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超大型跨海通道
一個伸縮縫、兩個伸縮縫……當?shù)?9個伸縮縫填平之時,港珠澳大橋建設(shè)工程又一次迎來關(guān)鍵節(jié)點。9月27日,歷經(jīng)4年建設(shè),由粵港澳三地共建的港珠澳大橋主體橋梁正式貫通。
隨著土建工程告一段落,橋面鋪裝、交通等輔工程開始全面施工。港珠澳大橋管理局局長朱永靈說,這意味著港珠澳大橋主體工程建設(shè)的“收官之戰(zhàn)”已經(jīng)打響。
港珠澳大橋是連接香港、珠海、澳門的超大型跨海通道,全長55公里。其中,工程量最大、技術(shù)難度最高的是長約29.6公里的橋―島―隧集群的主體工程。
規(guī)模大、難度大、風險大――據(jù)中國交建總工程師林鳴介紹,港珠澳大橋島隧工程同時有著許多“第一次”:外海大型深水沉管隧道施工在中國是第一次,大型鋼圓筒成島施工在世界是第一次,重達8萬噸的混凝土預制構(gòu)件工廠法施工在世界是第一次……
朱永靈說,作為世界上最長的沉管海底隧道,港珠澳大橋海底隧道由33節(jié)沉管拼接而成,目前完成28節(jié)沉放,2017年上半年有望完成人工島和海底隧道的主體工程,預計全線建成后香港至珠海的陸路通行時間將由3小時變?yōu)榘胄r。
不斷刷新世界紀錄
滬通長江大橋是新建滬通鐵路關(guān)鍵性控制工程,主航道橋跨徑1092米,是世界上首座主跨超千米級的公鐵路兩用斜拉橋,預計2019年建成通車。
隨著高速公路、高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展,新世紀以來我國橋梁建設(shè)不斷向大跨、重載、新材方向發(fā)展,高鐵橋梁、大跨公路橋梁、跨海大橋不斷刷新著世界紀錄。
鋼拱橋方面:2003年通車的上海盧浦大橋主跨550米,成為當時世界最大跨度鋼拱橋;2009年,主跨552米的重慶朝天門長江大橋通車,創(chuàng)下新的鋼拱橋跨徑世界紀錄。
懸索橋方面:2005年建成通車的潤揚長江大橋跨徑1490米,2007年貫通的西堠門大橋主跨達1650米,是世界跨度第二大懸索橋。斜拉橋方面:蘇通長江大橋跨徑達1088米,是世界跨度第二大斜拉橋……
海上大橋方面:2005年,全長32公里的東海大橋建成通車;2008年,全長36公里的杭州灣跨海大橋建成通車;2011年,全長36.48公里的青島膠州灣跨海大橋建成通車,是目前已建成的世界最長跨海大橋……
橋梁的主跨長度,是衡量橋梁技術(shù)水平和建設(shè)能力的重要標志。目前,世界最大(長)跨徑懸索橋、斜拉橋、鋼拱橋、跨海大橋的前十座,中國均占據(jù)半壁江山乃至一半以上。
“中國跨度”見證著中國跨越。不過,專家也提醒,須警惕橋梁建設(shè)中存在的“貪大求最病”――過度追求大跨度方案,而忽視橋梁工程質(zhì)量和安全隱患。
逾百萬座世界居首
交通運輸部統(tǒng)計顯示,2015年末,全國公路橋梁77.92萬座,比上年末增加2.20萬座。截至目前,我國公路橋梁總數(shù)接近80萬座。
鐵路橋梁方面,隨著我國鐵路尤其是高速鐵路建設(shè)快速發(fā)展,鐵路橋梁總數(shù)目前也已超過20萬座。
記者在武漢采訪時看到,在“萬里長江第一橋”――武漢長江大橋的上下游,沌口、青山和楊泗港3座長江大橋,正在如火如荼地建設(shè)中。
“武漢長江江面上已建了8座大橋。五十多年前舉國之力建一座長江大橋,現(xiàn)在我們一家公司就同時在長江上建十多座大橋?!敝需F大橋局集團有限公司總經(jīng)理胡漢舟說。
