前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的世界上最长的桥梁主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。
超大型跨海通道
一个伸缩缝、两个伸缩缝……当第79个伸缩缝填平之时,港珠澳大桥建设工程又一次迎来关键节点。9月27日,历经4年建设,由粤港澳三地共建的港珠澳大桥主体桥梁正式贯通。
随着土建工程告一段落,桥面铺装、交通等辅工程开始全面施工。港珠澳大桥管理局局长朱永灵说,这意味着港珠澳大桥主体工程建设的“收官之战”已经打响。
港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,全长55公里。其中,工程量最大、技术难度最高的是长约29.6公里的桥―岛―隧集群的主体工程。
规模大、难度大、风险大――据中国交建总工程师林鸣介绍,港珠澳大桥岛隧工程同时有着许多“第一次”:外海大型深水沉管隧道施工在中国是第一次,大型钢圆筒成岛施工在世界是第一次,重达8万吨的混凝土预制构件工厂法施工在世界是第一次……
朱永灵说,作为世界上最长的沉管海底隧道,港珠澳大桥海底隧道由33节沉管拼接而成,目前完成28节沉放,2017年上半年有望完成人工岛和海底隧道的主体工程,预计全线建成后香港至珠海的陆路通行时间将由3小时变为半小时。
不断刷新世界纪录
沪通长江大桥是新建沪通铁路关键性控制工程,主航道桥跨径1092米,是世界上首座主跨超千米级的公铁路两用斜拉桥,预计2019年建成通车。
随着高速公路、高速铁路建设快速发展,新世纪以来我国桥梁建设不断向大跨、重载、新材方向发展,高铁桥梁、大跨公路桥梁、跨海大桥不断刷新着世界纪录。
钢拱桥方面:2003年通车的上海卢浦大桥主跨550米,成为当时世界最大跨度钢拱桥;2009年,主跨552米的重庆朝天门长江大桥通车,创下新的钢拱桥跨径世界纪录。
悬索桥方面:2005年建成通车的润扬长江大桥跨径1490米,2007年贯通的西堠门大桥主跨达1650米,是世界跨度第二大悬索桥。斜拉桥方面:苏通长江大桥跨径达1088米,是世界跨度第二大斜拉桥……
海上大桥方面:2005年,全长32公里的东海大桥建成通车;2008年,全长36公里的杭州湾跨海大桥建成通车;2011年,全长36.48公里的青岛胶州湾跨海大桥建成通车,是目前已建成的世界最长跨海大桥……
桥梁的主跨长度,是衡量桥梁技术水平和建设能力的重要标志。目前,世界最大(长)跨径悬索桥、斜拉桥、钢拱桥、跨海大桥的前十座,中国均占据半壁江山乃至一半以上。
“中国跨度”见证着中国跨越。不过,专家也提醒,须警惕桥梁建设中存在的“贪大求最病”――过度追求大跨度方案,而忽视桥梁工程质量和安全隐患。
逾百万座世界居首
交通运输部统计显示,2015年末,全国公路桥梁77.92万座,比上年末增加2.20万座。截至目前,我国公路桥梁总数接近80万座。
铁路桥梁方面,随着我国铁路尤其是高速铁路建设快速发展,铁路桥梁总数目前也已超过20万座。
记者在武汉采访时看到,在“万里长江第一桥”――武汉长江大桥的上下游,沌口、青山和杨泗港3座长江大桥,正在如火如荼地建设中。
“武汉长江江面上已建了8座大桥。五十多年前举国之力建一座长江大桥,现在我们一家公司就同时在长江上建十多座大桥。”中铁大桥局集团有限公司总经理胡汉舟说。
2016年10月12日,中关村“双创周”即将拉开帷幕。今天的中关村,一大批高精尖技术的创新创业达到国际领先水平,引起创新发达地区的关注与模仿,大企业不断提高自主创新能力,参与创制国际标准,大量科技企业赴海外融资与跨国并购,一批企业聚焦细分领域积极开拓海外市场……在这个创新全球化的时代,中关村正引领中国科技从本土走向世界,在世界新经济版图中架起一道金色的科技桥梁。
本期杂志“封面故事”《中关村:争做全球科技创新“领跑者”》,说的就是这道科技桥梁的事情。
中关村自上个世纪80年代起,伴随着技术研发人员的“下海潮”,开启了一个时代的篇章。国家对中关村一系列“先行先试”的开放政策,使得中关村与国际接轨,以“跟跑者”的姿势快速发展。以后,伴随着“海归潮涌中关村”,一批来自创新发达国家和地区的新产业在这里生根发芽,同时国际先进的创新服务、国际投资也纷沓而至。中关村企业在与世界融合发展中,不断提高自主创新能力,实现战略性新兴产业创新的弯道超车,涌现出一大批实现产业关键技术新突破的企业。如北斗星通的全球首款全系统多核高精度导航定位SoC芯片,京东方率先全球领先的高端液晶显示技术,制造出世界最大的液晶显示屏,中科曙光拥有全球领先的高性能计算机系统技术,博奥晶典的世界领先的生物芯片技术,碧水源的全球领先的全产业链最全的膜处理技术,中科院纳米所王中林团队研发的世界首创最小发电机摩擦纳米发电机,清华鲍捷研究小组世界首创利用新型量子点纳米材料和纳米技术制作出手机摄像头大小的光谱照相机,以及中科院理化所刘静液态金属团队,世界首创液态金属个人电子电路打印机,全球首创液态金属神经连接与修复技术,率先发现“仿生型自驱动液态金属软体动物”等,创新的速度与硅谷齐头并进,走在了世界科技最前沿。截至2014年“高精尖”产业在中关村经济总量中占比74%,共吸引98家世界500强企业在中关村投资设立子公司或研发机构,52家国际化创新服务机构及国际型产业联盟落户。同时,为抓住国际标准话语权,中关村积极参加国际标准的制定中,截至2015年底,中关村企业共创制国际标准202项,成为国际标准的代言者。
