中国桥梁工程展望

摘 要：纵观近几十年中外桥梁的发展情况,各国对桥梁结构型式、建筑材料、施工技术、设计理论等的不断研究和创新,推动了桥梁工程技术的飞跃发展.世界桥梁的发展是朝着大跨度、新材料、新工艺、新理念的方向发展,而新材料的发展将显得的尤为重要,要想桥跨越来越大,则必须要有轻质、高强度和高模量的材料出现.当今中国正当大力发展基础设施建设,高速铁路、高等级公路的建设必将推动桥梁工程的跨越式发展.

关 键 词：桥梁工程　建筑材料　新理念　高模量

中图分类号：TU7　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)007-104-01

1　概述

随着经济的发展、科学技术的进步,人类建造桥梁的水平也在不断提高,桥梁的跨越能力越来越大,结构型式也更加丰富多彩,人们开始更加关注桥梁的功能和美观,使桥梁在满足越来越高的交通需求的前提下,又能给L--种以美的享受.自从20世纪后期开始世界桥梁建设的重心已偏向中国,21世纪中国桥梁的建设的水平将代表着世界桥梁建设的水平.“十二五”规划中,基础设施建设尤其是高速铁路及公路建设摆在了很重要的位置,作为道路基础工程的桥梁结构必将迎来长足发展.本文就中国桥梁未来发展的趋势做简单论述.

2　桥梁跨度继续增大

桥梁跨越能力是衡量桥梁技术水平的最主要指标,为了适应更大的陆路、水运交通发展,拱桥、斜拉桥、悬索桥等桥式都在刷新跨越记录.

一方面,随着经济的发展,通航、陆运等需求的不断膨胀,需要更大跨度的桥梁出现；另一方面,人类喜欢挑战的天性也促使人们去建造更大跨越能力的桥梁.据统计,在过去50年(截至2000年)内,悬索桥的跨度增加一倍,而斜拉桥的跨度增加了三倍多.

人们对于仅仅在江河上建桥已不能满足,修建跨海(峡)大桥也是促使桥梁向更大跨度发展的重要因素.21世纪,我国陆地交通工程将有更大规模的发展,即要修建一系列跨海(峡)和连岛工程.根据交通部国道主干线系统的规划布局,将在21世纪初期完成3.5万公里的纵横国道主干线建设.同时,铁道部规划的高铁发展计划,在中国将形成“四纵四横”的高铁网络,这些都就意味着需要建设很多大跨度的桥梁.

3　材料结构高强、轻质、多功能化

当桥梁结构往大跨度方向发展的同时,未来桥梁新材料应具有高强、高模量、轻质、多功能的特点,才能适应发展的需要.目前材料的使用仅仅考虑其自身物理属性对材料使用寿命的影响,然而材料科学的发展在不改变材料属性的基础上,为实现材料的高强、轻质以及充分利用材料潜在的承载能力提供了可能性.

在钢筋混凝土桥中,预应力钢丝是向大直径、耐腐蚀、低松弛、高强度、拼接便利、与混凝土粘结力高的方向发展.高强度混凝土具有强度高、耐久性强、抗冲击性能好等优点,将其用于桥梁工程中,既可减小梁高,又可减轻梁体自重从而增大跨度.

轻质、高强材料在保证承载力不变的情况下,能够减少材料用量,减轻自重,增大桥梁跨度.轻质混凝土(密度在1.6-2.0)在我国还需要大力发展,同时碳纤维强化复合材料、高强度铝合金等也在桥梁工程开始应用.在材料的功能方面,高性能钢在国外已经得到了广泛应用,它不仅保持了较高的强度,同时在抗腐蚀、耐候性能和疲劳性能等方面都比传统钢材有明显提高.

利用材料之间组合进行设计,根据结构的受力特点来配置各部分的材料,以便充分发挥各自特性,取得较好的经济效益.例如,钢管混凝土拱桥具有独特的优越性,其跨度可能会超过斜拉桥.钢管混凝土顾名思义就是将钢管和混凝士两种材料有机组合在一起,借助钢管来内填混凝土.在受力上,使内填的混凝土出于三向受力状态,提高了混凝士的抗压承载力,同时利用混凝土来提高钢管结构的稳定性.两种受力性能优势互补,材料得到了充分的利用.

4　日益注重桥梁美学、生态景观设计

桥梁作为一种建筑实体,它不仅仅要提供给大众建筑使用功能外,它还应该作为一种建筑审美客体而存在,应该具有使用和观赏两重性能.其主要功能是给人们提供跨越障碍的方式,具有形体庞大、位置固定、耗资巨大等特点.由桥梁的特殊功能决定了桥梁必须是一个公共、开放的体系,每个人随时都可以使用它,与人类的活动密切相关.因此,安全、适用、经济、美观必然是桥梁设计的原则.

在桥梁建筑设计中,引入生态设计概念,使桥梁材料结构本身提供其服役期间所需的能源供给,这些在国外已开始有所涉及.例如,在斜拉桥或者悬索桥索塔上巧妙的安装风力及太阳能发电装置,桥面上间断的铺设可发电的地板等,可以利用桥梁本身提供路灯照明等.

国家经济的不断发展,伴随着大众审美要求的提高,以及自我标识意识在社会中的盛行,将会导致桥梁设汁理念的不断改变.在保证结构安全的前提下,重视桥梁美学,更好的体现时代特色,强调可持续发展的理念,满足社会发展需求的同时,为后人留下可珍视的物质和文化遗产.

5　结语

桥梁建设的水平从侧面反应了一个国家的综合国力.当代的桥梁设计,应该引入新的理念,在保证结构功能的同时朝着绿色和谐的方向发展.现如今中国作为一个桥梁大国已毫无悬念,而成为桥梁强国,则需要当代桥梁工程师的共同努力.