2016年10月12日,中關(guān)村“雙創(chuàng)周”即將拉開帷幕。今天的中關(guān)村,一大批高精尖技術(shù)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)達到國際領(lǐng)先水平,引起創(chuàng)新發(fā)達地區(qū)的關(guān)注與模仿,大企業(yè)不斷提高自主創(chuàng)新能力,參與創(chuàng)制國際標準,大量科技企業(yè)赴海外融資與跨國并購,一批企業(yè)聚焦細分領(lǐng)域積極開拓海外市場……在這個創(chuàng)新全球化的時代,中關(guān)村正引領(lǐng)中國科技從本土走向世界,在世界新經(jīng)濟版圖中架起一道金色的科技橋梁。
本期雜志“封面故事”《中關(guān)村:爭做全球科技創(chuàng)新“領(lǐng)跑者”》,說的就是這道科技橋梁的事情。
中關(guān)村自上個世紀80年代起,伴隨著技術(shù)研發(fā)人員的“下海潮”,開啟了一個時代的篇章。國家對中關(guān)村一系列“先行先試”的開放政策,使得中關(guān)村與國際接軌,以“跟跑者”的姿勢快速發(fā)展。以后,伴隨著“海歸潮涌中關(guān)村”,一批來自創(chuàng)新發(fā)達國家和地區(qū)的新產(chǎn)業(yè)在這里生根發(fā)芽,同時國際先進的創(chuàng)新服務、國際投資也紛沓而至。中關(guān)村企業(yè)在與世界融合發(fā)展中,不斷提高自主創(chuàng)新能力,實現(xiàn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的彎道超車,涌現(xiàn)出一大批實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)新突破的企業(yè)。如北斗星通的全球首款全系統(tǒng)多核高精度導航定位SoC芯片,京東方率先全球領(lǐng)先的高端液晶顯示技術(shù),制造出世界最大的液晶顯示屏,中科曙光擁有全球領(lǐng)先的高性能計算機系統(tǒng)技術(shù),博奧晶典的世界領(lǐng)先的生物芯片技術(shù),碧水源的全球領(lǐng)先的全產(chǎn)業(yè)鏈最全的膜處理技術(shù),中科院納米所王中林團隊研發(fā)的世界首創(chuàng)最小發(fā)電機摩擦納米發(fā)電機,清華鮑捷研究小組世界首創(chuàng)利用新型量子點納米材料和納米技術(shù)制作出手機攝像頭大小的光譜照相機,以及中科院理化所劉靜液態(tài)金屬團隊,世界首創(chuàng)液態(tài)金屬個人電子電路打印機,全球首創(chuàng)液態(tài)金屬神經(jīng)連接與修復技術(shù),率先發(fā)現(xiàn)“仿生型自驅(qū)動液態(tài)金屬軟體動物”等,創(chuàng)新的速度與硅谷齊頭并進,走在了世界科技最前沿。截至2014年“高精尖”產(chǎn)業(yè)在中關(guān)村經(jīng)濟總量中占比74%,共吸引98家世界500強企業(yè)在中關(guān)村投資設(shè)立子公司或研發(fā)機構(gòu),52家國際化創(chuàng)新服務機構(gòu)及國際型產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟落戶。同時,為抓住國際標準話語權(quán),中關(guān)村積極參加國際標準的制定中,截至2015年底,中關(guān)村企業(yè)共創(chuàng)制國際標準202項,成為國際標準的代言者。
如今,中關(guān)村已經(jīng)成為世界科技創(chuàng)新的“并跑者”,甚至在某些領(lǐng)域已經(jīng)成為“領(lǐng)跑者”。在中國近30多年的跨越發(fā)展中,中關(guān)村無疑充當起了走向世界、走向未來的“科技橋梁”。
“經(jīng)濟”版《G20:全球治理與中國角色》,“科技”版《充滿綠色生機的科技園――訪中關(guān)村翠湖科技園》、《創(chuàng)業(yè)公社:“三駕馬車”齊驅(qū)孵化3.0時代》、《地瓜社區(qū):城市的地下“異托邦”》、《91金融:構(gòu)建泛金融生態(tài)系統(tǒng)鞏固生態(tài)壁壘》、《卡尤迪:瞄準婦女兒童,做個性化精準醫(yī)療》,“教育”版《企業(yè)家精神是一種破壞性創(chuàng)新》,“文化”版《這兩件事情,帶著我走到了今天》等文章,講的都是中關(guān)村內(nèi)外科技創(chuàng)新走向世界的故事。其實,你都可以看作是“橋”的故事。
