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yaqin 发表于 2018-3-19 10:53:32 |显示全部楼层 |          |
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桥梁与人类的生活密切相关。没有桥梁,我们的生活空间将大受限制,更不会有今天四通八达的公路与铁路把世界紧密地联系在一起。世界上许多著名的水网城市,如斯德哥尔摩、汉堡以及我国江南以苏州、绍兴为代表的许多水乡城镇是靠众多的桥梁发展起来的。意大利的威尼斯有450多座桥;德国的汉堡有2000多座桥;而我国的绍兴竟有5000多座桥。世界文化名城北京,河流虽不多,桥梁却不少,城市道路立交桥仅五环以内就有200余座,还有众多的人行过街天桥、跨河桥与园林桥。许多桥梁已成为重要的历史文物和著名的人文景点。桥梁是人类所建造的最古老、最壮观与最美丽的建筑工程,也是一个时代文明与进步的标志。


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《桥梁漫笔》封面图

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远古时期的桥梁


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桥梁是人类为扩大自己的活动范围,克服自然障碍而最早建造的工程建筑。早在靠狩猎为生的穴居时代,人类就需要借助最简单的桥梁去扩大自己的活动范围。因此有的学者认为,桥梁的历史与人类一样古老。据说猴子会手尾相接地搭成一座“猴桥”来跨越两棵大树之间的障碍。如果属实,那么桥梁的出现岂不比人类还早。


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图1.1 西藏雅鲁藏布江大峡谷中的原始藤网桥

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一般认为,人类学会建造各式桥梁,最初得益于自然界的启发。例如:从倒下的树干,学会建造梁桥;从天然的石穹,学会建造拱桥;从攀爬的藤蔓,学会建造索桥。在一些地方,至今仍然可以看到这类原始桥梁的踪影(图1.1)。考古发掘出的世界上最早的桥梁遗迹,在公元前6000~公元前4000年今小亚细亚一带。我国1954年发掘出的西安半坡村公元前4000年左右的新石器时代氏族村落遗址,是我国已发现的最早出现桥梁的地方。

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古代桥梁

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图1.2 瑞士琉森市建于1333年世界上保存下来的最古老的木廊桥

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古代桥梁所用材料,多为木、石、藤、竹乃至皮革之类的天然材料。锻铁出现以后,开始有简单的铁链桥。它们的强度都很低,加上当时人们掌握的力学知识不多,所以古代桥梁一般跨度很小,断面偏大,外形敦实。木、藤、竹、革类材料还易腐烂,能够保留至今的古代桥梁,多为石桥。世界上现存最古老的石桥在今希腊的伯罗奔尼撒半岛(Peloponnesos),建于公元前1500年左右,为一跨越山谷、用未经修凿过的石块干砌成的单孔石拱桥。瑞士琉森市(Luzern)尚保存有建于公元1333年的世界上最古老的木桥(图1.2)。该桥为一长204m的廊桥,称卡佩尔桥(Chapel Bridge),屋顶内横梁上绘有110幅彩画,描述17世纪琉森的一些历史事件。该桥是琉森的著名景点之一,也是琉森的标志性建筑。

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图1.3 建于古罗马帝国时代今法国南部尼姆城的加尔德多用途石拱桥


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图1.4 建于古罗马帝国时代今西班牙境内的塞戈维亚输水用的石拱桥


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世界公认古罗马人与中国人是古代最伟大的桥梁工程师。公元前30年至公元476年的罗马帝国国,在其全盛时期版图所及的今西班牙、意大利、法国、不列颠、德国、北非、土耳其和小亚细亚一带,修建过许多巨大的石拱桥,跨度在6-24m,高度有达50-60m者,单块石料最重达8t,有的桥不用灰浆干砌,至今还保留有60座之多。最著名的是今法国南部尼姆城(Nmes)的加尔德(Gard)石拱桥(图1.3)。该桥建成于公元前18年,长270m,最大跨度24.4m。全桥桥共分三层:上层为输水槽,连接一长50km,落差仅17m的水渠;中层供行人通行;下层在一侧加宽以便车马能够通行,是1743年才扩建的。西班牙境内尚保存有两座著名的石拱桥,即塞戈维亚( Segovia)石拱桥(图1.4)与爱坎塔拉( Alcantara)石拱桥,也是罗罗马帝国时期修建的。

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图1.5 建成于1588年欧洲文艺复兴时期意大利威尼斯的利亚托石拱桥

