橋梁的發(fā)展及橋梁加固

秦 磊

（鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院，河南 鄭州 450001）

橋梁的發(fā)展史可以追溯到原始時(shí)代，當(dāng)時(shí)主要是利用自然倒下的樹木，自然形成的石梁或石拱，溪澗突出的石塊，谷岸生長(zhǎng)的藤蘿等。到了戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，由于鐵器的出現(xiàn)，從而促進(jìn)了建筑方面對(duì)對(duì)石料的多方面利用因此可以分為石橋和木橋，從而使橋梁在原木構(gòu)梁橋的基礎(chǔ)上，增添了石柱、石梁、石橋面等新構(gòu)件。不僅如此，它的重大意義，還在于由此而使石拱橋應(yīng)運(yùn)而生。石拱橋的創(chuàng)建，在中國(guó)古代建橋史上無(wú)論是實(shí)用方面，還是經(jīng)濟(jì)、美觀方面都起到了劃時(shí)代的作用。石梁石拱橋的大發(fā)展，不僅減少了維修費(fèi)用、延長(zhǎng)了橋的使用時(shí)間，還提高了結(jié)構(gòu)理論和施工技術(shù)的科學(xué)水平。在古代橋梁基本可以分為石橋和木橋，其中石橋以趙州橋最為出名。

近代橋梁是指從18世紀(jì)中葉到二次世界大戰(zhàn)結(jié)束期間的橋梁。期間由于世界大戰(zhàn)的原因，許許多多的橋梁都是在戰(zhàn)爭(zhēng)中被摧毀，其中不乏許多經(jīng)典之作。但是從另一方面來(lái)看，也是促進(jìn)了橋梁的發(fā)展。（1）在此期間，由于許多國(guó)家都開始進(jìn)行了工業(yè)革命，在鍛煉鋼鐵的技術(shù)上得到了實(shí)質(zhì)性的發(fā)展，煉鋼，鍛鐵和鋼拱等方面逐漸的形成了設(shè)計(jì)理論和施工工藝技術(shù)，從而也為橋梁的發(fā)展起到了積極的作用。（2）在石橋方面，認(rèn)識(shí)到了壓力線的連續(xù)作用，出現(xiàn)了許多矢跨比非常小的多跨連拱。最先由Jean-Rodolphe Perronet發(fā)現(xiàn)，這一重大的發(fā)現(xiàn)使得橋梁的設(shè)計(jì)理念得到了轉(zhuǎn)變也使得橋梁的技術(shù)到達(dá)了一個(gè)新的水平。（3）桁架梁橋的制作、施工理論和技術(shù)的逐步成熟。對(duì)于桁架橋梁，分靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)。對(duì)于靜定結(jié)構(gòu)的橋梁，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，受力明確，桁架桿件只承受軸向力，沒(méi)有多余的贅余力，不承擔(dān)彎矩和剪力；施工也簡(jiǎn)單，按照普通桿件拼裝桁架桿件就可以完成。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)不能協(xié)調(diào)受力，承擔(dān)的荷載潛力小于超靜定結(jié)構(gòu)。對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)的桁架橋，其優(yōu)點(diǎn)是：能充分發(fā)揮桿件的潛力，節(jié)約用材，桿件不但能承擔(dān)軸向力，而且還能承擔(dān)彎矩和剪力；但施工稍微復(fù)雜（沒(méi)有鉸接節(jié)點(diǎn)，全部是固結(jié)節(jié)點(diǎn)）。桁架梁橋逐漸發(fā)展成熟，樞接方式也發(fā)生了變化，逐漸地被鉚接代替。（4）混凝土橋方面，由于發(fā)明了米蘭法和拱橋計(jì)算的撓度理論，從而也對(duì)混凝土橋梁的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。赫尼波柯（Hennrbique）最先注意到鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)。發(fā)明了T型梁，為后來(lái)橋梁的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。

現(xiàn)代橋梁是指二戰(zhàn)結(jié)束以后，在相對(duì)和平時(shí)期修建的橋梁。現(xiàn)代橋梁越來(lái)越注重橋梁本身的結(jié)構(gòu)形式：按主要承重結(jié)構(gòu)體系有梁式橋、拱橋、懸索橋、剛架橋、斜張橋和組合體系橋等；按用途分有公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、城市橋；按跨越障礙分有跨河橋、跨谷橋、跨線橋和高架線路橋等；其中在大跨度橋梁上，有預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁、連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)橋梁，懸索橋、斜拉橋等。在現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)以及修建過(guò)程中也在建筑材料和制造、施工工藝上引起了人們的重視。用焊接工藝技術(shù)逐漸地代替了以往的鉚接工藝，是的更加的節(jié)省材料，加工快，并且可以改善工人的工作環(huán)境。但是在高空作業(yè)時(shí)，焊接技術(shù)受到了很大的約束。對(duì)于建筑材料，運(yùn)用高強(qiáng)度的混凝土，在預(yù)應(yīng)力施工工藝中能夠從分地發(fā)揮預(yù)應(yīng)力筋的性能要求。從而也使橋梁能夠?qū)崿F(xiàn)大跨度。現(xiàn)代，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，車輛的噸位也是越來(lái)越大，在橋梁的基礎(chǔ)方面也是需要著重考慮，因此出現(xiàn)了大型的鋼或混凝土沉井基礎(chǔ)、大直徑鉆孔樁基礎(chǔ)等。

如今我國(guó)的橋梁存在著許許多多問(wèn)題，例如，在1950到1980年期間由于資金的缺少，《橋規(guī)》的不完善以及設(shè)計(jì)技術(shù)水平的約束，該時(shí)期的橋梁不能滿足當(dāng)代交通的要求：部分橋梁因?yàn)椴荒軡M足設(shè)計(jì)荷載要求，多數(shù)橋梁是因?yàn)楝F(xiàn)今的交通量比較大，因此需要對(duì)橋梁進(jìn)行加固處理，從經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益比較加固橋梁和新建橋梁可以發(fā)現(xiàn)。對(duì)橋梁的加固和改造是更能符合可持續(xù)發(fā)展的基本發(fā)展理念的。橋梁的養(yǎng)護(hù)維修內(nèi)容主要分為構(gòu)造物的檢修，排水系統(tǒng)、伸縮縫的清理，橋梁的防腐處理，經(jīng)常檢查橋梁各部分是否存在著構(gòu)造病害。橋梁的加固與改造主要內(nèi)容包括：橋梁上部構(gòu)造的加固，橋梁下部構(gòu)造的加固，橋面加寬，更換掉已壞構(gòu)件等，常用的加固方法有橋面補(bǔ)強(qiáng)層加固，增大截面和配筋加固法，改變結(jié)構(gòu)受力體系加固法，擴(kuò)大基礎(chǔ)加固法，墩臺(tái)拓寬法等。

橋梁，不僅僅只是為了滿足連接和交通的基本要求，更是悠久歷史文化的文化積淀，也是設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)理念的詮釋。隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁的設(shè)計(jì)理念和施工工藝也在慢慢地完善；同時(shí)橋梁的維修、加固和擴(kuò)建成為了現(xiàn)今必須重視的問(wèn)題。只有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，采用新型建筑材料，以及適時(shí)檢修和加固，才能保證橋梁的外形美觀，經(jīng)濟(jì)，耐久的基本性能。

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