现代桥梁的桥梁类型发展

第三章　桥梁文化

第一节　古代桥梁

一、古代桥梁的发展历程

桥梁的历史可以追溯到人类诞生时，桥梁与人类是共同发展的，桥梁的历史就是人类存在的历史。而人类社会文化是桥梁发展的背景，一定的社会文化背景总是限制着人类的思维，因此，桥梁的发展历史也伴随着社会文化的发展。

在人为桥梁之前，自然界由于地壳运动或其他自然现象的影响，形成了不少天然的桥梁形式。如浙江天台山横跨瀑布上的石梁桥，江西贵溪因自然侵蚀而成的石拱桥（仙人桥）以及小河边因自然倒下的树干而形成的“独木桥”，或两岸藤萝纠结在一起而构成的天生“悬索桥”等等。人类从这些天然桥中得到启示，便在生存过程中，不断仿效自然。开始时大概是利用一根木料在小河上，或氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥（桥始称“梁”），或在窄而浅的溪流中用石块垫起一个接一个略出水面的石蹬，构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥。这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建筑的最原始的桥梁，以后随着社会生产力的发展，不断由低级演进为高级，逐渐形成各种各样的跨空桥梁。

我国古代的桥梁，大致经历了四个发展阶段。第一阶段以西周、春秋为主，包括此前的历史时代，这是古桥的创始时期。此时的桥梁除原始的独木桥和汀步桥外，主要有梁桥和浮桥两种形式。当时由于生产力水平落后，多数只能建在地势平坦，河身不宽、水流平缓的地段，桥梁也只能是些木梁式小桥，技术问题较易解决。而在水面较宽、水流较急的河道上，则多采用浮桥。

第二阶段以秦、汉为主，包括战国和三国，是古代桥梁的创建发展时期。秦汉是我国建筑史上一个璀璨夺目的发展阶段，这一时期不仅发明了人造建筑材料的砖，而且还创造了以砖石结构体系为主体的拱圈结构，从而为后来拱桥的出现创造了先决条件。战国时铁器的出现，也促进了建筑方面对石料的多方面利用，从而使桥梁在原木构梁桥的基础上，增添了石柱、石梁、石桥面等新构件。不仅如此，它的重大意义，还在于由此而使石拱桥应运而生。石拱桥的创建，在中国古代建桥史上无论是实用方面，还是经济、美观方面都起到了划时代的作用。石梁石拱桥的大发展，不仅减少了维修费用、延长了桥的使用时间，还提高了结构理论和施工技术的科学水平。因此，秦汉建筑石料的使用和拱券技术的出现，实际上是桥梁建筑史上的一次重大革命。故从一些文献和考古资料来看，大约在东汉时，梁桥、浮桥、索桥和拱桥这四大基本桥型已全部形成。

第三阶段是以唐宋为主的，包括两晋、南北朝和隋、五代时期，这是古代桥梁发展的鼎盛时期。隋唐国力更为强盛，社会安定统一，工商业、运输交通业以及科学技术水平等十分发达，是当时世界上最先进的国家。东晋以后，由于大量汉人贵族官宦南迁，经济中心自黄河流域移往长江流域，使东南水网地区的经济得到大发展，经济和技术的大发展，又反过来刺激桥梁的大发展。因此，这一时期创造出许多举世瞩目的桥梁，如隋代石匠李春首创的敞肩式石拱桥——赵州桥，北宋的叠梁式木拱桥——虹桥、采用筏形基础、植蛎固墩的泉州万安桥，南宋的石梁桥与开合式浮桥相结合的广东潮州的湘子桥等。这些桥在世界桥梁史上都享有盛誉，尤其是赵州桥，类似的桥早于西方国家700年。纵观中国桥梁史，几乎所有的重大发明和成就，以及能争世界第一的桥梁，都是此时创建的。

第四阶段为元、明、清三朝，这是桥梁发展的饱和期，几乎没有什么大的创造和技术突破。这时的主要成就是对一些古桥进行了修缮和改造，并留下了许多修建桥梁的施工说明文献，为后人提供了大量文字资料。此外，也建造完成了一些像明代江西南城的万年桥、贵州的盘江桥等艰巨工程。同时，在川滇地区兴建了不少索桥，索桥建造技术也有所提高。到清末，即1881年，随着我国第一条铁路的通车，迎来了我国桥梁史上的又一次技术大革命。

