佈雷蓋,L.C.

[拼音]:qiaoliang gongcheng

[英文]:bridge engineering

橋樑勘測、設計、施工、養護和檢定等的工作過程,以及研究這一過程的科學和工程技術。它是土木工程的一個分支。

橋樑工程的發展

首先取決於交通運輸對它的需要。古代橋樑以通行人、畜為主,載重不大,橋面縱坡可以較陡,甚至可以鋪設臺階。在有過載馬車之後,載重量逐步加大,橋面縱坡也必須使之平緩。這時的橋樑材料仍以木、石為主,鑄鐵和鍛鐵很少使用。自從有了鐵路以後,橋樑所承受的載重逐倍增加,線路的坡度和曲線標準要求又高,且需要建成鐵路網以增大經濟效益,因此,為要跨越更大更深的江河、峽谷,迫使橋樑向大跨度發展。石材、木材、鑄鐵、鍛鐵等橋樑材料,顯然不合要求,而鋼材的大量生產正好滿足這一要求。在技術方面,只是憑經驗修橋,曾使19世紀80~90年代的許多鐵路橋發生重大事故;從這時起,正在發展中的結構力學理論得到了重視,而在它的靜力分析理論完全確立並廣泛普及之後,橋樑因強度不足而造成的事故顯然大為減少。20世紀以來,公路交通有很大發展。在內陸,需要在更多的河流、峽谷之上建橋。在城市中,以及在各種交通線路相交處,需要建造立交橋。在沿海,既需在大船通航的河口、海灣、海峽修建特大跨度橋樑,又需在某些海島與大陸之間修建長橋。橋樑需要大量修建,而人力、物力、財力有限;於是,不斷提高技術水平,引用新材料、新工藝、新橋式,對結構行為進行更精確的數值分析,採用更精確的結構試驗進行驗證,以使橋樑建設的經濟效益不斷提高,已成為時代的要求。

橋樑工程內容

(1)橋渡設計。選擇橋址,決定橋樑孔徑,考慮通航和線路要求以確定橋面高程,考慮基底不受沖刷或凍脹以確定基礎埋置深度,設計導流建築物等。

(2)橋式方案設計。根據設計任務書編制各種可能採用的橋式方案,進行技術經濟比較,提出推薦方案,提供建設單位進行決策。

(3)橋樑結構設計。為選定的橋式進行結構分析,決定橋樑上部結構和下部結構的尺寸,繪製設計圖。

(4)橋樑施工。按現場和施工單位的具體條件,選擇施工方法,進行施工組織設計,按設計建造橋樑。

(5)橋樑檢定。確定既有橋樑所能安全承受的活荷載和抗洪能力。

(6)橋樑試驗。測定實橋或模型在荷載下的應變,位移及振動等行為、與計算或預期效果進行對比,為橋樑設計及其科學技術的發展積累資料。

(7)橋樑養護。延長橋樑壽命,保證使用安全。

橋樑工程成就

跨度記錄雖不能用以準確地說明成就,但它較為具體,可以在一定程度上反映橋樑技術水平。現將國外長跨橋樑記錄彙編為表1、中國長跨橋樑記錄彙編為表2。

存在問題

(1)結構理論和結構試驗,雖因引用電子計算機和電測等手段和大型、精密試驗裝置而有很大發展,但仍有相當多的複雜問題,如橋樑在活載下的橫向振動、風致振動、抗震效能等還沒有完善的解決;

(2)施工方法、施工組織及管理、工程經濟等問題,對於造價、工期和材料耗用量等關係很大,現今所作的研究還不夠深入;

(3)在橋樑增多,車輛載重、密度和行車速度日益提高的條件下,橋樑養護和檢定方面所存在的問題,尚需及時地納入研究計劃;

(4)橋樑事故仍時常發生,有必要進行各種專題研究,制訂各種預防措施;

(5)橋樑建築藝術尚未得到普遍重視。

展望

在建橋材料方面,以高強、輕質、低成本為選擇的主要依據,近期仍以發展傳統的鋼材和混凝土為主,提高其強度和耐久性。對於建築鋼材的脆斷機理、初始幾何缺陷等,以及混凝土材料的非彈性問題(收縮、徐變以及疲勞等),將繼續作充分的研究,使能正確控制結構的受力和變形。至於碳纖維塑料等在橋樑上的廣泛應用,還必須在降低成本以後才有可能。

在橋樑勘察設計方面,隨著交通事業的迅速發展,大跨度或複雜的橋型也將不斷湧現。高速公路的發展,對橋樑設計亦將提出新的要求。在橋式方案設計中,將有可能利用結構優化設計理論,藉助電子計算機選出最佳方案。在結構設計計算中,採用空間理論來分析橋樑整體受力已成為可能;以概率統計理論為基礎的極限狀態設計理論,將進一步反映在橋涵設計規範中,使橋樑設計的安全度得到科學合理的保證。橋樑美學作為時代、民族的文化在某些方面的反映,將愈來愈受到人們的重視,橋樑的面貌將蔚為大觀。

在橋樑施工方面,對施工組織將充分利用電子計算機進行經濟有效的管理。在施工技術中,將不斷引用新技術和高效率、高功能的機具裝置,藉以提高質量、縮短工期、降低造價。如採用鐳射測量控制結構的精確定位;引用自升式水上平臺克服深水基礎的困難;利用遙控裝置在沉井、沉箱中挖基,以減少勞動強度並避免人身危險;利用高質量的焊接技術,借能推廣工地焊接等。此外,裝配式橋樑也將有所發展,以使結構和構件標準化,生產工業化。

在橋樑養護維修方面,要求對既有橋樑建立完善的技術檔案管理制度。在橋樑維修檢查中,引用新型精密的測量儀表,如用聲測法對結構材料的缺陷以及彈性模量進行測定;用手攜式金相攝影儀檢查鋼材的晶體結構,俾能及早進行加固防患於未然,以便延長橋樑的使用壽命。

橋樑工程始終是在生產發展與各類科學技術進步的綜合影響下,遵循適用、安全、經濟與美觀的原則,不斷的向前發展。