如今,中关村已经成为世界科技创新的“并跑者”,甚至在某些领域已经成为“领跑者”。在中国近30多年的跨越发展中,中关村无疑充当起了走向世界、走向未来的“科技桥梁”。
“经济”版《G20:全球治理与中国角色》,“科技”版《充满绿色生机的科技园――访中关村翠湖科技园》、《创业公社:“三驾马车”齐驱孵化3.0时代》、《地瓜社区:城市的地下“异托邦”》、《91金融:构建泛金融生态系统巩固生态壁垒》、《卡尤迪:瞄准妇女儿童,做个性化精准医疗》,“教育”版《企业家精神是一种破坏性创新》,“文化”版《这两件事情,带着我走到了今天》等文章,讲的都是中关村内外科技创新走向世界的故事。其实,你都可以看作是“桥”的故事。
1、赵州桥:是一座位于河北省石家庄市赵县城南洨河之上的石拱桥,因赵县古称赵州而得名。
2、安平桥:它是世界上最长的梁式石桥,有“天下无桥长此桥”之誉。
3、卢沟桥:卢沟桥原名广利桥,是离京送别之地,因此很容易让人想起唐诗里反复吟咏的“灞桥”,有一种“鸡声茅店月,人迹板桥霜”的凄苦情结。
4、广济桥:被誉为“世界上最早的启闭式桥梁”。
5、泸定桥:途经这里“飞夺泸定桥”而使该桥闻名中外。
6、洛阳桥:位于福建省泉州市东郊的洛阳江上,又称万安桥,桥上现存亭2座,石将军2尊,石塔5座。
7、玉带桥:形若玉带,弧形的线条十分流畅,半圆的桥洞与水中的倒影,构成一轮透明的圆月,四周桥栏望柱倒影参差,在绸缎般的水面上浮动荡漾,景象十分动人。
8、风雨桥:在五座青石桥墩上,建有五座不同屋顶的四层宝塔式楼阁。楼阁间有廊相连,上有屋盖,楼、廊浑然一体,相映生辉,形成一条壮丽的水上游廊。
9、十字桥:全桥由34根铁青八角石支撑,柱顶有柏木斗拱与纵、横梁连接,上铺十字桥面,鱼沼飞梁,汉白玉栏杆,方砖铺面,南来北往、东去西行的游人都可以通过。
倒不是白沙洲大桥好在哪里,而是它创下了“通车10年24次维修”的记录。这数字能否进入吉尼斯大全不得而知,反正目前是一举成名天下知了。
据报道。大桥屡次维修的原因,有的说是“这些都是超栽车辆大量碾压的结果。”有的说“主要是由于沥青混合料与钢桥面膨胀系数不同,因而黏结不牢,加之武汉冬夏温差较大,沥青铺装层容易出现裂缝”。
倒是曾经主持白沙洲大桥设计的副总工朱旭初的分析更值得注意:“桥梁跨度达到400米。就超过了用钢筋混凝土做梁的极限。白沙洲大桥的主跨618米,因而选用了钢箱梁。”“上世纪90年代,是我国大跨度桥梁的崛起期,钢箱梁+沥青设计是钢箱梁桥的第一代桥面。今天看来,它是失败的。国内同类型桥梁也修过多次。”(长江日报2009年7月15日第三版《白沙洲大桥缘何年年修?设计方中铁大桥院释疑》)
笔者以为,这“大跨度桥梁的崛起期”一说意味深长,可直追问题要害。
看看国内一些有关大桥建设的新闻吧,哪一座大桥不是追求“大跨度”?不是标榜本大桥的“跨度”在国内数一数二?有的甚至直追世界前列。“跨度”,成了大桥新闻的核心关键词。网上随便搜索便纷纷跳出――
“坝陵河大桥国内‘第一跨’,全长2237米的钢桁粱悬索大桥昨日精-确合龙。”(09-05-19贵州都市报)
“世界上跨度最大拱桥重庆朝天门长江大桥顺利合龙。”(2008-05-18中国新闻网)
“世界第二大跨度斜拉索桥鄂东长江大桥28日通车。”(2010-09-29荆楚网)
“泸渝高速波司登大桥主跨530米世界第一。”(2010-09-30四川在线)
“安庆长江铁路大桥主跨达580米,系世界上跨度最大的铁路桥。”(2010-8-29中华铁道网)
有的大桥跨度实在不够长。就在地区性、类型性等其他小指标上做文章,反正要找个“跨度第一”的“新闻眼”,如――
“国内跨度最大槽形粱八佰河大桥首根灌注桩成功灌注。”(中国建设报2010-09―20)
“长江以北最大桥辽河大桥竣工。”(2010-09-28新华网)
“哈尔滨中0城区最长的大跨度立交桥文昌立交桥即将通车。”(2010-10-12东北网)
不用再多举例子了。如读者有兴趣,到网上搜索可以找出更多大桥跨度“第一”“之最”来。
“跨度”,成了大桥建设单位梦寐以求的主打目标:“跨度”,也是记者笔下第一新闻要素,大桥新闻第一关键词。
大桥新闻的次一级的关键词是:“保证工期”、“热火朝天的施工场面”、“提前竣工”,以及“隆重开工仪式”、“胜利通车庆典”等等。由这些关键词串起来的新闻,几乎成了大桥新闻的经典模式、通行范本。
这种大桥新闻是挺热闹也很好看。能夺一时眼球,可只是盛世华章的主旋律一面,而真正关乎大桥百年大计的另一面的“关键词”却大多缺位,如――对大桥设计的详细介绍;对施工质量的深入采访:对工程监理是否到位的关注:对有关新工艺新技术新材料的质疑论证:以及对施工中的挫折、事故、教训的分析等等。这些具体细节的“关键词”在过去的大桥建设中似乎无关紧要,因为那时的政府公信力企业信誉工人职业道德不存在问题,如武汉长江大桥通车50多年来只修了一次,至今仍是长江上最具中国特色美的建筑经典。可在公信力企业信誉职业道德大滑坡。“一批建筑竖起来,一批人物倒下去”现象普遍存在的今天,缺乏对上述那些关键环节的报道。没有让大桥建设的前前后后公开接受舆论的监督,这样的大桥新闻就不够全面,就有所欠缺。
所以。“大桥新闻”应该改进,不能停留在“开工仪式”“通车庆典”等表面热闹以及好人好事的“正面报道”上,应该多点观察角度,尤其要摈弃“跨度崇拜”,突破以“跨度”为中心关键词的写作模式,创出一种新的大桥新闻的写作路子来。怎样突破创新?上述列举的一些重要细节是个参考。白沙洲大桥以十年24次维修的案例也提供了经验教训――
