注册 登录  
 加关注
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

我的博客

清谈不觉晓:完全原创、自娱自乐

 
 
 

日志

 
 

工程演化论——公路桥梁案例篇(III)  

2015-08-31 17:23:29|  分类: 工程演化论 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

[按语]

    研究会安排任务编写“工程演化论——公路桥梁案例篇”,写了几稿,不知是不是对路。在此公布二稿,征求有识者的意见。全文按篇幅大小,分期列出。



第三节桥梁演化中的兴与衰

1.斜拉悬索桥的演化波折

把斜拉桥与悬索桥并联借以提高桥梁的刚度,是斜拉悬索桥的特色,直到1883年布鲁克林悬索桥是采用这种设计。到1937年金门悬索桥技术已经成熟,再加之1940塔科马桥风致溃塌,风振理论从航空领域引进以后,悬索桥的设计施工技术更加可靠,没有必要依赖斜拉索来提高悬索桥的刚度,科学技术的进展导致风行了百年的斜拉悬索桥退出了桥梁舞台。

  自从1938年德国迪辛格开始一直有人希望把斜拉桥与悬索桥串联起来,增大桥梁跨度,廿世纪末中国曾在乌江采用混凝土箱形主梁实桥尝试,但是效果不理想。刚度较大的斜拉桥与柔度较大的悬索桥在串联的衔接部位工作不协调,导致早损。后来,另有实桥证明还是斜拉桥与悬索桥并联或部分并联,使得桥梁刚度有一个过度段,比较可靠。说明桥梁结构演变有着内在的规律性,人为干预效果甚微。如果没有重大突破,这种桥梁难以强势,见图6和图7


工程演化论——公路桥梁案例篇(III) - liu-xiaoyao - 我的博客

 串联式斜拉悬索桥                  并联式斜拉悬索桥

6 斜拉悬索桥

 工程演化论——公路桥梁案例篇(III) - liu-xiaoyao - 我的博客
    7 三种桥型的兴衰演化图

 2.摆渡桥的消亡

十九世纪末,廿世纪初在欧洲曾经出现过摆渡桥(Transporter Bridge,既能解决沿河街道的人车过河,又不耽误轮船通行。但是随着交通量增大,这种间歇式过河桥梁已经不能适应,到1920年以后已很少修建,现存的摆渡桥有的已改造为开启桥。摆渡桥不能适应社会经济发展带来的交通量高速增长势头,以自行消亡。

 工程演化论——公路桥梁案例篇(III) - liu-xiaoyao - 我的博客

 8 摆渡桥

 3.自锚悬索桥的回归

  自锚悬索桥在二战前夕风行二十余年,战后被新发明的(自锚)斜拉桥取代。(1)斜拉桥可以悬臂施工,不需要占据河道搭设施工支架;(2)斜拉桥锚头小型化,可分散制造、分散安装;(3)斜拉桥可以适应的跨径较宽,从100米至1000米的跨径都合适。自廿世纪40年代开始世界各地大量修建,从80年代开始至今,中国就修建了近500座。

  斜拉桥直线钢索的力度感和纤细的主梁给人强烈的视觉冲击,如果河流上下都是斜拉桥,久而久之使人产生了视觉疲劳。回忆起自锚悬索桥柔顺流畅的三段曲线,桥梁博物馆化的思潮开始占据主流。特别是在斜拉桥大国——中国,自锚悬索桥的回归如涌泉喷发。美国人也跟上潮流,新奥克兰海湾桥宁可多花费17%30%的估价,也要修建自锚悬索桥。人文思潮使已经死亡的桥型违背了技术经济规律得到回归,这在自然演化中尚无先例。

工程演化论——公路桥梁案例篇(III) - liu-xiaoyao - 我的博客
  9 自锚悬索桥

4.双曲拱桥的兴衰

 二战和内战以后中国公路交通百废待兴,廿世纪60年代初中国各地先后开展了干线公路木桥歼灭战运动,但是缺少建筑材料、施工设备和建桥技术。此时双曲拱桥在苏州、火箭锥钻孔灌注桩在河南诞生,解决了数量庞大的中小桥上部结构和基础结构施工技术。

  双曲拱桥含钢率很低,而且施工安装可以化整为零,不需要大型施工设备,正好适应了当时的技术经济条件,双曲拱桥在全国各地几乎是唯一的选择。此后,小到跨径到十米、大到跨径百米的桥梁无不是双曲,在中国和世界桥梁建筑史上留下了值得关注的一页。

中国在上世纪80年代钢产量达到3700万吨,逐渐解除了“限制用钢”的技术政策,进入“合理用钢”时期,并开始引进现代建桥技术,双曲拱桥才很快淡出中国桥梁舞台。到90年代以后钢产量超过亿吨,“鼓励用钢”的技术政策彻底封杀了工序琐碎、整体性差的双曲拱桥。社会生产力的发展,导致了双曲拱桥的消亡。

5.斜拉桥的崛起

  远在1617年意大利福斯图斯维兰蒂尤斯(Faustus Verantius)就提出了斜拉桥的设想图式,几百年来不断有人尝试,由于设计理论和材料强度的限制,直到1938年迪辛格(Dischinger)才认识到斜拉索强大初索力的机理,设计了串联式斜拉悬索桥的草图。在二战以后的1955年建成第一座真正意义上的斜拉桥(183米跨径的瑞典斯特罗姆松德桥),这是一个漫长的认知演化过程。

  到廿世纪60年代已有50多座建成或在建的斜拉桥,70年代引进中国,至今国内就有近500座斜拉桥。而且最大跨进一直飙升的千米。2008年建成的苏通桥跨径1088米,2012年俄国东博斯鲁斯海峡桥跨径1104米,不到60年跨径增长达到6倍。除1998年建成的明石海峡悬索桥最大跨径达到1991米,同期跨径增长达到1.4倍,与斜拉桥尚有一搏之外,其他各种桥梁最大跨径均无明显增长,见图10

 工程演化论——公路桥梁案例篇(III) - liu-xiaoyao - 我的博客

 10 桥梁最大跨径演化图

   斜拉桥的崛起除掉认知水平、材料科学的演化支撑外,计算技术(硬件、软件)在二战以后的革命也是一个关键的拉动。特别是密索斜拉桥和三维分析,如果使用人工或机械计算手段是不可想像的。在70年代以前,欧洲建造的大多是贅余力很少的稀索斜拉桥,随着计算技术的进展,除非造型需要,密索斜拉桥是首选方案。

  其次,世界索桥经历了一百多年风至倒塌的磨难,直到1940年塔科马(Tacoma)悬索桥倒塌,机翼风动理论才引入桥梁风动力设计。1955年第一座斜拉桥设计中空气动力稳定性就得到了足够的重视。此后,每一座斜拉桥都能保证空气动力稳定,绝大部分斜拉桥都经过风洞检验,这也是斜拉桥崛起的关键因素

 [第四节 工程演化论——公路桥梁案例篇(IV)]

  评论这张
 
阅读(125)| 评论(0)
推荐 转载

历史上的今天

在LOFTER的更多文章

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2017