1、趙州橋:是一座位于河北省石家莊市趙縣城南洨河之上的石拱橋,因趙縣古稱趙州而得名。
2、安平橋:它是世界上最長的梁式石橋,有“天下無橋長此橋”之譽。
3、盧溝橋:盧溝橋原名廣利橋,是離京送別之地,因此很容易讓人想起唐詩里反復吟詠的“灞橋”,有一種“雞聲茅店月,人跡板橋霜”的凄苦情結(jié)。
4、廣濟橋:被譽為“世界上最早的啟閉式橋梁”。
5、瀘定橋:途經(jīng)這里“飛奪瀘定橋”而使該橋聞名中外。
6、洛陽橋:位于福建省泉州市東郊的洛陽江上,又稱萬安橋,橋上現(xiàn)存亭2座,石將軍2尊,石塔5座。
7、玉帶橋:形若玉帶,弧形的線條十分流暢,半圓的橋洞與水中的倒影,構(gòu)成一輪透明的圓月,四周橋欄望柱倒影參差,在綢緞般的水面上浮動蕩漾,景象十分動人。
8、風雨橋:在五座青石橋墩上,建有五座不同屋頂?shù)乃膶訉毸綐情w。樓閣間有廊相連,上有屋蓋,樓、廊渾然一體,相映生輝,形成一條壯麗的水上游廊。
9、十字橋:全橋由34根鐵青八角石支撐,柱頂有柏木斗拱與縱、橫梁連接,上鋪十字橋面,魚沼飛梁,漢白玉欄桿,方磚鋪面,南來北往、東去西行的游人都可以通過。
倒不是白沙洲大橋好在哪里,而是它創(chuàng)下了“通車10年24次維修”的記錄。這數(shù)字能否進入吉尼斯大全不得而知,反正目前是一舉成名天下知了。
據(jù)報道。大橋?qū)掖尉S修的原因,有的說是“這些都是超栽車輛大量碾壓的結(jié)果?!庇械恼f“主要是由于瀝青混合料與鋼橋面膨脹系數(shù)不同,因而黏結(jié)不牢,加之武漢冬夏溫差較大,瀝青鋪裝層容易出現(xiàn)裂縫”。
倒是曾經(jīng)主持白沙洲大橋設(shè)計的副總工朱旭初的分析更值得注意:“橋梁跨度達到400米。就超過了用鋼筋混凝土做梁的極限。白沙洲大橋的主跨618米,因而選用了鋼箱梁。”“上世紀90年代,是我國大跨度橋梁的崛起期,鋼箱梁+瀝青設(shè)計是鋼箱梁橋的第一代橋面。今天看來,它是失敗的。國內(nèi)同類型橋梁也修過多次?!?長江日報2009年7月15日第三版《白沙洲大橋緣何年年修?設(shè)計方中鐵大橋院釋疑》)
筆者以為,這“大跨度橋梁的崛起期”一說意味深長,可直追問題要害。
看看國內(nèi)一些有關(guān)大橋建設(shè)的新聞吧,哪一座大橋不是追求“大跨度”?不是標榜本大橋的“跨度”在國內(nèi)數(shù)一數(shù)二?有的甚至直追世界前列。“跨度”,成了大橋新聞的核心關(guān)鍵詞。網(wǎng)上隨便搜索便紛紛跳出――
“壩陵河大橋國內(nèi)‘第一跨’,全長2237米的鋼桁粱懸索大橋昨日精-確合龍?!?09-05-19貴州都市報)
“世界上跨度最大拱橋重慶朝天門長江大橋順利合龍?!?2008-05-18中國新聞網(wǎng))
“世界第二大跨度斜拉索橋鄂東長江大橋28日通車?!?2010-09-29荊楚網(wǎng))
“瀘渝高速波司登大橋主跨530米世界第一?!?2010-09-30四川在線)
“安慶長江鐵路大橋主跨達580米,系世界上跨度最大的鐵路橋?!?2010-8-29中華鐵道網(wǎng))
有的大橋跨度實在不夠長。就在地區(qū)性、類型性等其他小指標上做文章,反正要找個“跨度第一”的“新聞眼”,如――
“國內(nèi)跨度最大槽形粱八佰河大橋首根灌注樁成功灌注?!?中國建設(shè)報2010-09―20)
“長江以北最大橋遼河大橋竣工?!?2010-09-28新華網(wǎng))
“哈爾濱中0城區(qū)最長的大跨度立交橋文昌立交橋即將通車。”(2010-10-12東北網(wǎng))
不用再多舉例子了。如讀者有興趣,到網(wǎng)上搜索可以找出更多大橋跨度“第一”“之最”來。