良好绪论部分的教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的课堂教学中,通过优化整合绪论部分的内容,如桥梁的定义与功能、桥梁分类、桥梁跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点,让学生对该门课程有个整体的认识,了解桥梁工程的发展现状与发展历史,激发学生学习该门课程的积极性,增强学生将理论知识和工程实践密切联系的能力,提高教学质量,以培养素质高和创新能力强的桥梁工程专业人才。
关键词:
土木工程专业;桥梁工程;课程教学;教学研究
一、桥梁工程课程绪论部分内容的重要性
桥梁工程课程是土木工程专业的一门必修课,其内容主要是各门专业基础课知识在桥梁工程中的综合应用,是一门实践与理论并重的专业技术课[1]。桥梁工程课程实践性很强,教学中应注意激发学生对桥梁工程课程的兴趣,充分调动学生学习的积极性和能动性;此外,课堂教学还应注意与工程背景相结合,以提高教学质量。“绪论”是课程的开始,良好的绪论教学是课程教学的良好开始。在桥梁工程课程绪论部分的教学中,通过优化整合桥梁的定义与功能、分类、跨径发展、桥梁美学与造型、技术创新、灾害与应对措施以及全球交通网络等知识点,可以让学生对该门课程有个整体的认识,了解桥梁工程的发展历史与发展现状,激发学生学习该门课程的积极性。同时,适应土木工程专业培养方案的需要,结合桥梁工程自身特点,在课堂讲授中整合与优化绪论的讲解内容,改善教学手段,对提高课程教学质量是十分重要和必要的。
二、桥梁工程课程绪论部分内容的整合优化
(一)桥梁的定义与功能
按百科全书的定义,桥梁是跨越障碍(河流、峡谷、道路等)的结构工程物。桥梁在学科分类上,属于土木工程专业的一个分支,是道路工程的关键部位与核心工程;在环境美学上,桥梁往往又是当地的标志性建筑物。相对于隧道,桥梁固定于地表各处,形体庞大,构造各异,承受交通荷载及自然环境的影响。桥梁的本质特征为用自身的跨越能力实现连接,跨越行为是桥梁结构的本质。在课堂教学中,可以结合学校周围或本地的桥梁来讲述桥梁的作用与重要性。
(二)桥梁的分类
桥梁的分类很多,按桥梁用途来划分,有公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥、人行桥、农桥、运水桥(渡槽)以及其他专用桥梁(如用作通过管路、电缆等的桥),当然主要的是公路桥与铁路桥。随着轨道交通的发展,公路铁路两用桥也日益增多。按跨径大小分类,依据中国《公路工程技术标准》(JTGB01-2003),桥梁可以分为特大桥、大桥、中桥与小桥。多孔跨径总长L>1000m,单孔跨径Lk>150m,属于特大桥;多孔跨径总长100m≤L≤1000m,单孔跨径Lk>150m,属于大桥;多孔跨径总长30m(40m)<L<100m,单孔跨径20m≤Lk<40m,属于中桥;多孔跨径总长8m<L<30m(40m),单孔跨径5m≤Lk<20m,属于小桥;单孔跨径Lk<5m,则属于涵洞。按主要承重结构所用的材料来划分,桥梁分为木桥(属于临时桥梁)、圬工桥、钢筋混凝土桥、组合梁桥、钢桥等。按跨越障碍的性质分,有跨河桥、跨线桥(立交桥)和高架桥。按施工方法分,有整体施工桥梁(上部结构一次浇筑而成)、节段施工桥梁(上部结构分节段组拼而成)。按行车道的位置划分,有上承式———视野开阔,但建筑高度相对较大;下承式———建筑高度小,视野较差;中承式———兼有前两者的优缺点。按跨越方式(是否固定)分,有固定桥、活动桥(又称开启桥或开合桥,分平转、立转或升降)、浮桥、漫水桥。由于桥梁分类众多,课堂讲授时应突出重点,根据学生的专业特点,抓住主要的分类方式,如按结构体系、建筑材料、用途等进行分类的方式应作重点讲解;而把按行车道的位置划分桥梁的内容放到拱桥章节去讲授,因为拱桥的主要分类方式是按行车道的位置来分类的。在后续讲授斜拉桥或悬索桥内容时,也会涉及到按材料进行桥梁分类的知识点。同时,授课时还应注意各个分类之间的组合,如大跨度预应力混凝土连续刚构等。
(三)桥梁的跨径发展
近年来,中国的桥梁建设发展迅速,桥梁跨径不断增加,许多桥梁建设达到世界水平,取得了举世瞩目的成就。已建成的著名桥梁有:主跨1088m的苏通长江大桥(钢箱梁斜拉桥),2012年前是世界第一跨度斜拉桥;主跨1650m的舟山西堠门悬索桥(世界第二跨度悬索桥);主跨550m的上海卢浦大桥(钢箱拱桥);主跨552m的重庆朝天门长江大桥(钢桁拱桥)。这些著名桥梁代表着中国桥梁建设的水平,受到世界桥梁界的高度赞誉。课堂讲授时,应该对不同桥型展开讲授,并注意内容的侧重点,抓住几种有代表性的桥型进行讲述,力求简单明了,与生活贴近。如,钢悬臂桁架梁桥的主跨在19世纪初超过500m,而后极少修建,该类桥梁中国也较少见,课堂讲授时一般仅简单提及。钢连续桁架梁桥19世纪50年代至今,单孔跨度控制在200m~300m之间,向更大跨度发展的可能性较小,课堂教学时,可以结合武汉长江大桥与南京长江大桥来讲授。中国混凝土拱桥,即万县长江大桥,则在1997年达到了420m,超过了克罗地亚主跨390m的KRK-1号桥。钢拱桥在20世纪30年代就超过500m,发展相对平稳。进入21世纪后,在中国出现了2座主跨500米以上的钢拱桥,即主跨550m的卢浦大桥与主跨552m的朝天门长江大桥。钢斜拉桥从1950年主跨约200m到今天主跨超过1000m,钢悬索桥主跨从1930年主跨约1000m到今天约2000m,发展都很迅速。课堂讲授时,应重点突出中国桥梁在跨径上的突破,并配以相应的桥梁图片,增强教学效果,激发学生的学习兴趣,以达到事半功倍的效果。
