漫话桥梁市公开课一等奖省赛课获奖课件

第一章概论SACE第一节漫话桥梁第二节桥梁组成与分类漫话桥梁第1页天然桥

彩虹桥

最大天然桥，含有最完美形态和色彩。横跨美国犹他州红岩沙漠区峡谷。桥顶是一段几乎完整四分之一圆弧。桥身内侧平滑弯曲。长94m，跨越85m宽峡谷。桥顶宽10m，从底部到顶部有88m。纳瓦霍人称之为彩虹桥，视为圣地。漫话桥梁第2页原始桥漫话桥梁第3页原始桥漫话桥梁第4页都江堰杩槎截流。用竹绳绑扎3根高约9米圆木而制成三足架，为截流关键工具。（木梁、竹笼、人工围堰）三大优势：节约2/3工程费用；施工过程无污染，利于环境保护；就地取材，节约90%以上天然木材可用作水工建筑物施工围堰，暂时调整水量拦河堰，抢险堵口和护岸工程杩槎漫话桥梁第5页我国桥梁建筑发展概况

世界领先严重滞后恢复发展突飞猛进古代（周秦汉晋隋唐宋元明清）

解放前解放后到改革开放前改革开放后漫话桥梁第6页全国重点古桥文物单位古月桥如龙桥江东桥观音桥洛阳桥宝带桥八字桥龙脑桥广济桥永济桥赵州桥安平桥永通桥卢沟桥纤道桥岜团桥十二桥遗址东渭桥遗址木兰陂坝闸桥地坪风雨桥漫话桥梁第7页古桥1：赵州桥（安济桥）石家庄东南，横跨洨水南北两岸，建于隋朝（605-6），由匠师李春监造。桥体全部用石料建成，俗称“大石桥”经历了10次水灾，8次战乱和屡次地震“制造奇特，人不知其所认为”。设计完全合乎科学原理，施工技术巧妙绝伦茅以升：“先不论桥内部结构，仅就它能存在1300多年就说明了一切”现存最早、保留最好巨大石拱桥，“天下第一桥”、“世界奇迹”。1961年，国务院公布第一批全国重点文物保护单位：泸定桥、卢沟桥、永通桥、安平桥1991年9月，美国土木工程师学会，第十二个“国际土木工程里程碑”漫话桥梁第8页1979.5，中国科学院自然史组等四个单位进行联合调查：桥基坐落在自然砂石上……两端宽9.6m中部宽9m主拱圈宽37.4m小拱2.8m，3.8m7.25m拱厚1.03m重量：2800吨1.在桥梁技术史上创新漫话桥梁第9页无桥不成市无桥不成路无桥不成村赵州桥甪直寿昌桥绍兴古小江桥绍兴泗龙桥1.在桥梁技术史上创新漫话桥梁第10页创新一、采取圆弧拱形式1.在桥梁技术史上创新半圆形拱：形式比较完整、优美。缺点：（1）施工不利，脚手架很高，增加施工危险性（2）交通不便，适合用于跨度比较小桥梁圆弧拱：石拱高度大大降低，实现了低桥面和大跨度双重目标，桥面过渡平稳，车辆行人非常方便，而且用料省、施工方便漫话桥梁第11页创新二、采取敞肩拱，含有优异技术性能增加泄洪能力（16%），减轻洪水季节洪水对桥冲击力比实肩拱节约大量土石材料，减轻自重，（四个小拱节约石料26m³，减轻重量700t）1.在桥梁技术史上创新增加造型优美，四个小拱均衡对称，组成一幅完整图画，显得愈加轻巧秀丽，表达建筑和艺术完整统一符合结构力学理论，敞肩拱式结构在承载时使桥梁处于有利情况，可降低主拱圈变形，提升桥梁承载力和稳定性漫话桥梁第12页创新三、单孔跨度之大是我国桥梁史上空前创举

