【悬索桥发展历史概述1700字】

悬索桥发展历史概述桥梁是用于跨越空间的结构。早在有历史记载以前，自然界藤条的悬挂，动物的活动情景就给人以灵感，用藤、竹、树茎或麻绳等做成悬索桥以跨越小溪、河流、山涧等，采用的形式有竖直的斜拉的以及二者结合的[1]，这就是历史上最早的缆索承重桥梁。公元前三世纪在四川西南修建的安澜古桥，桥面采用木筏石柱支撑，用竹丝编成竹缆横穿江面[2]，总长340m，共8孔，最大孔跨61m，是我国古代劳动人民智慧的结晶。1801年美国工程师詹姆斯芬利设计的雅各布溪桥是世界首座现代悬索桥结构[3]，这是历史上第一次开创性地设置了专门的索塔；把缆和梁分离，设置竖直吊索，由铁缆承担桥梁主要重量，而在此之前一般没有加劲梁[4]。此桥虽然有构造性的创举，但是受限于材料和施工工艺，设计寿命仅有15年[5]。通过对桥梁使用寿命不长，铁缆易腐化，跨度不大问题的总结反思，新的施工工艺被发明出来[6]。由于铁丝比铁链强度高，紧丝速度快，不需要大型重型机械，1834年法国工程师采用铁丝捆绑成束发明了空中纺线法建成单跨273m的悬索桥[7]。采用新的空中纺线技术[8]，1883年建成了美国纽约的布鲁克林桥，全长1834米，最大跨度486.3米，桥面高出水面41米，桥墩高达87米。大缆采用高强镀锌钢丝并在外层刷油隔绝空气形成保护层，首次使用沉箱施工技术[9]，解决了缆索的制造、施工、防护、服役周期问题，标志缆索承重桥梁建造技术的成熟，是世界第一座现代化的悬索桥[10]。在20世纪，工业革命后材料迅速发展，同时计算理论从弹性理论发展到挠度理论[11]，认识到悬索桥主缆在自重等恒载作用下产生的自重刚度比加劲梁的抗弯刚度大得多[12]，由于桥梁结构的各部分受力是按刚度分配的，加劲梁承担的荷载很小，大部分由主缆承担，只要能构成能供行人车辆通行的桥面，就可以满足结构受力的要求[13]。1931年美国建成世界首座千米大桥，乔治华盛顿大桥。1937年建造的金门大桥闻名遐迩，悬索桥建造的优美典范，被誉为20世纪最杰出的桥梁明珠[14]。进入21世纪以后，世界掀起了建设跨海连岛工程的热潮[15]。位于日本关西地区的明石海峡大桥是目前世界第一大跨悬索桥[16]，这座三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911米，主跨1991米，不仅连接神户和淡岛，还同时满足抗震抗台风的要求。土耳其共和国为了庆祝其建国100周年将在恰纳卡莱海峡建造一座主跨达到2023m的两塔三跨悬索桥，跨越马尔马拉海，博斯普鲁斯海峡和恰纳卡莱海峡[17]。中国目前通车的港珠澳大桥全长约55公里[18]，是现有最长的跨海工程，克服了无数的技术难题，标志着我国桥梁建造技术的重大突破。表1-1各国悬索桥特点国家或地区悬索桥特点对世界桥梁的贡献美国空中纺线法形成主缆；加劲梁型式为钢桁梁；竖向4股骑挂式吊索；铆接或栓接的钢桥塔；最早开始建设现悬索桥，产生了成熟的理论和技术并投入实践，为大跨度缆索桥的建设普及铺平了道路。英国流线型扁平钢箱梁型式的加劲梁；吊索销接斜向布置，索夹用高强螺栓固定；桥塔采用钢桥塔或钢混结合桥塔；发明了增强悬索桥整体性的中央扣；发明了正交异性钢桥面板；塞文桥斜吊索事故的出现促进竖直吊索的使用。日本主缆采用预制平行丝股法；采用美式钢桁加劲梁，上下两层公铁两用；竖向4股骑挂式吊索。进一步发展了美式悬索桥，大力推动了双层桥面的发展；发现了风雨振；完善了桥梁抗震理论中国主缆施工采用ppws法；加劲梁多采用流线型钢箱梁及钢桁架；单跨悬吊为主，多用混凝土桥塔。发展了连续多跨桥梁；成功采用轨索运梁施工法；世界首次采用分体式钢箱梁；发展了组合截面加劲梁。以下列出世界各地具有代表性的大跨度悬索桥：图1-1布鲁克林大桥（1834m）图1-2金门大桥（1967m）图1-3明石海峡大桥（1991m）图1-4港珠澳大桥（1150m）悬索桥的跨越结构通过吊索与主缆相连，加劲梁形成多点支撑弹性体系[19]，这种形式使得悬索桥成为跨越能力最大的桥梁。在恒载作用下，缆索产生了较大内力使主缆维持一定形状并对外力产生抵抗作用[20]，千米级的大跨度悬索桥中桥梁自重等恒载引起的张力约占总荷载的八成。目前世界第一大跨悬索桥明石海峡大桥，由车辆等活载引起的的张力仅占据大缆总张力的8%[21]。由此可见，新材料的发展使用是使悬索桥最大跨径进一步突破的核心控制因素。由于悬索桥跨越