(四)桥梁的美学与造型
相对隧道而言,桥梁的直观性强,造型优美,视觉效果较好,往往给人以较强的震撼力;相对道路而言,桥梁是交通的关键部位,更能引起人们的关注。对桥梁的美学与造型应给予重点关注,讲授桥梁的跨径发展时,也需要借助图片或动画予以讲解。桥梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。桥梁结构的形式与造型多种多样,为桥梁工程师们的设计提供了无限的空间,也最能体现桥梁工程师们对桥梁结构的理解和热爱[2]。在课堂教学中引入美学思想,可以激发学生学习该课程的兴趣和求知欲望,引导学生更好地理解与认识桥梁,提高学生的审美情趣,达到更好的教学效果。
(五)桥梁的技术创新与发展动力
桥梁的发展史其实就是一部技术创新史。最早的桥梁可能源自雷击而倾于河上的树木。拱是曲线中最优美的线型,中国文字“桥”即是“木”与“拱”象形复合而成的。因此,绪论部分的课堂教学应重视这一内容的讲解。赵州桥又名安济桥,建于公元610年,是位于中国河北的一座著名石拱桥,也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度单孔敞肩坦弧石拱桥。赵州桥圆弧拱的跨度大,通航净空大。这种跨度大、扁平率低的单孔1/4圆拱桥梁结构,是桥梁史上的一个奇迹。赵州桥被誉为“国际土木工程里程碑建筑”。桥梁结构设计分析理论、电子计算机技术、建筑材料、施工工艺、行业竞争等因素的发展和进步,是推动桥梁工程发展的内在动力[4]。经济发展、社会需求和技术创新,为桥梁工程提供了所需要的设计计算理论、计算手段、建筑材料、机械装备、施工技术等,对桥梁工程的发展有着直接的支撑作用。英国工业革命后,世界钢铁产量快速增长,以钢材为主要承重材料的工程结构得到较大的发展,钢桥开始大量出现。20世纪30年代经济大萧条后,美国为了经济的恢复和持续增长,修建了大量高速公路,钢拱桥和钢悬索桥由此得到了较快的发展。二战后,由于钢材短缺,混凝土桥梁大量出现,斜拉桥、正交异性钢桥面板、混凝土塔、挂篮悬浇、预应力技术、连续刚构、钢砼组合结构等新的结构和技术应运而生,并出现了许多先进的施工技术,如悬臂拼装、顶推、移动模架、大型浮吊整体吊装架设等[4]。日本经济的发展,推动了高速铁路的发展,相继建成了多座世界级的大跨度斜拉桥和悬索桥。20世纪80年代以来,中国改革开放,经济的腾飞促使公路铁路迅猛发展,桥梁建设成就辉煌,建成了大量连续刚构拱桥、大跨斜拉桥、大跨度悬索桥等世界级的大跨度桥梁。
(六)桥梁灾害事件的发生与应对措施
尽管桥梁建设取得了瞩目的成就,但是不时出现的桥梁事故与灾害仍无法回避[5]。古今中外发生的桥梁灾害事故很多,2007年8月,美国《时代周刊》杂志评选了百年世界十大最恶劣塌桥事故。每次事故都是一个血的教训,重要的是应思考导致桥梁事故发生的原因。1940年11月7日,在风中振颤的塔库马大桥在八级大风荷载的动力作用下,经过剧烈扭曲震荡后,吊索崩断,桥面结构解体损毁,半跨坠落水中,桥梁最终倒塌。当年人们未能全面认识悬索桥受力体系,也没有足够重视空气动力对桥梁的影响。塔库马大桥的倒塌促使桥梁风工程学的诞生,推动了桥梁工程的发展,至今仍有警示意义。魁北克大桥在施工中先后出现2次工程垮塌事故(见图2)。这座桥主跨度为549米,是当时全世界最长的悬臂桥。1907年8月,大桥杆件失稳引起全桥倒塌,19000吨钢材落入水中,造成75人死亡。1916年9月,中间跨度最长的一段桥身在被举起过程中掉落水中,11名工人被夺去了生命。垮塌的原因之一是南锚跨靠近主墩的下弦杆的压屈导致大桥在施工过程中倒塌。稳定问题是力学中的一个重要分支,桥梁失稳事故促进了桥梁稳定理论的发展,桥梁技术的发展使桥梁稳定问题更显重要。1970年,位于澳大利亚墨尔本的一座钢箱梁桥(密尔福德天堂桥)倒塌。钢箱梁桥本来已有很长的历史了,由于二战后钢结构焊接与安装技术的发展,钢箱梁桥跨度做得越来越大,箱壁尺寸越来越薄。最终由于钢箱梁板件的焊接残余应力、几何缺陷发生失稳,导致该桥倒塌。工程师从该桥的垮塌中认识到薄壁箱梁的剪力滞后效应,由此推动了薄壁构件设计理论的发展。湖南凤凰桥在拆除桥上的脚手架时发生垮塌,事故造成64人遇难。2008年汶川大地震,2010年青海玉树大地震,均造成道路、桥梁损毁严重。位于震中的汶川县附近道路基础设施受到严重破坏,其中桥梁震害最为典型和严重。因此,在课堂教学中,应适时引入桥梁灾害事故的介绍,并适当进行评述,既完成了教学内容的讲授,也活跃了课堂气氛,还拓展了学生的工程视野,能收到较好的教学效果。此外,这些桥梁灾害事故案例,与后面章节教学的内容是相关的,在绪论部分引入这些章节,为后面章节的教学提前作好铺垫。
(七)全球交通网络