古代长桥传统处理：采取多孔桥。缺点：桥墩多，既不利于舟船航行，也妨碍洪水宣泄；桥墩长久受水流冲击、侵蚀，天长日久轻易塌毁。1.在桥梁技术史上创新漫话桥梁第13页（1）桥址选择比较合理，使桥基稳固牢靠选择河两岸较为平直地方建桥，有足够承载能力（据测算承受4.5-6.6kg/cm²压力，实桥5-6kg/cm²）自建桥到现在，桥基仅下沉5cm（2）砌置方法新奇、施工修理方便2.在建造技术方面创造就地取材：附近州县生产质地坚硬青灰色砂石砌置方法：纵向砌置，每券独立、单独操作（节约支架、便于维修），相当灵活，一券砌完后再砌邻券漫话桥梁第14页（3）在保持大桥稳定性方面采取了许多严密方法加强稳定性：每一拱券采取下宽上窄、略有“收分”方法，使每个拱券向里倾斜，相互挤靠增强横向联络：主券上沿桥宽均匀设置5个铁拉杆，穿过28道拱券外侧拱石上和两端小拱上盖有护拱石以保护主拱圈（4）采取固基方法，保障桥台可靠性降低桥台垂直位移：在桥台底打入许多木桩降低桥台水平移动：延伸桥台后座保护桥台和桥基：设置金刚墙，能够预防水流冲蚀作用2.在建造技术方面创造漫话桥梁第15页古桥2：洛阳桥（万安桥）位于泉州东郊洛阳江上，我国现存最早跨海梁式大石桥宋代泉州太守蔡襄主持修建（1053-1059年，耗银1400万两）当初洛阳江“水阔五里，波涛滚滚”，过渡只能靠渡船，每逢大风海潮，经常连人带船翻入江中，为了请求万无一失地平安过渡….渡口称“万安渡”…桥称为“万安桥”漫话桥梁第16页原长1200m，宽5m，桥墩46座，两侧500个石雕扶拦，28尊石狮，兼有7亭9塔点缀其间，武士造像分立两端，桥南北两侧种植松树七百棵……先后修复十七次茅以升赞：“洛阳桥是福建桥梁状元”民国二十一年（1932年）蔡延锴军长改建为钢筋砼公路桥，桥面增高2m。抗日战争时期受到严重破坏古桥2：洛阳桥（万安桥）1993-1996年，国家拨600万进行修复。现桥长731.29m、宽4.5m、高7.3m，有44座船形桥墩、645个扶栏、104只石狮、1座石亭、7座石塔