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罗马帝国崩溃以后,欧洲经历了漫长的中世界黑暗时期,由于思想的禁锢,桥梁技术几无建树可言。直到14~16世纪的文艺复兴时期,桥梁建筑才异彩大放,保留至今的仍有不少。意大利威尼斯的利亚托(Rialto)单孔石拱桥可以称得上是这一时期桥梁的代表作(图1.5)。该桥建成于1588年,长48.2m,宽22.5m,跨度27m。由于地基松软,基础建立在多达1万根木桩上。全桥用大理石装饰,雕凿精美,线条舒畅。桥上还建有24个门面的店铺。这座桥充分反映了欧洲文艺复兴时期桥梁建筑技术与建筑艺术所达到的水平和这一时期商业的繁荣。


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我国有记载最早的桥梁始见于《世纪·周本纪》。所记载的桥梁在公元前1122年的商末周初时期。世界公认悬索桥最早出现在中国。公元前3世纪四川已有竹索桥;公元前2世纪陕西已有铁链桥。而欧洲则迟至17世纪才开始有悬索桥的记载。

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图1.6 建于公元605~618年隋代大业年间的河北赵州安济石拱桥

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我国有各类石桥约四百余万座。在我国古代石桥中,北方河北赵州的安济桥与南方福建泉州的洛阳桥蜚声中外,充分反映了我国古代的造桥水平。赵州安济桥系公元605~618年隋代大业年间李春所建,跨度达37.02m(图1.6)。它是世界上第一座敞肩式石拱桥,其跨度之大,构思之巧,设计之精,均领先于欧洲同时期的石拱桥。赵州安济桥建成1400多年来,共经历了310次洪灾,8次大的战乱和地震。1966年距该桥40km的邢台7.6级大地震都未能破坏它。赵州安济桥是我国古代桥梁的杰出代表,1991年美国土木工程学会把它评为与巴黎铁塔、伦敦泰晤士河塔桥等建筑齐名的国际土木工程里程碑建筑。


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图1.7 建于公元1053~1059年宋代的福建泉州洛阳桥


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泉州洛阳桥系公元1053~1059年宋代蔡襄所建(图1.7)。1996年10月全面修缮后的洛阳桥,全长731.29m,共47孔,每孔用7根跨度11.8m的石梁组成。它是我国第一座海港桥,在基础工程上首创筏形基础和种蛎固基技术,在石梁的跨度上也达到了十分可观的纪录。


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安济桥与洛阳桥具有极高的历史、科技与艺术价值,都属国家重点文物保护单位。关于我国古代桥梁的成就,在本书第2篇有专文介绍。


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古代桥梁所取得的成就,可以用德国当代著名桥梁学者莱昂哈特( Fritz Leonhardt,1909-1999)在其名名著《桥梁建筑艺术与造型( Bricken- Asthetik und Gestaltung)》)一书中的一段评论来加以概括。他说:“当我们想到古人常常是在极为艰难的水下或沼泽地修建桥梁基础,想到数量巨大而又十分沉重的石块的运输,想到高达数十米的脚手架的搭设和艰难万分的起重工作,再联联系到当时十分有限的技术条件,就可以想象出古代的工匠们为此付出了多少心血与牺牲,从而不得不为他们的巨大成就而惊讶不已。他们不愧是古代伟大的桥梁工程师。这一切都是靠人类的勇敢、智慧与努力所取得的成果。”们不愧是古代伟大的桥梁工程师。这一切都是靠人类的勇敢、智慧与努力所取得的成果。”


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近代与当代桥梁


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钢、水泥、钢筋混凝土及预应力混土等人工材料在桥梁上的应用是近代桥梁的标志。


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18世纪中叶的工业革命以及上述人工材料的出现和发展,推动了近代桥梁科学技术的革命。1825年铁路的出现的20世纪30年代高速公路与90年代高速铁路的兴起,不断促进近代与当代桥梁科学技术的巨大进步。


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20世纪中叶,第二次世界大战以后,全球持续了半个多世纪的相对稳定和这一时期科学技术与经济的高速发展,使得当代的桥梁科学技术获得了比历史上任何时期都要快的发展,面貌焕然一新。其主要特征是:高强轻质材料的发展与应用;跨度的不断增大;桥型的多样化与结构的整体化;设计与计算的电子化;制造的工业化、自动化与三维程控化;预应力混凝土技术的广泛应用;钢结构铆钉连接的淘汰和高强螺栓与焊接技术的普及;以及把安装工作从笨拙的脚手架中彻底解放出来;人类已不必下到深水去处理地基,影响工人健康甚至危及生命的基础沉箱施工法(1935~1937年建造的杭州钱塘江大桥曾采用此法)已基本淘汰。由于材料科学及制造工艺、基础技术与安装方法、设计方法与计算理论的不断进步,今日桥梁工程规模之巨大、技术之复杂、已远非古代桥梁所能比。