加拿大人类学家费利克斯—菲兰德将美国国家海洋与大气管理局、国家地理空间情报局等机构的人类出行数据与地球夜景照片进行叠加,形成了地球上错综复杂的交通网络。从中可以看出,空中交通与海路交通已相对完善,但是陆路交通还较匮乏,尤其是洲际公路中跨越海峡的桥梁建设较薄弱。由于全球化与世界经济的发展,跨海工程也不再是可望而不可及的宏伟蓝图,21世纪或将迎来世界范围内更大规模的桥梁建设[6-8]。著名海峡通道方案有白令海峡工程、直布罗陀海峡工程、墨西拿海峡工程、厄勒海峡工程、马六甲海峡工程、大带海峡工程、博斯普鲁斯海峡工程等。中国交通运输部已制定了“五纵七横”国道主干线规划,其中“二纵二横”已基本连通。全部工程要求2020年前完成五个跨海工程,自北向南依次跨越渤海海峡、长江口、杭州湾、伶仃洋、琼州海峡。其中,渤海海峡与琼州海峡跨海工程尚在规划中,长江口与杭州湾跨海工程已经建成通车,伶仃洋(粤港澳)跨海工程正在建设中。通过这部分知识点的讲授,帮助学生认识到作为土木工程的桥梁工程建设是一项大有可为的事业,有很大的发展空间,学生们毕业后能够施展自己的才能。由此使学生感到学习桥梁工程不再是一门枯燥的事情,而是跟自己的事业发展和自身的生活密切相关,学习桥梁工程课程还能与世界相联系,从而激发学生课程学习的热情与积极性。
三、结语
良好的绪论教学是桥梁工程课程教学良好的开始。在桥梁工程课程教学中,应结合土木工程专业培养方案要求和桥梁工程课程的自身特点,优化整合绪论部分的内容,改善教学方法,活跃课堂教学气氛,激发学生学习知识的兴趣,提高教学效果,培养素质高、实践能力强的桥梁工程专业人才。
作者:曾勇 谭红梅 吴国雄 董莉莉 单位:重庆交通大学土木工程学院 重庆建筑工程职业学院 重庆交通大学建筑与城市规划学院
参考文献:
[1]周水兴.桥梁工程[M].2版.重庆:重庆大学出版社,2011.
[2]陈艾荣,盛勇,钱峰.桥梁造型[M].北京:人民交通出版社,2004.
[3]曾勇,谭红梅.桥梁工程教学中若干能力培养的探索[J].高等建筑教育,2014,23(2):66-69.
[4]李亚东.桥梁工程概论[M].北京:人民交通出版社,2008.[5]阮欣,陈艾荣,石雪飞.桥梁工程风险评估[M].北京:人民交通出版社,2008.
[6]万明坤,等.桥梁漫笔[M].北京:人民交通出版社,1997.
杭州之“杭”,本意为船。古时,去杭州,游杭州,皆离不开水运。“在郡六百日,入山十二回”,这里的江、湖、河、山与城市完美交融;西湖三面环山,一面濒城,四周建有众多开放公园,市民可在此随意游玩、健身。无论是湖中的孤山,伸入市区的吴山、宝石山等,无不葱茏苍翠,林泉秀美。杭州的山和西湖相得益彰,是任何其他的山都无法比拟的。
湖在城中,城在山中,可以说杭州城本身便是一座山水公园。
加拿大温哥华
倚靠纵贯北美大陆的落基山脉,面向乔治亚海峡,年轻的港口城市温哥华是颗现实版的“山水明珠”。
温哥华的城市布局可谓别具一格,自由大胆。其市中心被海水环绕,独立成岛,通过四座桥梁与周边相连。岛屿一半为极其密集的高层建筑,另一半却为大面积绿地公园,形成了一幅高层建筑与自然森林并立的奇异景象。
瑞士苏黎世
苏黎世位于阿尔卑斯山北部,城市沿立马河而建,其四周环绕着五座小山。从中世纪开始,作为政治中心、权利象征的苏黎世城逐渐兴旺起来。立马河穿过老城区,通向苏黎世湖,形成了苏黎世最重要的自然景观带。面向公众开放的山水环境,再加上众多精心修整的花园,让苏黎世有“湖上的花园城”的美誉。
捷克布拉格
布拉格坐落在伏尔塔瓦河两岸,是一座美丽古老的山城。城市被伏尔塔瓦河分为两部分,古老的桥梁又将两岸巧妙地连为一体。耸立在市区的伯特日娜山,为市民提供了一处天然幽雅的休息之地。这座历史名城,顺着河流的走向,形成了自然的不规则布局。在浓重的人文艺术气息之中,人们仍可感受到中世纪建筑设计师对自然的敬意。
意大利威尼斯
由于建在离岸4公里的海边浅滩之上,威尼斯成为世上最著名的“水上都市”,也是世界上唯一没有汽车的城市。整个本岛由118个小岛组成,并以177条水道、401座桥梁连成一体,家家户户以舟相通。
全城最长的街道为大水道,贯通威尼斯城,将城市分割为两部分。两岸有许多著名的建筑,到处是作家、画家、音乐家留下的足迹。由于这片地区只做单纯的居住用途,居民得以在此世世代代享受童话般的水上世界。
关键词:不锈钢钢筋;桥梁结构;应用;研究
中图分类号:U445.47+1 文献标识号:A 文章编号:2306-1499(2013)04-(页码)-页数
1.不锈钢钢筋的基本介绍
1.1不锈钢钢筋
指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢筋,又称不锈耐酸钢筋。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
1.2不锈钢筋种类特点
1.2.1分类
不锈钢材料根据金相组织的不同可分为5大类:奥氏体型、奥氏体-铁素体(双相)型、铁素体型、马氏体型和沉淀硬化型。
工程上常用的几种不锈钢钢筋在各国的牌号对应关系如下表:
1.2.2特点
相对于现阶段在建筑结构中普遍采用的普通碳素钢、低合金钢,不锈钢具有鲜明的特点:(1)优越的耐腐蚀性与耐久性;(2)良好的加工性能,抗冲击性能。材料的塑性和韧性良好,便于加工成型,通过冷加工还可以得到强化;(3)优良的耐高温性能;(4)可以循环利用,有利于可持续发展;(5)初期成本较高。
2.不锈钢钢筋在桥梁结构中应用现状
在美国,有位于位于纽约的Brooklyn桥,使用了181吨的2205型号不锈钢钢筋;新泽西州的Garden State Parkway公路桥,使用了165吨的2205型号的不锈钢钢筋筋;位于俄勒冈州的Haynes Inlet Slough桥,使用了400吨的2205型号的不锈钢钢筋。