漫话桥梁第17页对世界桥梁科学贡献：（2）种蛎固基法：桥下养殖大量牡蛎以巩固桥基（特点：外壳附着力强，繁生速度快）世界上第一个把生物学利用于桥梁工程创举（3）浮运架梁法：重数吨大石板采取激浪涨舟，浮运架梁（1）开创近代筏形基础开端：沿桥梁中轴线水下底部抛置大量石块，形成一条连结江底矮石墩作桥基，然后在上面建桥墩采取船形墩：有利于分水直到近代才被人们认识古桥2：洛阳桥（万安桥）漫话桥梁第18页近代桥梁回顾旧中国桥梁，国内公路和铁路上较大桥梁，都由外国人设计和承建。长江是天堑，黄河上三座桥梁：津浦铁路济南铁路桥（德国人），京汉铁路郑州铁路桥（比利时人）、兰州市黄河桥（德国人），英国人建滦州滦河桥，俄国人建松花江桥，美国人建蚌埠淮河大桥，以及上海、天津、广州等大城市中一些桥梁也无一不是由洋商承建。旧中国承包商还没有建造大桥能力，而政府交通部门也没有大桥施工队伍，只能做一些公路小桥涵工程。当初水平最高是由赵祖康先生领导上海市工务局，这支队伍也是解放早期我国桥梁建设主要技术力量，以后组建成上海市政工程设计院。有识之士想改变这种局面，唯一能引以自豪是由茅以升…漫话桥梁第19页杭州钱塘江大桥：第一座当代大型桥梁杭州六和塔附近，横贯钱塘江南北，是连接沪杭、浙赣铁路交通要道建成于抗日烽火之中，不但在中华民族抗击外来侵略者斗争中书写了可歌可泣一页，也是我国桥梁建筑史上一座里程碑，同时也是我国桥梁工程师摇篮。而该桥经历一段传奇，最是令人难忘。中国铁路桥梁史评价：“20世纪30年代，在自然条件比较复杂钱塘江上，以当初尚不发达施工技术，用不到3年时间，由我国工程师自行设计并监造，建成了一座基础深47.8m双层公铁两用桥，这是旧中国铁路桥梁建设史上一项重大成就，也是中国铁路桥梁史上一个里程碑。”漫话桥梁第20页杭州钱塘江大桥颇为痛心，决心为中国人争气，架设中国人自己大桥。迎难而上，慨然受命，自任桥工处处长，请同学罗英任总工程师，寝馈于斯，志在必得……背景：钱江乃著名险恶之江，水文地质条件极为复杂。水势不但受上游山洪暴发之影响，还受下游海潮涨落制约，若遇台风攻击，江面常逞汹涌翻腾之势。江底流沙厚达41m，变迁莫测，素有“钱塘江无底”之说。所以，民间有“钱塘江上架桥——办不到”谚语，工程技术界也认为在钱塘江上架桥是一件十分困难事情。茅以升先生少年立志于桥梁事业，后又负笈美国，于康奈尔大学和卡利基理工学院专攻桥梁专业并获博士学位。茅以升原九三学社中央声誉主席中国科学院院士著名桥梁教授当代桥梁工程先驱漫话桥梁第21页困难重重（1）打桩：需要穿越41m厚泥沙，在9个桥墩位置打入1440根木桩，木桩立于石层（2）承台和桥台施工：水流湍急，难以施工（3）钢梁架设杭州钱塘江大桥漫话桥梁第22页困难重重勇克技术难题（1）打桩采取“射水法”，抽江水在厚硬泥沙上冲出深洞再打桩，使原来一昼夜只打1根桩，提升到能够打30根桩（2）承台和桥台施工采取“沉箱法”，将钢筋混凝土做成箱子口朝下沉入水中罩在江底，再用高压气挤走箱里水，工人在箱里挖沙作业，使沉箱与木桩逐步结为一体。沉箱上再筑桥墩。（3）钢梁架设巧妙利用自然力“浮运法”，潮涨时用船将钢梁运至两墩之间，潮落时钢梁便落在两墩之上，省工省时，进度加紧杭州钱塘江大桥漫话桥梁第23页全长1453m。耗资160万美元。上层为6.1m宽公路，下层为标准轨单线铁路。江面正桥1072m，分为16孔，每孔跨度67m。上部结构为合金钢简支桁梁，下部结构为钢筋砼桥墩，其中六个下达石层，九个下为33m木桩，亦深达石层1934.8.8—1937.9.26—1937.12.23—1948.3。前后，经历建桥、炸桥、修桥三个时期，是古今中外建桥史上从未有过先例杭州钱塘江大桥漫话桥梁第24页建桥末期，淞沪抗战正紧，日军飞机经常来轰炸。茅以升打破常规，打桩、建墩、上梁同时进行，力争早日完工。1937年9月26日，铁路桥首先通车：没有鲜花，没有锣鼓，没有彩旗，只有一列运载着抗日物资及不计其数逃难老百姓列车缓缓地驶过大桥，为抗日战争做出出色贡献。战火中诞生大桥，谁都不知道它命运将会怎样。11月16日下午，南京工兵学校一位教官在桥工处找到茅以升，向他出示南京政府绝密文件，“假如杭州不保，钱塘江大桥就等于是给日本人造了！”要求炸毁钱江桥，这是不得已而为之事。炸桥所需炸药及爆炸器材已直接由南京运来，就在外边汽车上。实际上造桥时，在大桥南端第二个桥墩上特意留下了一个方洞，只有茅以升和总工罗英知道：为了阻止敌人进犯，准备随时炸桥杭州钱塘江大桥漫话桥梁第25页11月17日清晨，全部炸药已埋好。此时，茅接到浙江省政府命令：大量难民涌入杭州，渡船不够用，大桥必须当日全方面通车。茅以升：“全部这天过桥十多万人，以及今后天天过桥人，人人都要在炸药上面走过，火车也一样在炸药上风驰电掣而过。开桥第一天，桥里就先有了炸药，这在古今中外桥梁史上是空前！”12月23日下午1点，接到炸桥命令。下午5点，日军先头部队隐约可见，中国桥梁史上悲壮一刻——茅忍痛下令：炸桥（仅存89天）“抗战必胜，此桥必复”。并赋诗一首：“斗地风云突变色，炸桥挥泪断通途，五行缺火真来火，不复原桥不丈夫”。日本兵友永河夫拍摄照片杭州钱塘江大桥漫话桥梁第26页漫话桥梁第27页武汉长江大桥：第一座长江大桥公铁两用桥，全长1670m，正桥为1156m，两岸引桥共514m。上层公路路面宽18m，两侧设人行道，下层为双线铁路桥1954.1.15，第203次政务会议决定建桥，1957年，“一桥飞架南北，天堑变通途”，第一次跨越长江天堑伟大胜利第一次采取大型管柱基础和管柱钻孔施工方法。是五十年代中国桥梁一座里程碑，也是中苏友好结晶，为中国当代桥梁工程技术和南京长江大桥兴建以及桥梁深水基础工程发展奠定了基础方秦汉（中国工程院院士、中铁大桥勘测设计院高级工程师、武汉长江大桥建造者之一）教授：“设计、施工和养护都是一流，使用年限完全有可能超出1”。漫话桥梁第28页漫话桥梁第29页南京长江大桥1969年建成，连接津浦、沪宁两铁路以及苏南苏北公路，是我国自行设计、制造、施工，使用国产高强钢材上层公路，下层双线铁路，铁路部分全长6772m，公路部分4589m，正桥除北岸第一孔为128m简支钢桁梁外，其余为9