“跨度”,成了大橋建設(shè)單位夢寐以求的主打目標:“跨度”,也是記者筆下第一新聞要素,大橋新聞第一關(guān)鍵詞。
大橋新聞的次一級的關(guān)鍵詞是:“保證工期”、“熱火朝天的施工場面”、“提前竣工”,以及“隆重開工儀式”、“勝利通車慶典”等等。由這些關(guān)鍵詞串起來的新聞,幾乎成了大橋新聞的經(jīng)典模式、通行范本。
這種大橋新聞是挺熱鬧也很好看。能奪一時眼球,可只是盛世華章的主旋律一面,而真正關(guān)乎大橋百年大計的另一面的“關(guān)鍵詞”卻大多缺位,如――對大橋設(shè)計的詳細介紹;對施工質(zhì)量的深入采訪:對工程監(jiān)理是否到位的關(guān)注:對有關(guān)新工藝新技術(shù)新材料的質(zhì)疑論證:以及對施工中的挫折、事故、教訓的分析等等。這些具體細節(jié)的“關(guān)鍵詞”在過去的大橋建設(shè)中似乎無關(guān)緊要,因為那時的政府公信力企業(yè)信譽工人職業(yè)道德不存在問題,如武漢長江大橋通車50多年來只修了一次,至今仍是長江上最具中國特色美的建筑經(jīng)典??稍诠帕ζ髽I(yè)信譽職業(yè)道德大滑坡?!耙慌ㄖQ起來,一批人物倒下去”現(xiàn)象普遍存在的今天,缺乏對上述那些關(guān)鍵環(huán)節(jié)的報道。沒有讓大橋建設(shè)的前前后后公開接受輿論的監(jiān)督,這樣的大橋新聞就不夠全面,就有所欠缺。
所以?!按髽蛐侣劇睉摳倪M,不能停留在“開工儀式”“通車慶典”等表面熱鬧以及好人好事的“正面報道”上,應該多點觀察角度,尤其要擯棄“跨度崇拜”,突破以“跨度”為中心關(guān)鍵詞的寫作模式,創(chuàng)出一種新的大橋新聞的寫作路子來。怎樣突破創(chuàng)新?上述列舉的一些重要細節(jié)是個參考。白沙洲大橋以十年24次維修的案例也提供了經(jīng)驗教訓――
良好緒論部分的教學是課程教學的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的課堂教學中,通過優(yōu)化整合緒論部分的內(nèi)容,如橋梁的定義與功能、橋梁分類、橋梁跨徑發(fā)展、橋梁美學與造型、技術(shù)創(chuàng)新、災害與應對措施以及全球交通網(wǎng)絡(luò)等知識點,讓學生對該門課程有個整體的認識,了解橋梁工程的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展歷史,激發(fā)學生學習該門課程的積極性,增強學生將理論知識和工程實踐密切聯(lián)系的能力,提高教學質(zhì)量,以培養(yǎng)素質(zhì)高和創(chuàng)新能力強的橋梁工程專業(yè)人才。
關(guān)鍵詞:
土木工程專業(yè);橋梁工程;課程教學;教學研究
一、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的重要性
橋梁工程課程是土木工程專業(yè)的一門必修課,其內(nèi)容主要是各門專業(yè)基礎(chǔ)課知識在橋梁工程中的綜合應用,是一門實踐與理論并重的專業(yè)技術(shù)課[1]。橋梁工程課程實踐性很強,教學中應注意激發(fā)學生對橋梁工程課程的興趣,充分調(diào)動學生學習的積極性和能動性;此外,課堂教學還應注意與工程背景相結(jié)合,以提高教學質(zhì)量。“緒論”是課程的開始,良好的緒論教學是課程教學的良好開始。在橋梁工程課程緒論部分的教學中,通過優(yōu)化整合橋梁的定義與功能、分類、跨徑發(fā)展、橋梁美學與造型、技術(shù)創(chuàng)新、災害與應對措施以及全球交通網(wǎng)絡(luò)等知識點,可以讓學生對該門課程有個整體的認識,了解橋梁工程的發(fā)展歷史與發(fā)展現(xiàn)狀,激發(fā)學生學習該門課程的積極性。同時,適應土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案的需要,結(jié)合橋梁工程自身特點,在課堂講授中整合與優(yōu)化緒論的講解內(nèi)容,改善教學手段,對提高課程教學質(zhì)量是十分重要和必要的。