在香港,2009年12月竣工通车的Stonecutters Bridg全长1596m,是一座双程三线高架斜拉桥。在大桥桥塔的上部 175~290m采用不锈钢外壳( EN10088 1. 4462 级),内浇混凝土,在桥塔基础中采用了同一等级的不锈钢筋,布置在多层钢筋的最外层以获得良好的抗腐蚀性能。
2013年1月8日,太钢集团自主研发的双相不锈钢钢筋新型材料成功中标港珠澳大桥工程,将有3462吨双相不锈钢钢筋将主要应用在大桥的承台、塔座及墩身等多个部位。港珠澳大桥是连接广东、香港、澳门三地的大型跨海桥梁,全长49.968公里,是目前世界上最长的跨海桥梁。项目预计总投资700亿元,航道跨距4100米,设计寿命120年,可抗八级地震。大桥建成后将成为中国桥梁建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海项目。
3.不锈钢钢筋在桥梁中应用意义
3.1桥梁面对的侵蚀环境
氯离子的侵蚀使钢筋表面的钝化层减弱的影响因素是氯离子的侵蚀。氯离子在混凝土中扩散最快的方式是通过含氯离子的水的毛细管吸收作用。随着混凝土表层孔隙液中的氯离子浓度增高,并不断向混凝土内扩散,使钢筋周围孔隙液的氯离子浓度较易增大到破坏钢筋钝化膜的临界浓度,同时混凝土使用环境温度、湿度、氧的供应程度等,都对氯盐腐蚀起着推动作用,从而使钢筋产生电化学腐蚀。
桥梁工程相对于一般的建筑工程会更多地面对这些氯离子来源充足的地理环境。对于桥梁本身来说,对抵抗腐蚀环境的要求会比一般的钢筋混凝土工程要高,为了满足结构的耐久性需求,不锈钢钢筋的优良抗腐蚀的性能使其在桥梁工程的应用上彰显重要意义。
3.2钢筋防腐蚀的方法
3.2.1钢筋措施
采用特种钢筋,提高钢材自身的防腐性能( 如环氧涂层钢筋、镀锌钢筋( 热浸锌) 、镀铝钢筋、不锈钢钢筋、不锈钢包覆钢筋等)
3.2.2混凝土措施
主要是:(1)提高混凝土的密实性,采用高性能混凝土、密实性混凝土等。(2)增加混凝土保护层的厚度,最大限度地防止混凝土裂纹的产生。(3) 在混凝土中掺加提高钢筋防腐性能的阻锈剂等
3.3方法效益对比
2004年竣工的位于美国俄勒冈州代替旧桥——Haynes Inlet Slough桥梁,处于海洋环境中,在关键结构构件上使用了400 t双相不锈钢钢筋2205型,设计寿命120年,是旧桥寿命的2.5倍。总造价1250万美元,其中不锈钢占总造价的13%,且在整个服务期内不需维修。与普通钢筋混凝土桥梁相比延长使用寿命50年,相当于再造一座新桥(即相当于2 500万美元的造价)。
从实际桥梁工程分析,使用不锈钢钢筋的桥梁,在使用寿命上,都会远远大于普通钢筋混凝土桥,而且在桥梁的使用过程中,亦可避免了维护所花费的时间和费用,避免因维护而带来对于交通上的不利影响。另一方面,使用不锈钢钢筋的桥梁比一般桥梁使用寿命延长达1倍以上,达到了再建造一座新桥一样的效果。因此,从长远的经常效益分析,应用不锈钢钢筋于桥梁工程,除初期过高的投资外,对比普通的钢筋桥梁有巨大的优越性。
4.应用前景展望
随着材料与科技的不断发展,不锈钢钢筋在工程上使用的越来越多。不锈钢钢筋与其他防腐材料和涂层相比,具有强度高、防腐性能强、耐久性好、使用方便和施工简便等优点,可以广泛用于受侵蚀的混凝土结构。在钢筋混凝土内使用不锈钢钢筋仅仅是成本略有增加,但结构的使用寿命却大大延长,综合考虑,在腐蚀环境下的建筑结构采用不锈钢钢筋混凝土还是很经济的,尤其是在镀锌、环氧涂层及其他表面处理方法防护的长期性受到怀疑的情况下,不锈钢钢筋更显优越。当考虑到结构的寿命周期成本时,针对防腐防锈蚀的问题,不锈钢钢筋的优异性能证明了它是一个极有前途的解决办法。由于桥梁工程本身对防腐防锈蚀的需要较一般钢筋混凝土工程要高,更能将不锈钢钢筋的优越性充分展现。
参考文献
[1]GB/T20878-2007 不锈钢和耐热钢牌号及化学成分[S]
[2] 王元清,袁焕鑫,石永久,等.不锈钢结构的应用和研究现状[J].钢结构,2010,25(2):1~12,18.
[3] Young B.Experimental and numerical investigation of high strength stainless steel structures[J].Journal of Constructional Steel Research,2008,64(11):1225~1230.
[4]Van den Berg G J.The effect of the non-linear stress-strain behaviour of stainless steels on member capacity[J].Journal of Constructional Steel Research,2000,54(1):135~160.
[5]COWI.Sheikh Zayed Bridge,Abu Dhabi[EB/OL].[2010-10-15].http://
/menu/projects/BridgeTunnelandMarineStructures/Pages/SheikhZayedBridge.aspx.
[6]Highways Department,the Government of Hong Kong Special Administrative Region.Stonecutters Bridge[EB/OL].http:///.
[7]潘振华.钢筋锈蚀开裂条件的实验研究[J].工业建筑,1999,(5):46~49.