孔3联（每联3x

160m连续钢桁梁），是我国桥梁之最。现实状况：妨碍长江黄金水道通畅交通拥挤设施破坏严重关注：南京长江大桥该不该拆？漫话桥梁第30页现实状况一：妨碍长江黄金水道通畅净空：上游码头：建桥导向：碰撞事故：关注：南京长江大桥该不该拆？高度仅24m，丰水期只能经过3000t级船舶。如同一把千年铁锁，把大船挡在了桥下投资数十亿在芜湖、安庆、九江、武汉、城陵矶、重庆等建成数十座5000t级外贸码头和集装箱码头，基本闲置。抵达南京市以上港口船舶仅占总数4％，载货量仅1.4％已建、在建和拟建大桥将突破60座，其净空均比照南京大桥建设。“照这么下去，等于给黄金水道判了死刑”120多起，其中武汉长江大桥70次，居首位（事故率为世界平均水平1.7倍）；南京长江大桥25次，紧随其后漫话桥梁第31页现实状况二：交通拥挤最初设计日车流量1.2万辆，近年5万多辆现实状况三：设施破坏严重因为年久失修、铁路提速等原因，梁体横向振幅超出设计限制，钢梁支座严重变形损坏栏杆很多已经被破坏、斑驳不堪，钢筋裸露大桥管理处（隶属于上海铁路局南京分局）：没有维修资金，缺乏技术人员……处理方法？关注：南京长江大桥该不该拆？漫话桥梁第32页关注：南京长江大桥该不该拆？漫话桥梁第33页方法一：彻底维修，但困难重重难题：资金、人手、技术力量、交通保障、维修时间桥梁教授在维修大桥所需时间和是否需要封闭上有争议彻底维修需要1-2年，需封闭采取公路桥半幅通行，铁路桥降低列车编组方法，时间能够控制在六个月内沟通我国南北交通命脉之一，有举足轻重地位：公路桥封闭10min，南京市区便会陷入严重交通瘫痪，封闭1h以上，整个江苏省交通将受到巨大影响铁路桥封闭1min将造成几十万元经济损失，封闭10min，华东地域铁路命脉将陷入瘫痪公铁两用桥同时封闭，后果无法构想维修大桥绝不但仅是大桥本身问题，而是重大经济和政治问题，所以没人敢让大桥“休息”下来。关注：南京长江大桥该不该拆？漫话桥梁第34页方法二：改造以增加通行能力（东南大学卫龙武）方案一：去掉人行道，加宽桥面，使现有四车道改造成六车道。通行能力增加50％。方案二：双层八车道。增加一层公路桥面，新增加这层公路桥面可新增4个车道。通行能力增加一倍。方案三：双层十车道、人行道下移。将方案一和方案二相结合构想：将桥面两侧设计成全封闭玻璃长廊，作为观光人行道，既美观又安全，可彻底杜绝跳江悲剧承载能力：公铁两用桥，列车恒载占绝大多数，汽车活载以及夹层结构自重增加造成负担是有限（原荷载10％），因为下部结构设计安全度较高，荷载贮备大，上部结构承载力可提升40％左右关注：南京长江大桥该不该拆？漫话桥梁第35页方法三：拆除教授提议：皖鄂各掏500万炸桥。国家出面进行协调，而炸掉后受益最大安徽和湖北两省必定愿意出这笔钱教授建言：指望用炸掉南京长江大桥方法，来处理长江开发利用低下这一现实问题想法，无疑是天真。但忽略跨江建筑物和基础设施建设对黄金水道开发利用影响，也是愚蠢。关注：南京长江大桥该不该拆？南京长江二桥：位于南京长江大桥下游11km，年3月18日交工验收。6车道高速公路。日均车流量4万，小型车辆收费20元。南京长江三桥：位于南京长江大桥上游约19km，6车道高速公路。日均车流量靠近2万辆，小型车辆收费15元。漫话桥梁第36页南浦大桥黄浦江第一座大桥，我国自行设计、建造斜拉桥（世界第三）全长8346m，通航净高46m，5.5万t级巨轮。主桥全长846m，主跨423m。桥面总宽30.35m，6车道，日通机动车5万辆，两侧2m人行道两岸引桥全长7500m，其中浦西围绕式引桥长3754m。大桥墩主塔为钢筋砼结构，折线Ｈ型，高154m。塔座由98根长52m、直径为91.4cm钢管桩。设计荷载汽超20级，全重3000kN平板车验算。1988.12.15开工，1991.12.1建成通车。总投资8.2亿元漫话桥梁第37页“南浦大桥应该由中国人自己来造！”