二、橋梁工程課程緒論部分內(nèi)容的整合優(yōu)化
(一)橋梁的定義與功能
按百科全書的定義,橋梁是跨越障礙(河流、峽谷、道路等)的結(jié)構(gòu)工程物。橋梁在學科分類上,屬于土木工程專業(yè)的一個分支,是道路工程的關(guān)鍵部位與核心工程;在環(huán)境美學上,橋梁往往又是當?shù)氐臉酥拘越ㄖ?。相對于隧道,橋梁固定于地表各處,形體龐大,構(gòu)造各異,承受交通荷載及自然環(huán)境的影響。橋梁的本質(zhì)特征為用自身的跨越能力實現(xiàn)連接,跨越行為是橋梁結(jié)構(gòu)的本質(zhì)。在課堂教學中,可以結(jié)合學校周圍或本地的橋梁來講述橋梁的作用與重要性。
(二)橋梁的分類
橋梁的分類很多,按橋梁用途來劃分,有公路橋、鐵路橋、公路鐵路兩用橋、人行橋、農(nóng)橋、運水橋(渡槽)以及其他專用橋梁(如用作通過管路、電纜等的橋),當然主要的是公路橋與鐵路橋。隨著軌道交通的發(fā)展,公路鐵路兩用橋也日益增多。按跨徑大小分類,依據(jù)中國《公路工程技術(shù)標準》(JTGB01-2003),橋梁可以分為特大橋、大橋、中橋與小橋。多孔跨徑總長L>1000m,單孔跨徑Lk>150m,屬于特大橋;多孔跨徑總長100m≤L≤1000m,單孔跨徑Lk>150m,屬于大橋;多孔跨徑總長30m(40m)<L<100m,單孔跨徑20m≤Lk<40m,屬于中橋;多孔跨徑總長8m<L<30m(40m),單孔跨徑5m≤Lk<20m,屬于小橋;單孔跨徑Lk<5m,則屬于涵洞。按主要承重結(jié)構(gòu)所用的材料來劃分,橋梁分為木橋(屬于臨時橋梁)、圬工橋、鋼筋混凝土橋、組合梁橋、鋼橋等。按跨越障礙的性質(zhì)分,有跨河橋、跨線橋(立交橋)和高架橋。按施工方法分,有整體施工橋梁(上部結(jié)構(gòu)一次澆筑而成)、節(jié)段施工橋梁(上部結(jié)構(gòu)分節(jié)段組拼而成)。按行車道的位置劃分,有上承式———視野開闊,但建筑高度相對較大;下承式———建筑高度小,視野較差;中承式———兼有前兩者的優(yōu)缺點。按跨越方式(是否固定)分,有固定橋、活動橋(又稱開啟橋或開合橋,分平轉(zhuǎn)、立轉(zhuǎn)或升降)、浮橋、漫水橋。由于橋梁分類眾多,課堂講授時應突出重點,根據(jù)學生的專業(yè)特點,抓住主要的分類方式,如按結(jié)構(gòu)體系、建筑材料、用途等進行分類的方式應作重點講解;而把按行車道的位置劃分橋梁的內(nèi)容放到拱橋章節(jié)去講授,因為拱橋的主要分類方式是按行車道的位置來分類的。在后續(xù)講授斜拉橋或懸索橋內(nèi)容時,也會涉及到按材料進行橋梁分類的知識點。同時,授課時還應注意各個分類之間的組合,如大跨度預應力混凝土連續(xù)剛構(gòu)等。
(三)橋梁的跨徑發(fā)展
近年來,中國的橋梁建設(shè)發(fā)展迅速,橋梁跨徑不斷增加,許多橋梁建設(shè)達到世界水平,取得了舉世矚目的成就。已建成的著名橋梁有:主跨1088m的蘇通長江大橋(鋼箱梁斜拉橋),2012年前是世界第一跨度斜拉橋;主跨1650m的舟山西堠門懸索橋(世界第二跨度懸索橋);主跨550m的上海盧浦大橋(鋼箱拱橋);主跨552m的重慶朝天門長江大橋(鋼桁拱橋)。這些著名橋梁代表著中國橋梁建設(shè)的水平,受到世界橋梁界的高度贊譽。課堂講授時,應該對不同橋型展開講授,并注意內(nèi)容的側(cè)重點,抓住幾種有代表性的橋型進行講述,力求簡單明了,與生活貼近。如,鋼懸臂桁架梁橋的主跨在19世紀初超過500m,而后極少修建,該類橋梁中國也較少見,課堂講授時一般僅簡單提及。鋼連續(xù)桁架梁橋19世紀50年代至今,單孔跨度控制在200m~300m之間,向更大跨度發(fā)展的可能性較小,課堂教學時,可以結(jié)合武漢長江大橋與南京長江大橋來講授。