武汉科技学院 材料力学 之桥梁发展史 机设064 刘喜 李佳 黄永亮 柯泳彬 孙浩 胡可杰 姜永尊

桥梁之发展简史 古代历史与现代发展史： 中国桥梁的历史可以上溯到6000年前的氏族公社时代，到了1000多年前的隋、唐、宋三代，古代桥梁发展到了巅峰时期。在最近的1000年中，中国的桥梁技术全面落后于世界的脚步，中国第一座现代化桥梁的出现距今仅100多年历史，而且是由外国人建造的。 历史和现状上看，绝大多数桥梁均架设在水面上，只有阁道桥和现代城市的行人天桥和行车天桥，是架设于高楼崇阁之间或通衢大道之上 。 从对天生桥的利用到人工造桥，这是一个历史的飞跃过程。从简单的独木桥到今天的钢铁大桥；从单一的梁桥到浮桥、索桥、拱桥、园林桥、栈道桥、纤道桥等；建桥的材料从以木料为主，到以石料为主，再到以钢铁和钢筋混凝土为主，这是一个非常漫长的发展过程。然而，中国桥梁建筑都取得了惊人的成就。

材料力学与桥梁历史的关系 1 远古时期： 2 古代时期： 3 近现代时期： 人类在原始时代﹐跨越水道和峡谷﹐是利用自然倒下来的树木﹐自然形成的石梁或石拱﹐溪涧突出的石块﹐谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石﹑架石 为桥始于何时﹐已难以考证。据史料记载﹐中国在周代(公元前11世纪～前256年)已建有梁桥 。 2 古代时期： 由于人们对客观世界的认识，加之冶铁技术不断进步，大大促进了桥的发展，开始用石料，石灰，建石拱桥，由于数学运用，使得桥在设计时，能做到合理利用材料，并且设计的桥梁能满足人们的需求。这个时期主要是梁桥、拱桥、索桥。在那个相当长的时间里，我国的建桥技术都处于世界先进水平。 3 近现代时期： 材料力学在桥梁发展中起了不可估量的作用，因为现代在大量建设斜拉桥，以及连续钢构、斜腿钢构桥梁。要保证桥梁的安全性，持久性，必须对钢构进行受力分析，考虑其抗拉强度，及其他个个方面的力学性能，最后终合选材。

古代桥梁 古代桥梁 古代桥梁 中国古代桥梁不外梁、拱、索、浮等类型 1梁桥 2拱桥 3索桥 4浮桥 中国古代桥梁的辉煌成就举世瞩目，曾在东西方桥梁发展史中，占有崇高的地位，为世人所公认。 中国古代桥梁不外梁、拱、索、浮等类型 1梁桥 2拱桥 3索桥 4浮桥 古代桥梁 古代桥梁

古代之梁桥 我过历史上最早记载的梁桥为钜桥，桥建于商代（公元前16~ 前11世纪）。周武王伐纣，克商都朝歌（今河北省曲周县东北），发钜桥头积粟，以赈济贫民。自周代以迄秦汗，中国多造石柱、木梁桥。      宋代建造为数众多的石墩、石梁桥。200多年间，仅泉州一地，见于古籍的桥梁就有110座，其中名桥10座。 1 如图（1）有362孔，桥长5里（2223m），故又名五里 桥 （现2100m），保持了700余年的桥长记录。桥始建于宋，绍兴八年（公元1138年）， 安平桥

2 成于绍兴二十一年（公元1151年），历时13年。又如泉州万安桥，俗称洛阳桥（图2），共有47孔，建于洛阳江入海口，桥总长约890m，宽3 2 成于绍兴二十一年（公元1151年），历时13年。又如泉州万安桥，俗称洛阳桥（图2），共有47孔，建于洛阳江入海口，桥总长约890m，宽3.7m。桥始建于宋，皇佑五年（公元1053年），完成于宋，嘉裕四年 泉州万安桥

3 广西三江侗族自治县的程阳永济桥，是一座4孔5墩的木伸臂桥屋，全长644m，建于1916年，5座墩台上均有桥亭，用桥廊把桥亭相互贯通。桥亭起重力平衡作用，把装饰与功能有机结合在一起（图3）。 单孔木伸臂桥

古代之拱桥 世界上对拱结构的起源众说不一。或认为导源于自然界溶洞天然拱；或认为起自崩落的堆石拱；或认为由于砌墙开洞，逐渐由“假拱”演变而成。在中国，从墓葬结 构及仅存实物，显示出拱是由梁与侧柱逐渐演变为三、五、七等折边拱，然后演变为圆拱。跨度亦由小变大，由二三m而到达净跨37.02m,并保持了千余年的 世界记录。

