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中国桥梁工程的发展历史与展望
1． 中国桥梁工程的发展历史
中国古今桥梁的科学技术，不少都曾走在世界桥梁建筑的前列，许多桥梁样式仍继续对世界近代桥梁建筑产生影响。同时，它又是活的文物瑰宝，记载着许多珍贵的资料。中国是桥的故乡，自古就有“桥的国度”之称，发展于隋，兴盛于宋。遍布在神州大地的桥、编织成四通八达的交通网络，连接着祖国的四面八方。我国古代桥梁的建筑艺术，有不少是世界桥梁史上的创举，充分显示了我国古代劳动人民的非凡智慧。
1.1木桥 桥梁最早文献记载见于公元前13世纪，但均不详细。《水经注》记有春秋时晋国公平年间（公元前556～前532年）曾在汾水上建木梁木柱桥。秦代（公元前221～前200年）建都咸阳,西汉（公元前206～公元24年）建都长安（今陕西西安），那时所修建的渭河桥、灞河桥等，在《水经注》、《三辅黄图》中都有确凿记载。这些桥屡毁屡建，多采用木梁木柱或木梁石柱桥式，当桥的跨度大于木材长度时，曾使用悬臂梁式桥及拱桥。按南北朝宋代《沙州记》记载,在安西到吐鲁番之间,羌人曾修建单跨悬臂梁桥，称为“河厉”。其法是“两岸垒石作基陛，节节相次，大木纵横更相镇压，两边俱平，相去三丈。并大材以板横次之，施钩栏甚严饰”。如是多跨桥，则是在各桥墩上用大木纵横相叠，各向跨中伸出，再在伸出端之间用纵梁相连；为保持稳定，一般需在桥墩台纵横大木之上修建楼阁，用其重量压住悬臂的固端，如始建于南宋理宗宝六年（1258年）的湖南醴陵渌江桥。
在拱式木桥中，宋代虹桥构造奇特。据《渑水燕谈录》等书，知其始建于宋明道中(1032～1033年)。在宋代名画《清明上河图》上绘有宋代汴京(今河南开封)的虹桥（见彩图[《清明上河图》中的宋代虹桥，一种构造奇特的木拱桥]）。其承重结构实际由两套多铰木拱各若干片相间排列，配以横木，以篾索扎成。其中一套多铰木拱拱骨包括长木3根,作梯形布置；另套木拱拱骨包括长木2根，短木2根，作尖拱状布置。各木以端头彼此抵紧，形成铰接；一套拱骨的铰，恰好是在另一套拱骨长木中点之上；用蔑索将两套木拱夹着横木扎紧，于是，两套木拱就形成了稳定的超静定结构（图5 [虹桥和梅]\桥的承重结构比较]）。根据画面，估计此桥实际跨度大约18.5米,桥上大车荷载约3吨。北宋之后，这一桥式传至浙江和福建等地。建于清嘉庆七年（1802年）的浙江云和梅木拱桥（图4 [浙江云和梅桥结构 （长度]桥结构 （长度\单位：cm）]）跨度为33.4米，至今仍保持原貌；其两套木拱的布置和宋代虹桥稍有不同（图5 [虹桥和梅桥]桥\class=image>[的承重结构比较]），宋代虹桥的横木是搁在两套木拱之间，而梅桥横木是置在每套木拱的铰接点处。 1.2石桥 在河南新野安乐寨村1957年出土的东汉画像砖（图6[东汉画像砖]）,刻有石拱桥图形，桥上有车马,桥下有两叶扁舟,证明当时已经修造跨河石拱桥。在《水经注》水条,对晋太康三年（282年）所建成的旅人桥有这样的描述:“桥去洛阳宫六七里，悉用大石,下圆以通水，可受大舫过也。”隋开皇十五年至大业元年（595～605年）,建成净跨37.02米、历1300多年而无恙的赵州桥。金明昌三年（1192年）建成位于今北京西南的卢沟桥，共11孔，跨度11.4～13.5米，桥栏上配有栩栩如生的大小石狮485个;13世纪来华的意大利人马可·波罗，在游记中誉为世所罕见。北京颐和园内的十七孔桥建于清乾隆年间（1736～1795年）；玉带桥建于乾隆十五年(1750年)。前者的拱洞随桥面缓和的上下坡从桥中向两端逐渐收小；后者则以两端有反弯曲线的玉石穹背高出绿丛。这两座桥都以同环境协调，使湖山增辉见称。在长江以南，从唐代以来曾修建不少以弧形板石及横向长条锁石结成拱圈的石拱桥，以及巨形石梁桥。弧板石拱桥自重较轻，对地基承压强度要求较低，能在软土地基上采用。拱圈内的板石和锁石在榫槽相接处能发生小量相对转动以适应基础沉降和温度变化；此外，拱上夯实的灰土能在拱圈变形时发生被动压力，提高拱的承载能力。福建长汀水东桥(南宋