中國混凝土拱橋,即萬縣長江大橋,則在1997年達到了420m,超過了克羅地亞主跨390m的KRK-1號橋。鋼拱橋在20世紀30年代就超過500m,發(fā)展相對平穩(wěn)。進入21世紀后,在中國出現(xiàn)了2座主跨500米以上的鋼拱橋,即主跨550m的盧浦大橋與主跨552m的朝天門長江大橋。鋼斜拉橋從1950年主跨約200m到今天主跨超過1000m,鋼懸索橋主跨從1930年主跨約1000m到今天約2000m,發(fā)展都很迅速。課堂講授時,應重點突出中國橋梁在跨徑上的突破,并配以相應的橋梁圖片,增強教學效果,激發(fā)學生的學習興趣,以達到事半功倍的效果。
(四)橋梁的美學與造型
相對隧道而言,橋梁的直觀性強,造型優(yōu)美,視覺效果較好,往往給人以較強的震撼力;相對道路而言,橋梁是交通的關(guān)鍵部位,更能引起人們的關(guān)注。對橋梁的美學與造型應給予重點關(guān)注,講授橋梁的跨徑發(fā)展時,也需要借助圖片或動畫予以講解。橋梁是土木工程皇冠上的明珠[2-3]。橋梁結(jié)構(gòu)的形式與造型多種多樣,為橋梁工程師們的設(shè)計提供了無限的空間,也最能體現(xiàn)橋梁工程師們對橋梁結(jié)構(gòu)的理解和熱愛[2]。在課堂教學中引入美學思想,可以激發(fā)學生學習該課程的興趣和求知欲望,引導學生更好地理解與認識橋梁,提高學生的審美情趣,達到更好的教學效果。
(五)橋梁的技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展動力
橋梁的發(fā)展史其實就是一部技術(shù)創(chuàng)新史。最早的橋梁可能源自雷擊而傾于河上的樹木。拱是曲線中最優(yōu)美的線型,中國文字“橋”即是“木”與“拱”象形復合而成的。因此,緒論部分的課堂教學應重視這一內(nèi)容的講解。趙州橋又名安濟橋,建于公元610年,是位于中國河北的一座著名石拱橋,也是目前世界上最古老的保存得最完好的大跨度單孔敞肩坦弧石拱橋。趙州橋圓弧拱的跨度大,通航凈空大。這種跨度大、扁平率低的單孔1/4圓拱橋梁結(jié)構(gòu),是橋梁史上的一個奇跡。趙州橋被譽為“國際土木工程里程碑建筑”。橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計分析理論、電子計算機技術(shù)、建筑材料、施工工藝、行業(yè)競爭等因素的發(fā)展和進步,是推動橋梁工程發(fā)展的內(nèi)在動力[4]。經(jīng)濟發(fā)展、社會需求和技術(shù)創(chuàng)新,為橋梁工程提供了所需要的設(shè)計計算理論、計算手段、建筑材料、機械裝備、施工技術(shù)等,對橋梁工程的發(fā)展有著直接的支撐作用。英國工業(yè)革命后,世界鋼鐵產(chǎn)量快速增長,以鋼材為主要承重材料的工程結(jié)構(gòu)得到較大的發(fā)展,鋼橋開始大量出現(xiàn)。20世紀30年代經(jīng)濟大蕭條后,美國為了經(jīng)濟的恢復和持續(xù)增長,修建了大量高速公路,鋼拱橋和鋼懸索橋由此得到了較快的發(fā)展。二戰(zhàn)后,由于鋼材短缺,混凝土橋梁大量出現(xiàn),斜拉橋、正交異性鋼橋面板、混凝土塔、掛籃懸澆、預應力技術(shù)、連續(xù)剛構(gòu)、鋼砼組合結(jié)構(gòu)等新的結(jié)構(gòu)和技術(shù)應運而生,并出現(xiàn)了許多先進的施工技術(shù),如懸臂拼裝、頂推、移動模架、大型浮吊整體吊裝架設(shè)等[4]。日本經(jīng)濟的發(fā)展,推動了高速鐵路的發(fā)展,相繼建成了多座世界級的大跨度斜拉橋和懸索橋。20世紀80年代以來,中國改革開放,經(jīng)濟的騰飛促使公路鐵路迅猛發(fā)展,橋梁建設(shè)成就輝煌,建成了大量連續(xù)剛構(gòu)拱橋、大跨斜拉橋、大跨度懸索橋等世界級的大跨度橋梁。