赵州桥建于隋开皇末年，至今已有1400年的历史，是隋代杰出工匠李春和众多石匠共同建造，也是世界历史上第一座单孔敞肩式石拱桥。桥全长64 赵州桥建于隋开皇末年，至今已有1400年的历史，是隋代杰出工匠李春和众多石匠共同建造，也是世界历史上第一座单孔敞肩式石拱桥。桥全长64.40米，宽9.6米，这种敞的设肩计既减少水流阻力，又减轻桥身自重，桥型空灵美观，构思巧妙，堪称千古独步。桥两边之栏板柱， 无一不是隋代雕刻之精品。 赵州桥

北京宛平卢沟桥（图5）在北京广安门外30里，跨永定河。桥始建于金·大定二十八年（公元1188年），完工于金·明昌三年（公元1192年）。桥全长 212.2m,共11孔，净跨不等，自11.4m至13.45，桥宽9.3m。墩宽自6.5m至7.9m。拱券接近半圆形。桥墩迎水面有尖端镶有三角铁柱 的分水尖，背水面为削角方形。桥面上石栏杆共269间，各望柱头上，雕刻有石狮。 卢沟桥

浙江杭州拱宸桥

江苏苏州宝带桥

扬州瘦西湖五亭桥

浙江泰顺县泗溪溪东桥

古代之索桥 索桥的索有藤、竹、皮绳和铁链等几种。历史记载，公元前285年便有笮桥（竹索桥）。秦·李冰蜀守（公元前256至前251年）造了7座桥于盖州（现成都），其中一座是竹索桥。     铁索桥传说起自汉初，西汉大将樊哙在陕西褒城县（今留坝县）古栈道上建成的樊河桥（公元前206年），很可能就是铁索桥。有确切记载的横江铁锁（即铁索），是西晋伐吴（公元280年）吴守将用铁锁多道，横截长江三峡的西陵峡口以挡舟师。

云南永平县霁虹桥 云南永平县霁虹桥（图12），跨澜沧江，是中国现存最古、最宽、铁索最多的铁索桥，桥净跨57.3m，全长113.4m，桥宽约4.1m。桥底有索16根，左右栏杆索共两根，桥位于通往印度、缅甸的千年古道上。 `

泸定铁索桥 四川泸定铁索桥（图13），跨越大渡河，位于川、藏要道，是铁索桥中现存制作最精良的一座。桥始建于清·康熙四十四年（公元1705年），次年完成。桥净 跨100m，桥宽2.8m，上铺木板。底索9根，每根索长约128m，两侧各有两根栏杆索，由四川善于制作铁索桥的天全州修建。两岸石砌桥台，用台身自重 来平衡铁索的拉力。为首批国家级重点文物保护单位。

现代桥梁技术 现代桥梁技术 现代梁桥技术中，钢板梁桥和钢桁架梁桥出现得最早，以后，混凝土桥梁以其经济性和便于维护的优势，得到了长足的发展。 1 钢板桥梁，钢衍架桥 2 预应力混凝土简支梁连续梁桥 3 连续钢构，斜腿钢构桥梁 4 衍式组合拱桥，钢架拱桥。钢筋混凝土箱形拱桥 5 现代斜拉桥 现代桥梁技术

预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥 中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在八十年代以后得到广泛采用，成为长桥和大跨径桥梁的主要桥型。浙江省瑞安飞云江桥最大跨径62米，桥长1722米，是中国当时最大跨径的预应力混凝土简支梁公路桥。八十年代以来，预应力混凝土连续梁桥成为中国公路桥梁的重要桥型。1984年建成的湖北省沙洋汉江桥是首座跨径超过100米的连续梁桥，跨径100米以上的连续梁桥还有广东省广州大桥、江门外海桥、惠州东江桥、湖南省常德沅江桥、贵州省思南乌江桥、天津市永定新河华北桥、湖北省宜城汉江桥、宜昌乐天溪桥、江苏省南京长江第二大桥北汊桥等，其中南京长江第二大桥北汊桥的最大跨径达到165米，外海桥的连续长度达到880米。

南京长江第二大桥北汊桥

连续刚构、斜腿刚构等新桥型 1981年中国跨径最大的预应力混凝土斜腿刚构桥——浊漳河桥建成，此桥是邯（郸）长（治）铁路上的一座大型桥梁，位于山西省黎城和潞城交界处，跨越两岸陡峭的浊漳河，主跨达到82米。 1982年底，另一座更大的钢箱型斜腿刚构桥落成。 这就是位于陕西省安康水电站铁路专用线上的安康汉江桥，主跨达176米，是当时世界跨径最大的钢斜腿刚构铁路桥。 1988年在广东省广州市郊建成了中国第一座大跨径连续刚构桥——洛溪大桥。大桥位于广州市番禺区洛溪渡口，跨珠江后航道，全长1916.04米，为4孔一联三向预应力混凝土连续刚构桥，最大跨径180米，桥面净宽15米，该桥建设既吸取了中国修建数十座T形刚构的经验，又研究了国外同类桥梁的成熟技术，最大跨径180米，在当时已居亚州同类桥型首位。 洛溪大桥为九十年代连续刚构桥的建设奠定了基础，并成就了虎门大桥辅航道桥跨径纪录。1997年4月建成通车的虎门大桥位于广东省珠江三角洲中部虎门古炮台，连接广深、广珠两条高速公路，是珠江三角洲高速公路网的重要组成部分。辅航道桥是主桥的组成部分，桥型为三跨预应力混凝土连续刚构箱型梁，其主航道桥以888米的跨度在当时居全国悬索桥之首，辅航道桥则更以270米的跨径一举夺得连续刚构桥当时的世界纪录。 “拱桥王国”的复兴

浊漳河桥

汉江钢斜腿刚构桥 斜腿刚构的桥式新颖，跨越能力大，用钢量较省，适用于陡坡深谷。由于初次试制，牵涉问题较多，工期延续很长，增大了工程费用。但是，这座桥梁的建成，在设计、制造、施工以及科研方面，积累了不少经验，为发展大跨度钢桥开创了一条新路。

筋混凝土箱形拱桥、刚架拱桥以及桁式组合拱桥 1987年，四川省采用转体施工法相继建成巫山龙门桥和涪陵乌江桥两座上承式箱形拱桥，跨径达到122米和200米。 1990年四川省在宜宾市建成的小南门桥，跨径达到240米，已是当时世界上中承式拱桥中跨径最大的一座。2001年11月7日，小南门大桥因吊杆锈蚀造成部分桥面跨塌，在修复过程中，技术人员对全桥进行了检测，大桥整体结构依然完好。小南门大桥所付出的代价是创新的代价，没有创新我们就不可能一睹1400年前的赵州桥。 1995年贵州省瓮安县建成江界河大桥，首次突破了中国混凝土拱桥跨径 300米大关,达到330米，一举成为世界最大的桁式组合拱桥。不仅如此，其拱顶桥面至水面高度达263米，居中国各类桥梁之首。大桥一跨飞跃乌江天险，主孔分108个桁片预制，运用桁架伸臂法悬拼架设，两岸引孔为桁式刚构，全桥轻盈简洁，凌空飞渡，气势不凡。 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区（原万县市）黄牛孔处，是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江，全长 856.12米，主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420米，桥面宽24米，为双向四车道，是世界最大跨径的混凝土拱桥。

贵州省瓮安县建成江界河大桥 　　江界河大桥处于江界河渡口上游，所处地段当地人称“震天动”。古书记载，其声如“过百万定兵车”，“伐三千之战鼓”，故名“震天动”。江界河大桥是1992年动工修建，1995年建成，为世界第一跨度桁式组合拱桥。全长461米，宽13.4米，高263米，因其单孔跨度为330米，居同类桥型世界之冠。 高峡出平湖：构皮滩电站

重庆万县长江大桥 1997年重庆万县长江大桥建成。大桥位于万州区（原万县市）黄牛孔处，是上海至成都高速公路跨越峡江天险的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江，全长 856.12米，主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420米，桥面宽24米，为双向四车道，是世界最大跨径的混凝土拱桥。

钢管混凝土拱桥 九十年代，钢管混凝土拱桥因其实用性和优美外型的良好结合，成为各地桥型选择中的佼佼者。1991年，四川省苍溪县建成了中国第一座钢管混凝土拱桥——旺苍大桥，跨径115米。在此之后的几年中，各地虽然兴建了不少钢管混凝土拱桥，但跨径始终在200米以下徘徊，直到1998年，广西壮族自治区建成了三岸邕江大桥，一举将此类桥梁的跨径提高到270米；1999年又建成了跨径220米的六景大桥。此后，在湖北、浙江和贵州等省，跨径在250米左右的钢管混凝土公路、铁路拱桥开始增多。 2000年广东省广州市内建成了一座中国也是世界最大跨径的中承式钢管混凝土拱桥——丫髻沙大桥，全长1084米，主桥采用三跨连续中承式钢管混凝土系杆拱桥，跨越珠江主辅航道、丫髻沙岛，主拱的施工采用由两岸地面拼装、垂直提升、水平转动、对接合龙的新工艺，创下多项全国乃至世界第一：跨径第一，达360米；平转转体每侧重量达13680吨，是世界同类型第一座万吨转体桥梁；竖转加平转相结合的施工工艺世界领先；两拱对接偏差仅2毫米。此外，到目前为止，中国已建成跨径在 220米以上的钢管混凝土拱桥10座，使任何国家都难望其项背。 由于历史的原因，中国的钢拱桥建设一直落后于世界先进水平，国外在20 世纪三十年代就已经建成了数座跨径500米以上的钢拱桥，中国直到六十年代末才建成了两座跨径180米左右的钢拱桥，而且在此之后并无建树，这是中国拱桥的遗憾。今天，这个遗憾即将交给历史，上海卢浦大桥建成之后，不仅将以550米的跨径成为世界第一钢拱桥，而且将要把主要形式的拱桥跨径纪录一举握在中国人的手中，使中国成为名副其实的“拱桥王国”。

四川广元旺苍彩虹大桥 刚架系杆拱是在钢管混凝土拱桥中出现的拱桥新的结构形式。我国建成的第一座钢管混凝土拱桥--四川旺苍东河大桥采用的就是刚架系杆拱。与拱架组合体系不同，刚架系杆供中拱助与桥墩团结，不设支座，采用预应力钢绞线作为拉杆来平衡换的推力，拉杆独立于桥面系之外，不参与桥面系受力，而桥面系为局部受力构件。这种结构由于拱和墩连接处为刚结点，属刚架结构，又带有系杆，故称之为刚架系杆拱。

丫髻沙大桥 丫髻沙大桥建设标新立异，采用桥梁主拱由两岸地面拼装———垂直提升— ——水平转动———对接合龙的建桥新工艺，创下４项全国乃至世界第一：大桥跨度第一，主跨达到３６０米，为当今世界同类型桥梁中主跨度最长；大桥平转转体每侧重量达１３６８０吨，不仅居国内第一，也是世界同类型第一座万吨转体桥梁；竖转加平转相结合的施工工艺方法世界领先，两拱对接时偏差仅为２毫米，精确度十分惊人；大桥的极限承载力和抗风力国内领先。　

现代斜拉桥 现代斜拉桥，五十年代于欧洲兴起，七十年代传入中国，由于优质钢材的运用和设计建造中的复杂计算，低合金钢冶炼、加工技术和计算机技术介入了桥梁建设，使斜拉桥成为与以往任何桥型都截然不同的崭新桥型。1975年先后在四川省云阳县和上海市建成主跨为75.8米和54米的试验性钢筋混凝土斜拉桥——云阳汤溪河桥和上海新五桥。在这个基础上又建成几座跨径120米左右的实用桥，为后来斜拉桥在中国的大发展奠定了基础。 中国第一座突破跨径200米的斜拉桥是1982年建成的上海泖港大桥，几乎同时，济南黄河大桥将中国斜拉桥的跨径提高到220米，此后斜拉桥成为中国大跨径桥梁的首选桥型。八十年代相继建成的跨径200米以上的斜拉桥还有天津市永和桥、重庆市石门大桥、安徽省蚌埠淮河大桥、湖南省长沙湘江北大桥、四川省犍为桥、安徽省凤台淮河桥和台湾省高屏溪桥等。其中高屏溪桥和石门大桥为独塔斜拉桥，两侧跨径分别为330米、180米和230米、200米，在当时已居同类型桥梁世界之首，设计和施工技术日臻成熟。

云阳汤溪河桥 云阳汤溪河桥位于四川省云阳县,是我国第一座试验性斜拉桥，每塔有三对斜拉索，由钢芯缆索组成，呈辐射形布置。主梁为单箱，由钢筋混凝土槽形箱和预制的钢丝网水泥正交异性桥面板组成。该桥塔墩固结，连续主梁与墩铰支。主梁边跨在支架上现浇，中跨为节段预制，用缆索吊机安装。1975年建成。

济南黄河大桥 济南黄河大桥位于山东省济南北郊，该桥于1978年12月正式破土动工，1982年7月建成通车，大桥由主桥和引桥组成，总长2023．44米，主桥长488米，主桥为预应力混凝土连续梁斜拉桥。有5个孔，其中最大跨径220米，是当时亚洲跨径最大的桥梁，在当时世界十大预应力混凝土斜拉桥中排行第8位。桥面分行车道和人行道两部分，全宽为19．5米，双向4车道，其中行车道为15米。

总结 终之材料力学与桥梁建设关系密切，一方面时代在进步，对材料的要求也越来越高，对材料力学研究要求也相应提高，而反过来，材料力学的不断发展也促进了桥梁的进一步想着轻便，省材方面发展。他们二者互相补充，互相促进！ 最后请欣赏一下各种形式的桥梁！

清水河大桥 黄石大桥 黄石大桥 清水河大桥

长垣东明黄河铁路大桥 九江长江大桥 九江长江大桥

武汉长江大桥 武汉长江大桥

武汉长江大桥 武汉长江大桥

南京长江三桥

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宜昌长江公路大桥

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