二、古代名桥

中华民族是一个勤劳、智慧的民族，几千年来，我们的祖先在技术落后、条件很差的情况下修建了很多优秀的桥梁。

公元35年东汉光武帝时，在今宜昌和宜都之间，出现了架设在长江上的第一座浮桥。建于1706年的泸定铁索桥跨长约100米，宽约2. 8米，由13条锚固于两岸的铁链组成，1935年中国工农红军长征途中经渡此桥，由此更加闻名。灌县的安澜竹索桥建于1803年，是世界上最著名的竹索桥，全长340余米，分8孔，最大跨径约61米，全桥由细竹篾编粗五寸的24根竹索组成，其中桥面索和扶挡索各半。

我国古代石拱桥的杰出代表是赵州桥（又称安济桥），该桥在隋大业初年（公元605年左右）为李春所创建，是一座空腹式的圆弧形石拱桥，净跨37米，宽9米，拱失高度7. 23米，在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪、增加美观，赵州桥的设计构思和工艺的精巧，不仅在我国古桥是首屈一指，据世界桥梁的考证，像这样的敞肩拱桥，欧洲到19世纪中叶才出现，比我国晚了一千二百多年，赵州桥的雕刻艺术，包括栏板、望柱和锁口石等，其中狮象龙兽形态逼真，做工的精致秀丽，不愧为文物宝库中的艺术珍品，我国石拱桥的建造技术在明朝时流传到日本等国，促进了与世界各国人民的文化交流。

在秦汉时期，我国已广泛修建石梁桥。世界上现存着的最长、工程最艰巨的石梁桥是洛阳桥（公元1053—1059年在福建泉州建造），此桥长达800米，共47孔，位于“波涛汹涌，水深不可址”的海口江面上。此桥以磐石铺遍桥位底，是近代筏形基础的开端，并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体，这也是世界上绝无仅有的造桥方法，实是中华桥梁史上一次勇敢地突破。

广东潮安县横跨韩江的湘子桥（又名广济桥）始建于公元1169年，全桥长517. 95米，总共20墩19孔，上部结构有石拱、木梁、石梁等多种型式，还有用18条活船组成的长达97. 30米的开合式浮桥，设置浮桥的目的，一方面适应大型商船和上游木排的通过，并且也避免了过多的桥墩阻塞河道，以致加剧桥基冲刷而造成水害，这座世界上最早的开合式桥，柱石桥之长、石墩之大、桥梁之多以及施工条件之困难工程历时之久，都是古代建桥史上所罕见的。

泸定铁索桥

赵州桥

1240年建造的福建潭州虎渡桥，也是极令人惊奇的一座梁式大桥，此桥总长约335米，某些石梁长达23. 7米，沿宽度用三根石梁组成，每根宽1. 7米，高1. 9米，重达200多吨，该桥一直保存至今。历史记载，这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建设的，足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。

第二节　现代桥梁

一、现代桥梁的发展历程

近1000年来，中国的桥梁技术全面落后于世界，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。从钱塘江大桥算起，中国人自己设计现代桥梁的历史还不足70年；从南京长江大桥算起，中国人自行设计建造大型桥梁的历史仅34年。20世纪90年代以来，中国桥梁的成就才使我们重新无愧于祖先地站到了世界前列，这是中国桥梁建设的伟大复兴时期。

梁桥作为最简单实用的桥型，在桥梁史上出现得最早，它是现代桥梁的先行者。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。中国的预应力混凝土简支梁桥和连续梁桥在80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。80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。

作为现代梁桥的分支——连续钢构、斜腿钢构等新桥型在80年代取得了突破性进展。80年代以后，钢筋混凝土箱形拱桥、刚架拱桥以及桁式组合拱桥等多种桥型渐渐取代了石拱桥和双曲拱桥的地位，缆索吊装，转体施工、劲性骨架浇筑等多种工艺日臻完善。90年代，钢管混凝土拱桥因其实用性和外形优美，成为桥型选择中的佼佼者。

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，中国直到60年代末才建成了两座跨径180米左右的钢拱桥，这是中国拱桥的遗憾。直到今天上海卢浦大桥建成之后，它不仅将以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”。