庆元时修建,即1195～1200年）、江苏苏州宝带桥（始建于唐元和十一至十四年，即816～819年，在宋、明、清各代几度重修，现桥53孔，最大跨度6.95米）和浙江杭州拱宸桥（始建于明崇祯四年，即1631年，现桥中孔净跨15.8米）都是板石拱桥。福建泉州万安桥也称洛阳桥（跨越洛阳江），是石梁桥,现长834米，47孔，建于宋嘉四年（1059年）。在建桥时先顺着桥的纵轴抛投大量块石，在水面下形成一条长堤,在石块上放养牡蛎，待蛎壳和块石相胶结,它就耐得住风浪。在这水下长堤上,用大条石纵横叠置(不用灰浆），形成桥墩，再架设石梁。福建漳州跨越柳营江的虎渡桥，建于南宋嘉熙元年（1237年），其所用的巨型条石尺寸达1.7×1.9×23.7米,重量将近200吨。虽有几孔遭到破坏，并在其上方增建钢筋混凝土梁桥，但桥下尚存有原条石。（见彩图[赵州桥，位于河北省赵县，净跨37.02米,是世界上著名的单孔空腹式石拱桥，建于][595～605年]、[独乐寺观音阁,是中国古代木结构,位于天津市蓟县,建于984年]、[佛宫寺释迦塔（应县木塔），是中国古代木结构，位于山西应县，建于1056年]、[美国韦拉扎诺海峡，世界上大跨度公路悬索桥之一，主跨][1298.4米，1964年建成]、[美国布鲁克林桥，近代史上著名的城市悬索桥,主跨487米，1883年建成]、[英国亨伯桥，目前世界上跨度最大（1410.8米）的公路悬索桥，][1981年建成]、[土耳其博斯普鲁斯海峡桥，联结欧亚大陆的公路悬索桥，主跨1074米，1973年建成]） 1.3索桥 溜筒桥是一种比较原始的索桥，它是以木筒套在悬索上，从筒垂下两股皮绳及一横木；人骑横木，以手用力攀索，使筒沿缆索移动，人就能跟着过去。灌县竹索桥,为宋太宗淳化元年（990年）所始建，清嘉庆八年（1803年）仿旧制重建，名安澜桥，桥长340米,分为8孔,最大跨度61米（竹索现已被换为钢丝索）。大渡河铁索桥建于清康熙四十五年(1706年),净跨100米。此桥现作为革命文物保存。
自有铁路到中华人民共和国成立之前（1876～1948年） 1876年英商在上海私修淞沪铁路，是在中国有铁路和铁路桥的开端。清朝末期修建的较大的铁路钢桥可以京广（北京—广州）铁路和津浦（天津—浦口）铁路两座黄河桥为例。前者位于郑州以北，1905年建成，原桥总长3000米有零，共102孔,包括跨度31.5米的下承桁架梁50孔和跨度21.5米的上承桁架梁52孔。桥墩由 8或10根底端各设一螺旋盘（直径1.20米）的钢管(直径350毫米)组成,凭人力将钢管旋入河底，入土深度只有13～16米，所以，一遇洪汛，桥身就被冲歪，桥面横向水平变位曾达40～50厘米，年年靠抛投大量片石于墩周进行抢险。到1949年,所投片石已超过30万米。后者位于济南洛口，1912年建成,包括跨度91.5米简支桁架梁9孔和分跨为 128.1+164.7+128.1米的悬臂桁架梁一组，桥宽9.4米，净空可容双线，但承载能力不足,始终只能按单线行车。公路桥可以1909年建成的兰州黄河桥为例，该桥包括5孔跨度各45.9米的简支桁架梁。
中华民国时期，1933年，在浦口—南京间的长江上建成铁路轮渡，沟通了以长江为界的南北铁路。1937年9月,杭州钱塘江桥(见彩图[钱塘江桥,中国自己建造的第一座现代文化公铁两用双层钢桁架梁桥,全长1453米])的主体建成，并将铁路部分接通；10月，公路部分接通。同年7月抗日战争开始；8月，日本军侵犯上海；12月攻占南京、杭州等地。中国为了持久抗日的需要，经用上述轮渡及钱塘江桥将华北、华东的大量物资抢运到华中、华南等地。在1941年,中国的抗日战争处于艰难时期,湘桂（湖南-广西）铁路通车到柳州之东，黔桂（贵州-广西）铁路亟待从柳州向西修建，在水泥和钢材短缺的情况下,曾用旧钢轨修建排架和塔架,还将跨度原为10～13米的旧钢板梁制成跨度为30米的双柱式桁架梁的上弦，桁架下弦及竖杆均以旧钢轨改制,建成了一座长达582米而构造特殊的柳江铁路桥（该桥在1944年11月炸毁）。
