石桥外,还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥

16世纪前已有木桁架

1750年在瑞士建成拱和桁架组合的木桥多座,如赖谢瑙桥,跨径为73米

在18世纪中叶至19世纪中叶,美国建造了不少木桥,如1785年在佛蒙特州贝洛兹福尔斯的康涅狄格河建造的第一座木桁架桥,桥共二跨,各长55米;1812年在费城斯库尔基尔河建造的拱和桁架组合木桥,跨径达104米

桁架桥省掉拱和斜撑构,简化了结构,因而被广泛应用

由于桁架理论的发展,各种形式桁架木桥相继出现,如普拉特型、豪氏型、汤氏型等

由于木结构桥用铁件量很多,不如全用铁经济,因此,19世纪后期木桥逐渐为钢铁桥所代替

铁桥 包括铸铁桥和锻铁桥

铸铁性脆,宜于受压,不宜受拉,适宜作拱桥建造材料

世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克代尔厂所造的塞文河桥,建于1779年,为半圆拱,由五片拱肋组成,跨径30.7米

锻铁抗拉性能较铸铁好,19世纪中叶跨径大于60~70米的公路桥都采用锻铁链吊桥

铁路因吊桥刚度不足而采用桁桥,如1845~1850年英国建造布列坦尼亚双线铁路桥,为箱型锻铁梁桥

19世纪中以后,相继建立起梁的定理和结构分析理论,推动了桁架桥的发展,并出现多种形式的桁梁

但那时对桥梁抗风的认识不足,桥梁一般没有采取防风措施

1879年12月大风吹倒才建成18个月的阳斯的泰湾铁路锻铁桥,就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构

中国于1705年修建了四川大渡河泸定铁链吊桥

桥长100米,宽2.8米,至今仍在使用

欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥,建于1741年,跨径20米,宽0.63米

1820~1826年,英国在威尔士北部梅奈海峡修建一座中孔长177米用锻铁眼杆的吊桥

这座桥由于缺乏加劲梁或抗风构,于1940年重建

世界上第一座不用铁链而用铁索建造的吊桥,是瑞士的弗里堡桥,建于1830~1834年、桥的跨径为233米

这座桥用2000根铁丝就地放线,悬在塔上,锚固于深18米的锚碇坑中

1855年,美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊桥,跨径为250米

1869~1883年,美国建成纽约布鲁克林吊桥,跨度为283+486+283米

这些桥的建造,提供了用加劲桁来减弱震动的经验

此后,美国建造的长跨吊桥,均用加劲梁来增大刚度,如1937年建成的旧金山金门桥(主孔长为1280米,边孔为344米,塔高为228米),以及同年建成的旧金山奥克兰海湾桥(主孔长为704米,边孔为354米,塔高为152米),都是采用加劲梁的吊桥

1940年,美国建成的华盛顿州塔科玛海峡桥,桥的主跨为853米,边孔为335米,加劲梁高为2.74米,桥宽为11.9米

这座桥于同年11月7日,在风速仅为67.5公里/小时的情况下,中孔及边孔便相继被风吹垮

这一事件,促使人们研究空气动力学同桥梁稳定性的关系

钢桥 美国密苏里州圣路易市密西西比河的伊兹桥,建于1867~1874年,是早期建造的公路铁路两用无铰钢桁拱桥,跨径为153+158+153米

这座桥架设时采用悬臂安装的新工艺,拱肋从墩两侧悬出,由墩上临时木排架的吊索拉住,逐节拼接,最后在跨中将两半拱连接

基础用气压沉箱下沉33米到岩石层

气压沉箱因没有安全措施,发生119起严重沉箱病,14人死亡

19世纪末弹性拱理论已逐步完善,促进了20世纪20~30年代修建较大跨钢拱桥,较著名的有:纽约的岳门桥,建成于1917年,跨径305米;纽约贝永桥,建成于1931年,跨径504米;澳大利亚悉尼港桥,建成于1932年,跨径503米

3座桥均为双铰钢桁拱

19世纪中期出现了根据力学设计的悬臂梁

英国人根据中国西藏木悬臂桥式,提出锚跨、悬臂和悬跨三部分的组合设想,并于1882~1890年在英国爱丁堡福斯河口建造了铁路悬臂梁桥

这座桥共有6个悬臂,悬臂长为206米,悬跨长为107米,主跨长为519米

20纪初期,悬臂梁桥曾风行一时,如1901~1909年美国建造的纽约昆斯堡桥,是一座中间锚跨为190米、悬臂为150和180米、无悬跨、由铰联结悬臂、主跨为300米和360米的悬臂梁桥

1900~1917年建造的加拿大魁北克桥也是悬臂钢桥

1933年建成的丹麦小海峡桥为五孔悬臂梁公路铁路两用桥,跨径为137.50+165+200+165+137.5米

1896年比利时工程师菲伦代尔发明了空腹桁架桥

比利时曾经造了几座铆接和电焊的空腹桁架桥

钢筋混凝土桥1875~1877年,法国园艺家莫尼埃建造了一座人行钢筋混凝土桥,跨径16米,宽4米

1890年,德国不莱梅工业展览会上展出了一座跨径40米的人行钢筋混凝土拱桥

1898年,修建了沙泰尔罗钢筋混凝土拱桥

这座桥是三铰拱,跨径52米

1905年,瑞士建成塔瓦纳萨桥,跨径51米,是一座箱形三铰拱桥,矢高5.5米

1928年,英国在贝里克的罗亚尔特威德建成 4孔钢筋混凝土拱桥,最大跨径为110米

1934年,瑞典建成跨径为181米、矢高为26.2米的特拉贝里拱桥;1943年又建成跨径为264米、矢高近40米的桑德拱桥

桥梁基础施工,在18世纪开始应用井筒,英国在修威斯敏斯特拱桥时,木沉井浮运到桥址后,先用石料装载将其下沉,而后修基础及墩

1851年,英国在肯特郡的罗切斯特处修建梅德韦桥时,首次采用压缩空气沉箱

1855~1859年,在康沃尔郡的萨尔塔什修建罗亚尔艾伯特桥时,采用直径11米的锻铁筒,在筒下设压缩空气沉箱

1867年,美国建造伊兹河桥,也用压缩空气沉箱修建基础

压缩空气沉箱法施工,工人在压缩空气条件下工作,若工作时间长,或从压缩气箱中未经减压室骤然出来,或减压过快,易引起沉箱病

1845年以后,蒸汽打桩机开始用于桥梁基础施工

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