[8]Corrosion Protection:Concrete Bridges[EB/OL].[2005-04-16].http://tfhrc.gov
/structure/ corros/introset.htm.
[9]ISSF:Book of new application 3rd edition[EB/OL].[2010-10-15].http://
/About+ISSF/Publications/.
[10] Markeset G,Rostam S,Klinghoffer O.Guide for the use of stainless steel reinforcement in concrete structures[R].Norwegian Building Research Institute,2006.
这里的空气掺杂着芒果、木瓜与Frangipani(鸡蛋花)的香气;这里的海水拥有上百种近乎于透明的蓝色;这里的沙滩洁白、柔软、细腻;而这里333个岛屿上的恋人们所能享受到的那种深沉的快乐,也许根本无法言传,只能亲身体验。
斐济的Yanuca岛,这个岛与主岛Viti Levu仅以一条不超过百米的狭长路桥相连,跨过大桥便能见到Yanuca岛那片细腻洁白的海滩。人人都梦想能够在海边拥有一栋房子,打开窗户便能看到晨曦日落,数天上的星星,倾听潮水拍打的声音。在Yanuea岛,这个梦想轻易便能实现。在这里,你的听觉会变得异常灵敏,对于在内陆大城市久居的我们来说,有许多不熟悉的声音在空气中漂浮着,别关窗户,你就能听到海风呼呼地穿过棕榈树的叶子,看到在窗帘上投下摇曳的诡魅的影子,随后不远的海滩上传来规律的隆隆潮声,海浪一波一波涌向沙岸。又急急往大海隐退。
当然,这里最迷人的还是黄昏时分。恋人们携手走在铺满柔和光线的金色沙潍上,此时,每个人脸上显现的都是一种表情――幸福。在这里,恋人们的世界是没有年龄界限的,在朝向落日的餐厅中,你可以看到一对对银发夫妇,当服务生将他们引向那张最靠近海滩的桌子,待他们落座后,老人们便会轻轻地在耳边说着什么,然后含笑不语,似乎沉浸在夕阳的无限回忆当中。日落带给他们的一定是只属于他们的甜美记忆,只有他们和这片海滩才会知道。
斐济外海海岛上的落日也十分迷人。在那些海岛上,时间是根据白天黑夜和潮汐涨退来计算的。喜欢潜水的人,经常是太阳一出,便背上装备乘船出海,不然,就找张吊床,在海风的吹拂下一摇一晃地捧着平常没时间阅读的小说,看累了就把草帽往脸上一盖,舒舒服服地睡一觉。等到夕阳西下,便可以与心爱的人在夕阳下的海滩上散步,在这里,陪伴你们的只有如海滩漫步一般潇洒、缓慢的时间。
散步归来,别忘了尝一道海岛名菜――斐济版的炖鱼汤(Bouillabaisse)。这道菜本是法国马赛港的一家颇受欢迎的餐厅中的名菜。传说中,这道菜是维纳斯为了刺激火神伏尔甘从事更热烈的爱情创举而发明的。如今,它出现在了世界各大港埠口岸餐厅的菜单上,可以说,世界上有多少海港就有多少种不同版本的清炖鱼汤。其实,这道菜就是将不同的鱼放在一起煮出来的美味菜肴的综合。而斐济的炖鱼汤当属最具特色,首先,它是以椰壳为容器装盛;其次,鲜美的鱼汤与椰汁相融合,口感相当诱人。这道菜的制作关键就是,一定要在沿海制作,因为它至少要用到6种鱼,而且还必须是刚捕上岸的新鲜鱼。有他们和这片海滩才会知道。
正是这座连接着布鲁克林区和曼哈顿岛的布鲁克林大桥,总是颇受电影导演的青睐,以至于几乎成为全纽约恋人们的必游之处。当你走近这座大桥才能感受到它的魅力所在。这座在1883年5月24日正式交付使用的大桥全长1834米,桥身由上万根钢索吊离水面41米,是当年世界上最长的悬索桥,也是世界上首次以钢材建造的大桥,落成时被认为是继世界古代七大奇迹之后的第奇迹,被誉为工业革命时代全世界7个划时代的建筑工程奇迹之一。桥梁的设计师是约翰,罗布林,他带着在德国学到的桥梁技术来到美国创业。1869年,他建造布鲁克林大桥的计划力排众议,得到了批准。而他自己却在一次河边勘察时因事故去世。他32岁的儿子随即被任命为建桥总工程师,但因采用气压沉箱法建桥墩,潜入深水过久而患了潜水病,只能靠他的妻子艾米莉到工地指挥。从1869年开工,到1883年竣工,前后长达14年,投入了2500万美元的资金,而此桥的工程期间中,还有20名建筑工人丧命(桥塔上面的标志板是为了悼念他们而附设的),终于建成了这一座世界桥梁史上的丰碑。建成时,桥墩高达87米,是当时纽约最高建筑物之一。那时候,纽约的3大市标就是帝国大厦、自由女神像和布鲁克林大桥。
今天的布鲁克林大桥从哪个角度看都拥有一种震撼人心的美,尤其是在落日的余晖下。站在桥上,对面的曼哈顿岛上的那些高楼大厦不再咄咄逼人,反而成了大桥的陪衬,唯有这个时刻的曼哈顿才能展现出一丝柔情,温暖着桥上的恋人们。
尝试着去找到一个合适的角度,既能欣赏桥上的恋人们,又能欣赏到最佳的景致,这样的距离会令你疯狂地爱上纽约,迷上这座桥。因为它的千姿百态,上演着一幕幕关于人生的剧目,既真实又梦幻。
关键词: 土木工程;发展现状;发展趋势
中图分类号: S969.1 文献标识码: A 文章编号:
纵观人类文明史,土木工程建设在和自然斗争中不断地前进和发展。在我国的现代化建设中,土木工程业越来越成为国民经济发展的支柱产业。经过多年的发展,目前土木工程的实践和研究已取得显著成就,无论是结构的力学分析,还是结构设计的理论和方法以及结构的施工手段,都有了非常大的突破; 特别是近若干年,在高层、大跨结构和钢结构方面成绩尤其惊人[1]
一 土木工程建设取得的巨大成就