中华人民共和国成立以后 在国民经济恢复时期和第一个五年计划期间，迅速修复并加固了许多旧桥，也新建成不少重要大桥，其中包括跨越长江的武汉长江桥，它使中国的南北铁路网连接起来。1958年后，大跨公路桥也逐步提上日程,新技术得到推广。至今在长江上,
除修建了四川白沙坨铁路桥外，又修建了两座公铁两用桥（南京长江桥和枝城长江桥）和两座公路桥（四川重庆和泸州预应力混凝土桥）。在黄河上，铁路桥增至14座（京广铁路郑州桥已建成双线71孔40米简支钢板梁新桥，原桥改为公路桥），公路桥增至16座，另有公铁两用桥一座(甘肃靖远)。（见彩图[南京长江桥钢梁全貌]、[南京长江桥,公铁两用双层钢桁架连续梁桥,跨度160米,铁][路桥总长6772米,1968年建成,该桥的建成是中国修建深水基础桥梁工程的一项重大突破]、[济南黄河桥，中国目前跨度最大(220米)的公路预应力混凝土斜张桥,1992][年建成]、[来宾红水河桥，目前亚洲跨度最大(96米)的铁路预应力混凝土斜张桥，1981年建成]、[台湾淡水桥，公路预应力混凝土斜张桥，主跨 134米，1977年建成]、[重庆长江桥,中国目前跨度最大(174米)的预应力混凝土T形刚构公路桥，1980年建成]）
1.4钢桥 现以桁架梁桥为主。铁路桥跨度不大于80米者，一般按桥梁标准设计建造。跨度不大于 160米者，一般用全悬臂法架设；跨度为176米和192米者，则采用悬臂拼装并在跨中合龙的方法架设。60年代以来，栓焊结构（指杆件或构件在工厂焊接制造，在工地采用高强度螺栓拼接的结构）采用颇多。例如，成(都)昆(明)铁路跨度112米的拱、梁组合体系桥（迎水河、安宁河1号、拉旧等桥）,陕西安康跨度为176米的汉江斜腿刚架铁路桥(见彩图[武汉江汉桥,正桥为连续刚梁柔拱组合体系上承式公路钢桥,主跨88米,1955年建成]),京山（北京—山海关）铁路跨度为3×144米的永定新河连续桁架梁桥等。 1.5混凝土桥 钢筋混凝土简支梁在小跨度桥中使用较早，预应力混凝土简支梁的应用是从1956年开始（当年所建的陇海铁路新沂河桥使用跨度为23.8米的梁，北京至周口店的公路桥使用跨度为20米的梁）。1965年建成的河南汤阴五陵卫河窄轨铁路桥(分跨是25+50+25米)和江苏盐河公路桥（分跨是16.5+33.0+16.5米），都是T形刚构预应力混凝土桥,且都采用悬臂拼装法施工。当前我国较大跨度的钢筋和预应力混凝土桥有：四川重庆长江公路桥，为挂孔式T构，主跨174米；湖北沙洋汉江桥，跨度111米，湖南常德沅江桥，跨度120米，两者均为公路连续梁桥；山东济南黄河斜张桥，跨度220米,广西来宾红水河桥，跨度96米，前者为公路桥，后者为铁路斜张桥；四川渡口宝鼎公路拱桥跨度170米,丰(台)沙(城)铁路二线永定河7号桥，跨度150米。双曲拱桥（见拱桥）在1964年开始建于江苏无锡，其第一孔的跨度为9米，这种桥节省钢材，并不必使用大型起吊设备,因而迅速得到推广,其最大跨度曾达150米(河南嵩县前河桥)。(见彩图[来宾红水河桥,目前亚洲跨度最大(96米)的铁路预应力混凝土斜张桥，1981年建成])
1.5 石拱桥 公路石拱桥跨度记录为 116米（1971年，四川丰都九溪沟桥）;铁路石拱桥跨度记录为54米(1966年，成昆铁路一线天桥)。 2． 中国桥梁工程的展望
21世纪，随着高强度钢、玻璃钢、铝合金、碳纤维，纳米材料等轻质材料的大量启用，桥梁建筑的主要材料将不断更新，桥梁结构的形式将趋于多姿多态。21世纪有待发展的结合梁型桥梁、斜拉桥、悬索桥也将得到突破性的发展。 随着计算机技术的不断发展，各种桥梁及施工软件的开发，为桥梁结构的优化设计创造了条件，可以利用计算机对即将兴建的桥梁进行仿真分析，使不同材料发挥各自的性能；结构动力学理论的发展与完善使采用非常轻质的梁型变为可能，依靠科技进步可使设计人员打破常规，采取特殊的结构措施，用最少的钱造出轻质、美观而实用的桥梁来。21世纪还将可能出现水下密封隧道式桥梁。比如意大利墨西拿海峡大桥在设计时就有这种比选方案，这种桥下部结构为承台固基，上部结构则是一个沉埋水下管段式密封隧道，这是针对墨西拿海峡大桥常年狂风大浪、恶劣气候而精心选定的桥隧方案。