有关钢桥的发展史及未来前景展望

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1、有关钢桥的发展史及未来前景展望现代钢桥大连理工大学2011~2012学年结课论文论题有关钢桥的发展史及未来前景展望班级0710姓名李肖恒专业土木工程（英强）学号2007590123有关钢桥的发展史及未来前景展望有关钢桥的发展史及未来前景展望前言：桥梁是线路的重要组成部分。在历史上，每当运输工具发生重大变化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术的发展。近代随着科技的发展及科技在桥梁等方面的运用，使桥梁的建造取得了突飞猛进的发展。随着经济的飞速发展，人们对交通的要求日益提高。桥梁出现的伊始只是为了满足通行的需求，在物质文明高度发展的这个时代，

2、人们日益追求精神上的享受，在满足人们需求，在合理的技术前提下，桥梁人不断探索和寻求新型的结构，为桥梁的发展做出了很大的贡献。钢桥每次突飞猛进的发展都和科技的进步离不开关系。悬索桥作为最早出现的桥梁结构之一，在出现的很长一段时间内，只在一些极其恶劣的环境中采用。人们在那时候选择用悬索结构，大都是因为当时科技水平受限，大跨径的桥梁只能用悬索结构，才可以正常的建造，以满足通行的需求。钢桥在它仅仅两百多年的发展史中，在各方面都取得了重大的突破。自十九世纪末以来，相继建立起梁的定理和结构分析理论，推动了桁架桥的发展，并出现多种形式的桁梁。1857年由圣沃南在前人对拱的理

3、论﹑静力学和材料力学研究的基础上，提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来。桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解决。19世纪70年代后经德国人K.库尔曼﹑英国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力，结构力学获得很大的发展，能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析。这些理论的发展，推动了桁架﹑连续梁和悬臂梁的发展。但那时对桥梁抗风的认识不足，桥梁一般没有采取防风措施。1879年12月大风吹倒才建成18个月的阳斯的泰湾铁路锻铁桥，就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构。刚桁架桥桥梁的发展在十九世纪取得了重大

4、的突破，如1990年建造的福斯湾铁路桥。全长达到了1625m。但受限于当时的理论的不完整性，对桥梁抗风设计没有一个完整的理论体系，打垮径的桥是以粗壮杆件的使用我前提的。全桥用钢量达到了54000t，每米用钢量达33.2t（双线）。在1890之后，北美洲在钢桥建设方面取得了巨大的成就，简支和连续桁架梁桥、刚拱桥都都有了很大的发展，创造了许多世界记录。当时的结构力学和弹性力学都已经发展的相对完善，对桁架体系梁的受力问题可以很好的解决。所以，很多那个时代建造的桥，到现在已经屹立百余年，而保存至今，并还能保持较好的运营状态。只是首先与当时的计算水平，有限元理论尚未完备

5、，在有关风荷载等动力荷载的计算上都还不完备。我们观察可以发现，当时遗留下来，能够完美运营至今的桥梁体系，基本都选用了较为粗壮的杆件，放到现在的角度来看，是有些浪费了。到二十世纪二三十年代，钢桥的设计理论有了很大的发展。1923年，英国成立了一个桥梁应力委员会，对节点刚性引起的二次盈利、主梁和桥面系共同作用、荷载在桥面铺装层之中的扩散和冲击作用等问题进行了较为深入的讨论。以此为一局，英国在1929年将钢桥的设计容许应力提高了12.5%。1923~1933年，美国经过实验，为钢压杆推荐了正割公式。塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥，绰

6、号舞动的格蒂，于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被微风摧毁，大桥的倒塌发生在一个此前从未见过的扭曲形式发生后，当时的风速大约为每小时40英里。这就是力学上的扭转变形，中心不动，两边因有扭矩而扭曲，并不断振动。这种振动是由于空气弹性颤振引起的。3有关钢桥的发展史及未来前景展望颤振的出现使风对桥的影响越来越大，最终桥梁结构像麻花一样彻底扭曲了。在塔科马海峡大桥坍塌事件中，风能最终战胜了钢的挠曲变形，使钢梁发生断裂。拉起大桥的钢缆断裂后使桥面受到的支持力减小并加重了桥面的重量。随着越来越多的钢缆断裂，最终桥面承受不住重量而彻底倒塌了。塔科马海峡大桥的坍塌使得

7、空气动力学和共振实验成为了建筑工程学的必修课。这里的共振和受迫共振（由周期运动引发的，如步伐整齐的一队士兵渡桥）不同。在该案例中没有周期性扰动。当时风速稳定在每小时42英里（67公里/小时），频率0.2赫兹。这样的风速本应对大桥够不成威胁。因此此次事件只能被理解为空气动力学和结构分析不严密所致，以后所有的桥梁，无论是整体还是局部，都必须通过严格的数学分析和风洞测试。自二十世纪五十年代以来，在公路桥蓬勃发展的背景下，出现了现代钢桥。在此之前，许多桥梁，特别是哪些创纪录的长跨桥，往往是在不计工本的情况下建造的。现代的桥梁，要求经济、耐用，要求对各种技术经济指标（省

8、料、省工、省总造价、对环境的影响等）进