新时代的桥梁从兰州黄河铁桥的建成开始，中国桥梁建筑进入了一个崭新的时期，步入了以钢铁和钢筋混凝土为主要材料的现代化轨道。新时代的桥梁集思广益，以全新的理念和全兴的模式，大量的引进新材料，推出新的创意设计思路，使桥梁建设进入前所未有的时代。改革开放以来，由于和外国交流日益增多，中国的社会文化有了明显的西化倾向。文化的转变引导桥梁外形新的改观，出现了大量的富有几何特点的现代化桥梁，很符合现代人简约适用的追求。

现代斜拉桥，50年代于欧洲兴起，70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。现在中国是世界上建造斜拉桥最多的国家，现已开工的江苏省苏通长江大桥和香港昂船洲大桥将以千米以上的跨径改写斜拉桥的世界纪录。

现代悬索桥虽然源于古代吊桥，但其规模、材料、技术含量已与古代吊桥完全不同，它集中了当代建筑学最尖端的理论、工艺和材料，以无与伦比的跨径雄霸桥林，即便是桥林新秀斜拉桥在跨径上也无力与其争锋。

1957年，第一座长江大桥——武汉长江大桥的胜利建成，结束了我国万里长江无桥的状况，从此“一桥飞架南北，天堑变通途”。桥的正桥为三联3×128米的连续钢桁粱，双线铁路上层公路桥面宽18米，两侧各设2. 25米人行道，包括引桥在内全桥总长1670. 4米，大型钢梁的制造和架设、深水管柱基础的施工等，为我国现代桥梁技术开辟了新路。

1969年胜利建成了举世瞩目的南京长江大桥，这是我国自行设计、制造、施工，并使用国产高强钢材的现代大型桥梁，正桥除北岸第一孔为128米简支钢桁粱外，其余为9孔3联，每联为3×160米的连续钢桁粱。上层是公路桥面，下层为双线铁路，包括引桥在内，铁路部分全长6772米，公路部分为4589米，桥址处水深流急，河床地，质极为复杂桥墩基础的施工非常困难。南京长江大桥的建成显示出我国的建桥事业已达到了世界先进水平，成为我国桥梁史又一个重要标志。

武汉长江大桥

南京长江大桥

目前世界上跨度最大的石拱桥是1946年瑞典建成的绥依纳松特桥，跨度为155米。世界上第一座具有钢筋混凝土主梁的斜拉桥，是1925年在西班牙修建跨越坦波尔河的水道桥，主跨为60. 35米。西班牙的卢纳巴里奥斯桥，跨径达440米，采用了双面辐射形密索布置，为目前世界上跨径最大的预应力混凝土斜拉桥。

香港青马大桥横跨青马湾海峡，与香港新机场相连，耗资9. 15亿美元。该桥跨度为1377米。名列世界第五，与江阴长江大桥是“姐妹桥”。日本明石海峡桥，横跨日本内海，使日本神户与淡路岛紧紧相连。这座大桥全长3190米，中央跨度1990米已于1998年竣工。它可以承受里氏8. 5级地震，是世界第一的悬索桥。

华夏第一桥——江阴长江公路大桥，是我国“八五”规划的“两纵两横”国道主干线中沿海主骨架的跨江工程，是目前中国第一、世界第四大跨径钢悬索桥。大桥由桥塔、主缆、锚旋和钢箱梁等主要部件组成。大桥全长3071米，主跨1385米；桥面宽33. 8米，双向六车道，设计车速100公里/小时；通航净空为50米，可通行五万吨级巴拿马型散货轮。江阴长江公路大桥的两根主索，各长2400多米，直径近1米，每根重1. 4万多吨，主索用127根直径5. 3毫米的钢丝搅成索，再由169股钢索组成主索。主桥每边有85个吊杆，每个吊杆2根，用以联结主索和桥面。两岸索塔标高为196. 236米，相当于65层楼高。北塔基长43. 5米，宽73. 5米，下有123根近90米长的桩基础。北锚的混凝土陈井平面长69米，宽51米（面积相当于一片足球场大）。沉入地面58米，被称为世界第一大沉井。江阴长江大桥于1994年11月22日正式开工，1999年10月1日胜利通车，名列“中国第一，世界第四”。