(六)橋梁災害事件的發(fā)生與應對措施
盡管橋梁建設(shè)取得了矚目的成就,但是不時出現(xiàn)的橋梁事故與災害仍無法回避[5]。古今中外發(fā)生的橋梁災害事故很多,2007年8月,美國《時代周刊》雜志評選了百年世界十大最惡劣塌橋事故。每次事故都是一個血的教訓,重要的是應思考導致橋梁事故發(fā)生的原因。1940年11月7日,在風中振顫的塔庫馬大橋在八級大風荷載的動力作用下,經(jīng)過劇烈扭曲震蕩后,吊索崩斷,橋面結(jié)構(gòu)解體損毀,半跨墜落水中,橋梁最終倒塌。當年人們未能全面認識懸索橋受力體系,也沒有足夠重視空氣動力對橋梁的影響。塔庫馬大橋的倒塌促使橋梁風工程學的誕生,推動了橋梁工程的發(fā)展,至今仍有警示意義??笨舜髽蛟谑┕ぶ邢群蟪霈F(xiàn)2次工程垮塌事故(見圖2)。這座橋主跨度為549米,是當時全世界最長的懸臂橋。1907年8月,大橋桿件失穩(wěn)引起全橋倒塌,19000噸鋼材落入水中,造成75人死亡。1916年9月,中間跨度最長的一段橋身在被舉起過程中掉落水中,11名工人被奪去了生命??逅脑蛑皇悄襄^跨靠近主墩的下弦桿的壓屈導致大橋在施工過程中倒塌。穩(wěn)定問題是力學中的一個重要分支,橋梁失穩(wěn)事故促進了橋梁穩(wěn)定理論的發(fā)展,橋梁技術(shù)的發(fā)展使橋梁穩(wěn)定問題更顯重要。1970年,位于澳大利亞墨爾本的一座鋼箱梁橋(密爾福德天堂橋)倒塌。鋼箱梁橋本來已有很長的歷史了,由于二戰(zhàn)后鋼結(jié)構(gòu)焊接與安裝技術(shù)的發(fā)展,鋼箱梁橋跨度做得越來越大,箱壁尺寸越來越薄。最終由于鋼箱梁板件的焊接殘余應力、幾何缺陷發(fā)生失穩(wěn),導致該橋倒塌。工程師從該橋的垮塌中認識到薄壁箱梁的剪力滯后效應,由此推動了薄壁構(gòu)件設(shè)計理論的發(fā)展。湖南鳳凰橋在拆除橋上的腳手架時發(fā)生垮塌,事故造成64人遇難。2008年汶川大地震,2010年青海玉樹大地震,均造成道路、橋梁損毀嚴重。位于震中的汶川縣附近道路基礎(chǔ)設(shè)施受到嚴重破壞,其中橋梁震害最為典型和嚴重。因此,在課堂教學中,應適時引入橋梁災害事故的介紹,并適當進行評述,既完成了教學內(nèi)容的講授,也活躍了課堂氣氛,還拓展了學生的工程視野,能收到較好的教學效果。此外,這些橋梁災害事故案例,與后面章節(jié)教學的內(nèi)容是相關(guān)的,在緒論部分引入這些章節(jié),為后面章節(jié)的教學提前作好鋪墊。
(七)全球交通網(wǎng)絡(luò)
加拿大人類學家費利克斯—菲蘭德將美國國家海洋與大氣管理局、國家地理空間情報局等機構(gòu)的人類出行數(shù)據(jù)與地球夜景照片進行疊加,形成了地球上錯綜復雜的交通網(wǎng)絡(luò)。從中可以看出,空中交通與海路交通已相對完善,但是陸路交通還較匱乏,尤其是洲際公路中跨越海峽的橋梁建設(shè)較薄弱。由于全球化與世界經(jīng)濟的發(fā)展,跨海工程也不再是可望而不可及的宏偉藍圖,21世紀或?qū)⒂瓉硎澜绶秶鷥?nèi)更大規(guī)模的橋梁建設(shè)[6-8]。著名海峽通道方案有白令海峽工程、直布羅陀海峽工程、墨西拿海峽工程、厄勒海峽工程、馬六甲海峽工程、大帶海峽工程、博斯普魯斯海峽工程等。中國交通運輸部已制定了“五縱七橫”國道主干線規(guī)劃,其中“二縱二橫”已基本連通。全部工程要求2020年前完成五個跨海工程,自北向南依次跨越渤海海峽、長江口、杭州灣、伶仃洋、瓊州海峽。其中,渤海海峽與瓊州海峽跨海工程尚在規(guī)劃中,長江口與杭州灣跨海工程已經(jīng)建成通車,伶仃洋(粵港澳)跨海工程正在建設(shè)中。通過這部分知識點的講授,幫助學生認識到作為土木工程的橋梁工程建設(shè)是一項大有可為的事業(yè),有很大的發(fā)展空間,學生們畢業(yè)后能夠施展自己的才能。由此使學生感到學習橋梁工程不再是一門枯燥的事情,而是跟自己的事業(yè)發(fā)展和自身的生活密切相關(guān),學習橋梁工程課程還能與世界相聯(lián)系,從而激發(fā)學生課程學習的熱情與積極性。