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在载重与车速不断增加,由供行人及马车通过,发展到通行车速达300-500km/h的高速列车的情况下,人类已建造了跨度1991m的大桥{图3.23(h)}.水下接近100m深的基础、世界上平面尺寸最大的沉井基础(69m×51m,1999年建成的我国江阴长江大桥)、高出地面245m的桥墩(图3.3法国米洛跨谷桥)载重也愈来愈大,并且还在向更高的纪录攀登。有关近、当代桥梁的介绍在本书后半部有关各篇有详尽的介绍。


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到本书新版问世的今天,任何巨川与深谷,都已不能阻挡人类用桥梁去跨越。人类已开始向跨海工程挑战。世界上宽度在100km以内的海峡有数十处。孤立于大陆之外,具有开发价值的近海岛屿无数。它们们将是21世纪人类用桥梁去征服的目标。国内外已经建成了不少跨海大桥、跨谷大桥与高速铁路大桥,一些更为宏伟的跨海大桥工程及跨国高速铁路路网工程已经列入议事日程。桥梁与水底隧道终会将世界各大洲及其近海岛屿连成一片。


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综上所述可知,当代大型桥梁工程是多种学科知识和高科技综合运用的产物。设计和建造一座现代大型桥梁工程,需要规划、勘测、结构、计算、制图、测量、材料水文、地质、钻探、工艺、机械、检验、施工、建筑等诸多专业工程师的集体参与和通力合作;需要使用小至各种精密仪器设备,大至巨型钻机与起重机械和特种车辆与船舶,所以不再可能存在哪一座大桥是哪一位工程师设计、建造的说法。桥梁总设计师和总工程师的职责是综合运用以上知识,在桥梁的设计与建造过程中,制订设计施工工作中的基本思路,还要预先周密考虑以后几十年到百余年长期运营过程中的许多细节问题,主持决策与担负组织工作,并进行全面指导。对桥梁总设计师与总工程师的综合素质的要求也愈来愈高。

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桥梁在经济与政治上所起的重要作用

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人类造桥,上至远古的狩猎活动,下至现现代的货物运输、旅客来往,主要是出于经济活动的需要。诸如前面提及的古罗马人投入了那么巨大的人力与物力修建的加尔把宋代世界大港泉州与中国的内地联系起来的泉州港的洛阳桥,更是古代阿拉伯和欧洲一些国家通过海路与中国内地进行置易的重要通道。1958年京广铁路旧黄河大桥被洪水冲毁,南北交通中断,一天的经济损失就达近十亿元。

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与上海浦西仅一江之隔的过去的浦东,因与上海无桥相通,自从上海开埠成为远东第一大都市以来,作为农村沉睡了一百多年。如今浦东已成为重振大上海的主战场和中国改革开放的龙头。随随着2005年连接洋山深水港全长32.5km的东海跨海大桥2008年全长36km的杭州湾跨海大桥的建成,上海将发展成为远东最大的航运中心集装箱集散转运中心、贸易中心和金融中心。

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开发浦东的先决条件,也即最最主要的基础设施建设,就是用一座座大桥把黄江两岸连接起来。由于上海本身没有深水港,除除了已建成的洋山深水港以外,还已经通过跨海大桥把上海与可以提供众多深水港的舟山群岛连接起来。2014年开工建设,计划于2019年建成的通行高速公路与高速铁路的沪通长江大桥将进一部扩大上海的经济辐射作用,加速苏北地地区的发展。凡此种种都足以窥见桥梁对促进经济发展所起的重要作用。

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图1.8 建于两千多年前先秦时期四川广元市境内的明月峡古栈道

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政治作为上层建筑,是为经济服务的。我国巴蜀、秦岭之险,世所军见,然而早在战国秦惠王时期(公元前399~前387年)即开始营造通住巴蜀的千里钱道,以后历经汉、唐,不断经营。其工程之浩大与艰险,即在今日,也难以想象。栽道在历史上对四川盆地的开发,对加强整个大西南地区与中原的联系,对巩固中国的统一,都起过不可磨灭的作用。古栈道、古长城与古运河被世界列为中国古代三大杰出建筑。图1.8所示四川广元境内明月峡古機道是迄今全国所有栈道中,地理位置最险要、形制结构最科学、保存最完好、最具有古道风貌的一段。罗马帝国在其境内修建了许多巨大的石拱桥,也是出于巩固幅员辽阔的大帝国的统治这一政治需要。当代桥梁作为陆上交通系统的重要组成部分,更是加强每一个现代国家政治上的统一和加强地缘政治的集团力量与经济的繁荣所不可少的。中国进入21世纪以后,高速铁路网的快速发展与已经提上日程的中国连接东南亚地区的跨国高速铁路网的修建将进一步证明这一点。

(节选部分)


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《桥梁漫笔》

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