江阴长江公路大桥

二、现代桥梁的桥梁类型发展

（一）板式桥

板式桥是公路桥梁中量大、面广的常用桥型，它构造简单、受力明确，可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构；可做成实心和空心，就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥，因此，一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中，广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁，特别受到欢迎，从而可以减低路堤填土高度，少占耕地和节省土方工程量。

实心板一般用于跨径13米以下的板桥；空心板用于等于或大于13米跨径，一般采用先张或后张预应力混凝土结构。

（二）梁式桥

梁式桥种类很多，也是公路桥梁中最常用的桥型，其跨越能力可从20米直到300米之间。

现从以下几种常用的结构形式介绍梁式桥在公路桥梁上的使用和发展趋势。

1.简支T型梁桥

T型梁桥在我国公路上修建最多，早在50、60年代，我国就建造了许多T型梁桥，这种桥型对改善我国公路交通起到了重要作用。

2.连续箱形梁桥

箱形截面能适应各种使用条件，特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。

随着交通量的快速增长，车速提高，人们出行希望有快速、舒适的交通条件，预应力混凝土连续箱梁桥能适应这一需要。它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强，外形美观，便于养护等。

70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥，到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥，如总长度1340米的钱塘江第二大桥（公路桥）和跨高集海峡、全长2070米的厦门大桥等。

3. T形钢构

这种结构体系有致命弱点。从60年代起到80年代初，我国公路桥梁修建了几座T形钢构桥，如著名的重庆长江大桥和泸州长江大桥，80年以后这种桥型基本不再修建了，这里不赘述。

4.连续钢构桥

连续钢构桥也是预应力混凝土连续梁桥之一，一般采用变截面箱梁。我国公路系统从80年中期开始设计、建造连续钢构桥，至今方兴未艾。

近年来，我国公路上修建了几座著名的预应力混凝土连续钢构桥，如广东洛溪大桥，主孔180米；湖北黄石长江大桥，主孔3×245米；广东虎门大桥副航道桥，主孔270米，为目前世界同类桥中最大跨径。

我国的预应力混凝土连续钢构桥，几乎都采用悬臂浇筑法施工。一般采用50～60号高标号混凝土和大吨位预应力钢束。

（三）钢筋混凝土拱桥

拱桥在我国有悠久历史，属我国传统项目，也是大跨径桥梁形式之一。

我国公路上修建拱桥数量最多。石拱桥由于自重大，材料加工费时费工，大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵，因地制宜，采用石拱桥（涵）还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。

钢筋混凝土拱桥自重较大，跨越能力比不上钢拱桥，但是，因为钢筋混凝土拱桥造价低，养护工作量小，抗风性能好等优点，仍被广泛采用，特别是崇山峻岭的我国西南地区。

钢筋混凝土拱桥形式较多，除山区外，也适合平原地区，可以创造出天人合一的景观。例如，贵州省跨乌江的江界河桥，地处深山、峡谷，拱桥跨径330米，桥面离谷底263米，桥面伫立，令人叹服桥梁设计者和建设者的匠心和伟大。还有刚建成的万县长江大桥，劲性骨架箱拱，跨径420米，居世界第一。广西邕宁县的邕江大桥，钢管混凝土拱，跨径312米，都是令人称道的拱桥。

我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势：拱圈轻型化，长大化以及施工方法多样化。

（四）斜拉桥

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有30余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。

50年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥，40多年来，斜拉桥的发展，具有强劲势头。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。

我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥，如汕头石大桥，主跨518米；武汉长江第三大桥，主跨618米。钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥，主跨628米；武汉军山长江大桥，主跨460米。前几年上海建成的南浦（主跨423米）和杨浦（主跨602米）大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。

杨浦大桥

一般说，斜拉桥跨径300～1000米是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F. 1eonhardt认为，即使跨径1400米的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一，其造价低30％左右。

斜拉桥发展趋势：跨径会超过1000米；结构类型多样化、轻型化；加强斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究。

自测题

1.请举例说明我国古代的桥梁建设成就。

2.简述现代桥梁的发展情况。

3.改革开放30年来，我国修建了哪些优秀的桥梁？

4.简述现代桥梁的桥梁类型。