斜拉桥发展历史及未来方向

斜拉桥的发展历程及未来发展趋势通过本学期的学习，我们学习了梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥的计算方法。通过老师的讲解使我们了解到了不同桥梁的受力特点的不同以及不同桥梁计算时使用的不同的理论。梁桥以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用，沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。悬索桥既吊桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。下面我们重点来说说斜拉桥，斜拉桥是由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成，主梁一般采用混凝土结构、钢和混凝土结构、组合结构或钢结构，索塔主要采用混凝土结构，斜拉索采用高强材料的钢丝或钢绞线制成。它的主要优点有在各个支点支承的作用下跨中弯矩大大减小，而且由于结构自重较轻，既节省了结构材料，又能大幅地增大桥梁的跨越能力。此外，斜拉索轴力产生的水平分力对主梁施加了预应力，从而可以增强主梁的抗裂能力，节约主梁中预应力钢材的用钢量。斜拉桥和梁桥和拱桥相比有着跨越能力大的优势。而与悬索桥相比在300-1000米跨度又有经济性的优势。同时外形对称美观更兼线条纤秀，构造简洁，造型优美。符合桥梁美学的要求。适合在跨度为300-1000米的桥梁使用。斜拉桥的发展其实进行了一个漫长的历史，在国外1784年德国人勒舍尔建造了一座跨径为32米的木桥，这是世界上第一座斜拉桥。1821年法国建筑师叶帕特在世界上第一次系统地提出了斜拉桥的结构体系。在这个体系里，他构想用锻铁拉杆将梁吊到相当高的桥塔上，拉索扇形布置，所有拉索都锚固于桥塔顶部。1855年美国工程师罗伯林在尼亚加拉河上，建成了跨径达250米的公铁两用桥。这是世界上首次将悬索体系和拉索体系的成功组合。1949年，德国著名的桥梁工程师迪辛格尔发表了他对斜拉桥的结构体系的研究成果，为现代斜拉桥的诞生和发展奠定了理论基础。1952年德国莱昂哈特教授在世界上第一个设计出现代化斜拉桥德国杜塞尔多夫跨越莱茵河的大桥。1953年迪辛格尔与德国承包商德玛格公司，承建了瑞典的斯特罗姆松德桥，这是世界上第一座现代斜拉桥。从此斜拉桥经历了三个发展阶段：自20世纪50年代中至60年代中，其特征是拉索为稀索体系，钢或混凝土梁体，以受弯为主；第二阶段，自20世纪60年代后期开始，其特征是拉索逐步采用密索体系，并可以换索，钢和混凝土梁以受压为主，截面减小；第三阶段，从20世纪80年代中期至今，拉索普遍采用密索体系，可以换索，梁体结构出现组合式、混合式、钢管混凝土等新的形式。相应地梁向轻型化发展，梁高减小，梁面也出现了肋板式、板式等形式。在国内斜拉桥的发展历史要比国外晚许多，但是斜拉桥在我国的发展相当迅速，我国于1975年在重庆云阳建成了第一座试验性斜拉桥；1991年上海南浦大桥建成，开创了我国400米以上特大斜拉桥的先河。2001年我国建成了南京长江二桥钢箱梁斜拉桥和福建青州闽江结合梁斜拉桥，使我国的斜拉桥建设技术进一步提高。南京长江二桥是继日本多多罗大桥，法国诺曼底大桥之后的世界第三跨径的斜拉桥。福州市的青州闽江大桥是主跨605m的结合梁斜拉桥，在结合梁斜拉桥类型中位居世界第一。2002年5月我国建成了亚洲最大的单塔混合体系斜拉桥天津海河大桥。海河大桥位于天津海河入海口西侧，全长2650m，正桥的主跨310m，为钢箱梁结构；边跨190m，为混凝土箱梁结构。主塔高168m，通航净空37.5m。2008年建成通车的苏通大桥。苏通大桥工程规模浩大：其主跨跨径达到1088米，是世界位居第二大跨径的斜拉桥。至今，我国已建的跨径400米以上的斜拉桥27座，其中建成18座在世界上50大斜拉桥的排行榜上我国就占了25座。我国从以前建造斜拉桥需要向国外学习借鉴，经过了几代建桥人的努力，到现在自主设计建造了杨浦大桥、南浦大桥、苏通大桥等。实现了建造斜拉桥的自主创新。使得我国逐步走向一个造桥强国。现代斜拉桥的发展趋势是：（1） 桥跨向特大跨度（即1000m以上）发展；提高斜拉桥的跨越能力。（2）结构形式更为美观，表现为桥塔独特异形，桥面加劲梁更为轻巧。（3） 桥梁的建造对当地的环境产生积极的影响，表现为桥梁的建造不破坏当地的环境、和不影响当地动植物的生存。（4）通过科学技术的发展，使得斜拉桥建造需要的材料价格降低，强度升高。使得在1000m以上的斜拉桥的造价降低到悬索桥的造价以下。因此需要存在改进的问题为：（1）、抗风设计 风的随机性和其动力振动行为极为复杂，尽管依靠风洞试验来验证抗风设计，但风洞模型与实际还是存在差异。因此，需要多收集跨海峡大桥的风振方面实际资料加以研究。同时通过对箱梁的研究和设计，可以使得风对桥梁的影响减弱。（2）、抗震设计 斜拉桥的塔、索、梁的各自振动特性有很大差别，给抗震设计带来很大的复杂性。此外结构的阻尼特性也还研究不够，再加之对于大跨度桥梁，地震的行波效应也需要考虑。（3）、斜索的使用寿命 影响斜索的使用寿命是三个方面的问题：腐蚀、疲劳和斜拉索材料的强度。同时未来可以考虑使用纤维预应力索来代替斜拉索使用。 （4）结构材料强度的提高 结构材料强度的提高可以减轻结构自重，从而提高桥梁跨越能力。同时改进技术使得材料的价钱降低，使得在1000m以上的特大跨径桥梁上更具有优势。总结：虽然斜拉桥在中国的发展时间很短，但中国绝对是世界上斜拉桥发展的最快，最好的地方。由于其刚柔相济的特性，符合受力的特点。使得斜拉桥在我国倍受重视。无论是斜拉桥的结构形式，还是外形美观的设计，我觉得中国基本上包括了斜拉桥的所有形式。世界上好多造型美观，跨度巨大，新工艺新技术的运用。你都可以在中国找到它的影子。身为一个建桥人，我为成长于这个伟