1987年7月，时任上海市市长江泽民如约来到同济大学，听取同济大学桥梁教授汇报。“南浦大桥应该由中国人自己来造。”项海帆汇报简明扼要，从结合梁方案到抗风、抗震研究进展，简短而条理清楚。“自己来做有没有把握？假如做了二分之一再请日本人来帮忙收场，就更被动了。”江泽民面色凝重。江泽民同志走后，项海帆马上开始写信，“中国桥梁工程界完全有能力自己设计和建造像黄浦江大桥这么规模和技术难度大跨度桥梁。”“由外国人在国际桥梁会议讲坛上演讲相关中国大桥论文是难以想象，中国工程界需要用实践来提升自己水平。”终于等到了好消息。1988年初，建设大幕拉开。漫话桥梁第38页采取同济大学结合梁桥面斜拉桥方案。大桥指挥部转来江市长批复复印件：“我看主意应该定了，就以中国人为主设计，集思广益，至多请个把美籍华人当当顾问。”同济大学义不容辞地担当科研项目总承包任务。难题：怎样在上海这么软土地基上立起高高桥塔？怎样拉起400多米长沉重桥面，确保通行？怎样确保高耸桥塔在风中稳如磐石？怎样应对上海地域出现强大台风？怎样确保船只在黄浦江上正常通行？怎样才能确保大桥在两个台风季节之间合龙？……因为采取同济大学…成为我国桥梁自主建设里程碑……“南浦大桥应该由中国人自己来造！”

漫话桥梁第39页江阴长江大桥：特大跨径钢悬索桥北锚沉井国际桥梁界：看一个国家桥梁水平，就得看其悬索桥水平，而显示其技术先进标志是跨度1999年建成，主跨1385m，代表20世纪90年代中国桥梁建设最高水平我国首座跨径超千米特大型钢箱梁悬索桥梁，为探索大跨径桥梁建设提供经验聚集江苏省三分之二物流漫话桥梁第40页苏通长江公路大桥：特大跨径斜拉桥路线全长32.4km，由三部分组成：跨江大桥工程：总长8206m，双塔双索面钢箱梁斜拉桥。主孔1088m，世界第一；主塔高度306m；斜拉索长度580m；群桩基础平面尺寸113.75mX48.1m。专用航道桥采取140+268+140=548mT型刚构梁桥，为同类桥梁工程世界第二；南北引桥采取30、50、75m预应力砼连续梁桥；北岸接线工程南岸接线工程全线双向六车道，计算速度100km/h，设计荷载采取汽车一超20级，挂车一120。主桥通航净空高62m，宽891m，可满足5万t级集装箱货轮和4.8万t船队通航需要。漫话桥梁第41页京福高速公路徐州西绕城—顺堤河大桥漫话桥梁第42页漫话桥梁第43页漫话桥梁第44页漫话桥梁第45页漫话桥梁第46页漫话桥梁第47页漫话桥梁TheEnd漫话桥梁第48页位于广安门外丰台区，始建于金代（1189年），北京地域现存最古老一座联拱石桥。（以精美石刻艺术享誉于世）

《马可·波罗游记》（意大利旅行家），他在游记中盛赞卢沟桥“……是世界上最好，独一无二桥”，因为该书在欧洲发行，影响深远所以吸引不少西方游客前来这里寻找东方古国文明……古桥3：卢沟桥卢沟晓月——清乾隆御书漫话桥梁第49页工程浩大，建筑宏伟，结构精良，工艺高超：全长266.5m，桥宽9.3m，桥身全用坚固花岗石建成，下分11个券孔。中心桥孔间距21.35m，东西两岸间距16.49m创新：桥墩平面呈船形，进水一面有分水尖，每个尖上安置一根26cm边长三角铁柱以迎击洪水和冰块，保护桥墩和桥身；出水一面砌成流线型，状如船尾，降低水流对桥孔压力在桥墩、拱券等关键部位用银锭锁连接，以相互拉联固牢桥墩建在鹅卵石与黄沙堆积层上，坚实无比。古桥3：卢沟桥漫话桥梁第50页在潮州市之东，始建于南宋年间（1170年）