自改革开放以来我国高层建筑的发展进入了一个崭新的阶段,高层建筑不仅在数量上越来越多,而且在高度上也越来越高。据初步统计我国已建成20 层以上高层建筑物10 000 多栋,超过100 m 的高楼有500 多栋, 200 m 以上的高层建筑50 多栋,有20 多栋超过300 m。目前我国最高的高层建筑为上海浦东金茂大厦,地上88 层,高度420. 5 m,地下3 层,其高度在世界已有建筑物中排第3 位,为钢筋混凝土和钢构架混合结构。即将动工兴建的上海金融中心大厦地面94 层、地下3层,高466 m,建成后,其高度将超过目前世界最高的吉隆坡佩重纳斯大厦而成为世界第一高度[2]
公路、铁路飞速发展,“十五”期间, 我国将有公路160 万km, 其中高速公路2. 5 万km2010年,全国高速公路将达3 万km。到2005 年,全国铁路营业里程约达7. 5 万km,首条跨海的粤海铁路通道,全长542. 6 km;国务院批准建设的青藏铁路, 东起青海格尔木,西至拉萨全长1118 km,其中多年冻土地段约600 km,海拔高于4 000 m 的地段960 多km,将成为世界上海拔最高和最长的高原铁路,是西部大开发的又一项标志性工程。
桥梁工程也取得了惊人的成就,伴随着桥梁类型的不断翻新,主跨跨度一再突破;而斜拉挢的复兴更是桥梁工程的另一个辉煌。日本的时石海峡大桥(1 991 m 悬索桥)、多多罗大桥(890 m斜拉桥),丹麦的海带桥(1 624 m 悬索桥),法国诺曼底桥(856 m 斜拉桥)被公认为是20 世纪桥梁的代表作而载入史册。而杨浦大桥、南浦大桥、芜湖长江大桥、南京长江二桥等大跨桥梁的建成都标志着我国的大跨结构达到了一个新的水平,已跨入世界先进行列。目前,我国已建成千米以上大桥3 座(尚有2 座正在兴建中)、800 m 以上大桥8 座、600m 以上大桥15 座、400m 以上大桥40 座,重庆万县单孔跨度达420 m 的钢筋混凝土拱桥更引起世界同行的莫大兴趣[3]
二 土木工程的发展趋势
地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的,而人口增长的速度是不断加快的。据联合国有关机构的报告预测, 到20005 年世界人口将超过85 亿。另据澳大利亚的科学家分析,2080 年世界人口将达到顶峰(106 亿),而后有所降低。人类为了生存,决定了土木工程未来的五个发展方向。
2.1 修建超大型工程
在21 世纪,随着新材料、新结构、新工艺、新施工方法的出现,人类将有可能从事更大规模的土木工程建设,从事土木工程的人们将为改造世界做出新的贡献,取得新的突破。
西班牙与摩洛哥之间的直布罗陀海峡割断了欧洲和非洲大陆的交通,至今人们已经提出了多种联络线方案。如全长30km,最大主跨为2000m 的吊桥方案; 全线长14km,最大主跨为5000m 的吊桥方案; 也有的提出采用最大主跨为5000m 的海中浮游式桥梁方案等。对马海峡的地下隧道工程、白令海峡的填筑等也是世界上酝酿中的超大型工程。
现在人工建筑物最高的为646 米的波兰Cabin长波台钢塔,由15 根钢丝绳锚拉。日本拟在美国芝加哥或纽约建造700 层(高约1950 米)的赤板城楼,内设商店、办公用房、剧院及至球场,工作人员30 万,住户l4 万。另外,日本还提出建造一座超整体结构,高4000 米(高过富士山,海拨3776 米),实为“空中城市”。
2.2 高性能材料的使用
近年来,随着高标号水泥的大量生产,钢纤维和玻璃纤维混凝土、聚合物浸渍混凝土等快硬、高强、轻质、复合和节能混凝土的研制,复合、新型墙体材料的开发,钢化玻璃、多功能涂层玻璃、双层中空玻璃等建筑用平板玻璃等的发展,都带来了土木工程的结构形式、设计理论和施工技术等方面的新发展。而从20 世纪80 年代兴起的碳纤维的应用研究,更是土木工程在这一领域的又一重大突破。
钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2 以上的钢材列入了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。高性能混凝土及其他复合材料也将向着轻质、高强、良好的韧性和工作性方面发展[4]
2.3 充分利用地下空间
目前世界上最大的地下街是日本东京八重洲地下街,建筑面积70 千米深的地下街是莫斯科切尔坦沃住宅小区地下商业街,深度在100 米左右,我国也已有约20 个城市进行了地铁系统的规划和具体实施阶段,先后提出了25 项地铁和轻轨项目,同时地下空间技术也得到了飞速的发展和提高[5]
目前我国城市地下工程建设主要施工方法有明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等,这些技术已经达到了国际先进水平,这也为地下空间开发提供了宝贵的经验。随着人口的增长,空间资源越来越紧张,开发地下空间是解决当前空间和土地资源紧张的一个有效途径[6,7]
21世纪城市地下空间发展有以下几个趋势:1)综合化。国外地下空间发展的主要趋势是综合化,首先是地下综合体的出现,成为具有大城市现代化象征的建筑类型之一。其次综合化表现在地下步行道系统和地下快速轨道系统、地下高速道路系统的结合,以及地下综合体和地下交通换乘枢纽的结合。第三综合化表现在地上、地下空间功能既区分,又协调发展。2)分层化与深层化。为了综合利用地下空间资源,地下空间开发逐步向深层发展。
3 结束语
本文总结了当今建筑发展的现状,并阐述了一些新工艺、新技术、新型材料的应用,同时指出了未来建筑空间的必然趋势,目前我国在这方面已取得了一些成绩,积累了一定的经验,但我国土木工程的设计、施工和理论研究方面的总体水平与发达国家相比还有一定的差距。展望未来,不仅要加强新型结构型式、新型建筑材料、新的技术手段的理论探索和应用研究,更要加强土木工程二级学科间理论和技术的融合与渗透,实现土木工程的更大突破。
参考文献: