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【摘 要】 笔者通过对古代和现代悬索桥的基本组成及其发展不同时期的各个特点进行简要的分析总结,综述了现代悬索桥的四次发展高峰,并分析了现代悬索桥的发展状况及存在的问题。
【关键词】 现代;悬索桥;发展;高峰;综述
前言
悬索桥又称吊桥,是指以承受拉力的主缆或链索为主要承重构件的桥梁。悬索桥是由主缆、索塔及基础、锚碇、吊索、加劲梁和桥面系等构件组成的柔性悬吊体系。成桥时,主要由主缆和主塔承受结构自重,加劲梁受力由施工方法决定。在两个高塔之间悬挂两条缆索,靠缆索吊起桥面,缆索固定在高塔两边的锚碇上,由锚碇承载整座桥的重量。成桥后,结构共同承受外荷作用,受力按刚度分配。悬索桥因其受力性能较好、跨越能力大、轻巧美观、抗震能力好等优点而成为跨越大江大河、海峡山谷等交通障碍的首选桥型。
一、悬索桥的发展历史
1.古代悬索桥的发展历史
据说,悬索桥的构思来自猴桥。它是由若干强壮的猴子组成一条悬链来让病猴或年老体衰的猴子通过的桥梁。人类最原始的悬索桥是采用植物类的竹子或藤条来制造悬索。我国四川省灌县早在千年之前就出现了竹索桥。17世纪开始出现铁链作为悬索的桥梁。我国四川省大渡河上泸定桥就是一座铁链悬索桥,1706年建成。
2.现代悬索桥的发展历史
进入20世纪后,随着钢材的出现,现代悬索桥开始利用新兴的钢材来制造其各部分构件,如:钢缆绳、钢铰线和钢丝等。
二、现代悬索桥的发展概况
悬索桥发展历史悠久,各个时期都具有其独特的特点。现代悬索桥的发展更是如日中天,迄今出现了四次发展高峰。
1.第一次发展高峰——1930年前后美国的悬索桥
美国在1903年和1909年分别建成了主跨为488m的威廉姆斯堡和主跨为448m的哈曼顿桥两座在空中用编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的悬索桥。20世纪20年代美国建成两座主跨超过500m的悬索桥,分别是1926年在费城跨越特拉华河建成的主跨为533m的本杰明-富兰克林桥和1929年在底特律建成的主跨564m的大使桥。在此期间美洲其他国家也建成了不少中小跨度的悬索桥。20世纪30年代是美国修建大跨度悬索桥的最兴旺时期,1931年建成跨度首先突破千米的乔治·华盛顿桥(主跨达1067m)。1936年建成旧金山-奥克兰海湾大桥,此桥分东西两桥,其中西桥是两座串联衔接的孪生悬索桥,每座均为三跨悬吊,主跨均为704m,采用加劲钢桁梁。继此之后在1937年又建成举世闻名的金门大桥,主跨为1280m,曾保持世界最大桥梁跨度记录达27年之久。
以上这些悬索桥的建成,包括两座跨度大于千米的桥梁——乔治·华盛顿桥和金门大桥,形成美国悬索桥的第一次发展高峰。其中,主跨1280m的金门大桥为其代表。
2.第二次发展高峰——20世纪60年代欧美的悬索桥
进入60年代以后,美国首先于1960年在纽约的圣·劳伦斯河上建成跨度655m的SeawaySkyway桥,1964年又在纽约海湾建成主跨超过金门大桥18m的维拉扎诺海峡桥,此桥曾保持世界桥梁第一大跨度悬索桥的记录达17年之久,一直到1981年才被英国主跨为1410m的恒伯尔桥打破。60年代前夕,欧洲最早的大跨度悬索桥是法国建成的主跨为608m的坦卡维尔桥。其后,英国在1964年与1966年先后在苏格兰和布里斯托尔建成了主跨为1006m的福斯公路桥与主跨为988m的首次采用钢箱梁与斜吊索闻名于世的塞文桥。葡萄牙于1966年在其首都里斯本建成主跨为1013m的4月25日大桥。
以上这些悬索桥的建成形成第二次悬索桥发展高峰,并以美国主跨1298m的维拉扎诺桥和英国主跨988m的塞文桥为代表。
3.第三次发展高峰——20世纪70年代-80年代的欧洲与日本的悬索桥
在欧洲,1973年丹麦在土耳其伊斯坦布尔建成主跨为1074m的博斯普鲁斯海峡第一大桥。到1981年,英国建成当时世界第一大跨度(1410m)的恒伯尔桥,并一直将此记录保持到1998年,也达17年之久。除此之外,土耳其于1988年又建成主跨为1090m的博斯普鲁斯海峡第二桥。到80年代,日本在本四联络桥的初期建设中建成了因岛大桥、大岛大桥、大鸣门桥、下津井大桥、南备赞大桥和北备赞大桥六座大跨度的悬索桥。
综上所述,在70年代-80年代出现千米以上大跨度悬索桥共四座,形成了悬索桥发展史上的第三次高峰。英国的恒伯尔桥与日本的南备赞大桥为期代表。
4.第四次发展高峰——20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥
进入20世纪90年代,世界悬索桥的发展中心已从欧美移至亚洲,并进入了修建悬索桥的鼎盛时期。目前跨径超过1000米的悬索桥近20座。日本在本四联络桥的后期建设中出现再度破记录的主跨达1990m的明石海峡大桥,以及来岛一桥、二桥与三桥,其中来岛二桥与三桥的主跨都越过千米,分别为1020m与1030m。此外,日本还建成了主跨为570m的彩虹桥与主跨为720m的白鸟大桥。
20世纪90年代初,中国也进入建设发展悬索桥的队伍之中。90年代中期,我国建成厦门海沧大桥、西陵长江大桥、广东虎门大桥、广东汕头海湾大桥及重庆丰都长江大橋等。进入20世纪以来,建成的主跨为1385m的江阴大桥与主跨为1377m香港青马大桥分别已跻身世界大跨度桥梁序列中的第六位第七位。2005年建成的润扬长江大桥,其南汊主桥为主跨径长1490米的单孔悬索桥,是目前中国第一、世界第三的特大跨径悬索桥。除亚洲外,90年代欧洲也建成了两座跨度为千米以上的悬索桥,其中一座为主跨1624m的丹麦大贝尔特东桥(世界第二),另一座为瑞典的主跨为1210m的高海岸桥。
以上90年代修建的这些悬索桥,其中包括7座跨度超过千米的悬索桥,形成了第四次发展高峰。
三、现代悬索桥存在的问题
展望21世纪跨径超过2000m的大跨度悬索桥,其存在的主要问题有:①风荷载作用对悬索桥的影响、主缆的锚固、主缆与吊索的防腐;②索塔随跨径增大,高度越来越大,如直布罗陀海峡大桥的索塔将高出水平面646m,比目前世界上最高建筑还高194m,压弯失稳问题特别突出;③在急流浪高水深地区构筑深水基础需要克服传统施工方法存在的技术困难很多,需寻求新的施工技术和方法,如采用平台型或双塔型等。
结束语
目前,悬索桥的技术发展日趋成熟,跨度越来越大,结构性能越来越强,在科学技术和社会经济日益发达的当今世界,悬索桥的发展前景将越来越好。现代悬索桥将会从以下几个方向发展:①跨度更长、更大、更柔;②采用高强、高弹模、轻质的新型材料;③动力稳定性更好;④采用预应力技术;⑤提高结构动力稳定性技术;⑥重视桥梁美学及环境保护等。
参考文献:
[1]刘杰.超大跨悬索桥抗震性能研究[D].长安大学,2012年
[2]何湘峰.大跨度悬索桥缆索系统分析与施工控制[D].长安大学,2007年
[3]罗娜,刘健新.大跨度悬索桥建设技术的进步[J].重庆交通学院学报,2000年02期
【关键词】 现代;悬索桥;发展;高峰;综述
前言
悬索桥又称吊桥,是指以承受拉力的主缆或链索为主要承重构件的桥梁。悬索桥是由主缆、索塔及基础、锚碇、吊索、加劲梁和桥面系等构件组成的柔性悬吊体系。成桥时,主要由主缆和主塔承受结构自重,加劲梁受力由施工方法决定。在两个高塔之间悬挂两条缆索,靠缆索吊起桥面,缆索固定在高塔两边的锚碇上,由锚碇承载整座桥的重量。成桥后,结构共同承受外荷作用,受力按刚度分配。悬索桥因其受力性能较好、跨越能力大、轻巧美观、抗震能力好等优点而成为跨越大江大河、海峡山谷等交通障碍的首选桥型。
一、悬索桥的发展历史
1.古代悬索桥的发展历史
据说,悬索桥的构思来自猴桥。它是由若干强壮的猴子组成一条悬链来让病猴或年老体衰的猴子通过的桥梁。人类最原始的悬索桥是采用植物类的竹子或藤条来制造悬索。我国四川省灌县早在千年之前就出现了竹索桥。17世纪开始出现铁链作为悬索的桥梁。我国四川省大渡河上泸定桥就是一座铁链悬索桥,1706年建成。
2.现代悬索桥的发展历史
进入20世纪后,随着钢材的出现,现代悬索桥开始利用新兴的钢材来制造其各部分构件,如:钢缆绳、钢铰线和钢丝等。
二、现代悬索桥的发展概况
悬索桥发展历史悠久,各个时期都具有其独特的特点。现代悬索桥的发展更是如日中天,迄今出现了四次发展高峰。
1.第一次发展高峰——1930年前后美国的悬索桥
美国在1903年和1909年分别建成了主跨为488m的威廉姆斯堡和主跨为448m的哈曼顿桥两座在空中用编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的悬索桥。20世纪20年代美国建成两座主跨超过500m的悬索桥,分别是1926年在费城跨越特拉华河建成的主跨为533m的本杰明-富兰克林桥和1929年在底特律建成的主跨564m的大使桥。在此期间美洲其他国家也建成了不少中小跨度的悬索桥。20世纪30年代是美国修建大跨度悬索桥的最兴旺时期,1931年建成跨度首先突破千米的乔治·华盛顿桥(主跨达1067m)。1936年建成旧金山-奥克兰海湾大桥,此桥分东西两桥,其中西桥是两座串联衔接的孪生悬索桥,每座均为三跨悬吊,主跨均为704m,采用加劲钢桁梁。继此之后在1937年又建成举世闻名的金门大桥,主跨为1280m,曾保持世界最大桥梁跨度记录达27年之久。
以上这些悬索桥的建成,包括两座跨度大于千米的桥梁——乔治·华盛顿桥和金门大桥,形成美国悬索桥的第一次发展高峰。其中,主跨1280m的金门大桥为其代表。
2.第二次发展高峰——20世纪60年代欧美的悬索桥
进入60年代以后,美国首先于1960年在纽约的圣·劳伦斯河上建成跨度655m的SeawaySkyway桥,1964年又在纽约海湾建成主跨超过金门大桥18m的维拉扎诺海峡桥,此桥曾保持世界桥梁第一大跨度悬索桥的记录达17年之久,一直到1981年才被英国主跨为1410m的恒伯尔桥打破。60年代前夕,欧洲最早的大跨度悬索桥是法国建成的主跨为608m的坦卡维尔桥。其后,英国在1964年与1966年先后在苏格兰和布里斯托尔建成了主跨为1006m的福斯公路桥与主跨为988m的首次采用钢箱梁与斜吊索闻名于世的塞文桥。葡萄牙于1966年在其首都里斯本建成主跨为1013m的4月25日大桥。
以上这些悬索桥的建成形成第二次悬索桥发展高峰,并以美国主跨1298m的维拉扎诺桥和英国主跨988m的塞文桥为代表。
3.第三次发展高峰——20世纪70年代-80年代的欧洲与日本的悬索桥
在欧洲,1973年丹麦在土耳其伊斯坦布尔建成主跨为1074m的博斯普鲁斯海峡第一大桥。到1981年,英国建成当时世界第一大跨度(1410m)的恒伯尔桥,并一直将此记录保持到1998年,也达17年之久。除此之外,土耳其于1988年又建成主跨为1090m的博斯普鲁斯海峡第二桥。到80年代,日本在本四联络桥的初期建设中建成了因岛大桥、大岛大桥、大鸣门桥、下津井大桥、南备赞大桥和北备赞大桥六座大跨度的悬索桥。
综上所述,在70年代-80年代出现千米以上大跨度悬索桥共四座,形成了悬索桥发展史上的第三次高峰。英国的恒伯尔桥与日本的南备赞大桥为期代表。
4.第四次发展高峰——20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥
进入20世纪90年代,世界悬索桥的发展中心已从欧美移至亚洲,并进入了修建悬索桥的鼎盛时期。目前跨径超过1000米的悬索桥近20座。日本在本四联络桥的后期建设中出现再度破记录的主跨达1990m的明石海峡大桥,以及来岛一桥、二桥与三桥,其中来岛二桥与三桥的主跨都越过千米,分别为1020m与1030m。此外,日本还建成了主跨为570m的彩虹桥与主跨为720m的白鸟大桥。
20世纪90年代初,中国也进入建设发展悬索桥的队伍之中。90年代中期,我国建成厦门海沧大桥、西陵长江大桥、广东虎门大桥、广东汕头海湾大桥及重庆丰都长江大橋等。进入20世纪以来,建成的主跨为1385m的江阴大桥与主跨为1377m香港青马大桥分别已跻身世界大跨度桥梁序列中的第六位第七位。2005年建成的润扬长江大桥,其南汊主桥为主跨径长1490米的单孔悬索桥,是目前中国第一、世界第三的特大跨径悬索桥。除亚洲外,90年代欧洲也建成了两座跨度为千米以上的悬索桥,其中一座为主跨1624m的丹麦大贝尔特东桥(世界第二),另一座为瑞典的主跨为1210m的高海岸桥。
以上90年代修建的这些悬索桥,其中包括7座跨度超过千米的悬索桥,形成了第四次发展高峰。
三、现代悬索桥存在的问题
展望21世纪跨径超过2000m的大跨度悬索桥,其存在的主要问题有:①风荷载作用对悬索桥的影响、主缆的锚固、主缆与吊索的防腐;②索塔随跨径增大,高度越来越大,如直布罗陀海峡大桥的索塔将高出水平面646m,比目前世界上最高建筑还高194m,压弯失稳问题特别突出;③在急流浪高水深地区构筑深水基础需要克服传统施工方法存在的技术困难很多,需寻求新的施工技术和方法,如采用平台型或双塔型等。
结束语
目前,悬索桥的技术发展日趋成熟,跨度越来越大,结构性能越来越强,在科学技术和社会经济日益发达的当今世界,悬索桥的发展前景将越来越好。现代悬索桥将会从以下几个方向发展:①跨度更长、更大、更柔;②采用高强、高弹模、轻质的新型材料;③动力稳定性更好;④采用预应力技术;⑤提高结构动力稳定性技术;⑥重视桥梁美学及环境保护等。
参考文献:
[1]刘杰.超大跨悬索桥抗震性能研究[D].长安大学,2012年
[2]何湘峰.大跨度悬索桥缆索系统分析与施工控制[D].长安大学,2007年
[3]罗娜,刘健新.大跨度悬索桥建设技术的进步[J].重庆交通学院学报,2000年02期