三、結(jié)語
良好的緒論教學是橋梁工程課程教學良好的開始。在橋梁工程課程教學中,應結(jié)合土木工程專業(yè)培養(yǎng)方案要求和橋梁工程課程的自身特點,優(yōu)化整合緒論部分的內(nèi)容,改善教學方法,活躍課堂教學氣氛,激發(fā)學生學習知識的興趣,提高教學效果,培養(yǎng)素質(zhì)高、實踐能力強的橋梁工程專業(yè)人才。
作者:曾勇 譚紅梅 吳國雄 董莉莉 單位:重慶交通大學土木工程學院 重慶建筑工程職業(yè)學院 重慶交通大學建筑與城市規(guī)劃學院
參考文獻:
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杭州之“杭”,本意為船。古時,去杭州,游杭州,皆離不開水運?!霸诳ち偃眨肷绞亍?,這里的江、湖、河、山與城市完美交融;西湖三面環(huán)山,一面瀕城,四周建有眾多開放公園,市民可在此隨意游玩、健身。無論是湖中的孤山,伸入市區(qū)的吳山、寶石山等,無不蔥蘢蒼翠,林泉秀美。杭州的山和西湖相得益彰,是任何其他的山都無法比擬的。
湖在城中,城在山中,可以說杭州城本身便是一座山水公園。
加拿大溫哥華
倚靠縱貫北美大陸的落基山脈,面向喬治亞海峽,年輕的港口城市溫哥華是顆現(xiàn)實版的“山水明珠”。
溫哥華的城市布局可謂別具一格,自由大膽。其市中心被海水環(huán)繞,獨立成島,通過四座橋梁與周邊相連。島嶼一半為極其密集的高層建筑,另一半?yún)s為大面積綠地公園,形成了一幅高層建筑與自然森林并立的奇異景象。
瑞士蘇黎世
蘇黎世位于阿爾卑斯山北部,城市沿立馬河而建,其四周環(huán)繞著五座小山。從中世紀開始,作為政治中心、權(quán)利象征的蘇黎世城逐漸興旺起來。立馬河穿過老城區(qū),通向蘇黎世湖,形成了蘇黎世最重要的自然景觀帶。面向公眾開放的山水環(huán)境,再加上眾多精心修整的花園,讓蘇黎世有“湖上的花園城”的美譽。
捷克布拉格
布拉格坐落在伏爾塔瓦河兩岸,是一座美麗古老的山城。城市被伏爾塔瓦河分為兩部分,古老的橋梁又將兩岸巧妙地連為一體。聳立在市區(qū)的伯特日娜山,為市民提供了一處天然幽雅的休息之地。這座歷史名城,順著河流的走向,形成了自然的不規(guī)則布局。在濃重的人文藝術(shù)氣息之中,人們?nèi)钥筛惺艿街惺兰o建筑設(shè)計師對自然的敬意。
意大利威尼斯
由于建在離岸4公里的海邊淺灘之上,威尼斯成為世上最著名的“水上都市”,也是世界上唯一沒有汽車的城市。整個本島由118個小島組成,并以177條水道、401座橋梁連成一體,家家戶戶以舟相通。
全城最長的街道為大水道,貫通威尼斯城,將城市分割為兩部分。兩岸有許多著名的建筑,到處是作家、畫家、音樂家留下的足跡。由于這片地區(qū)只做單純的居住用途,居民得以在此世世代代享受童話般的水上世界。
關(guān)鍵詞:不銹鋼鋼筋;橋梁結(jié)構(gòu);應用;研究
中圖分類號:U445.47+1 文獻標識號:A 文章編號:2306-1499(2013)04-(頁碼)-頁數(shù)
1.不銹鋼鋼筋的基本介紹
1.1不銹鋼鋼筋
指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼筋,又稱不銹耐酸鋼筋。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。不銹鋼基本合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。
1.2不銹鋼筋種類特點
1.2.1分類
不銹鋼材料根據(jù)金相組織的不同可分為5大類:奧氏體型、奧氏體-鐵素體(雙相)型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型。
工程上常用的幾種不銹鋼鋼筋在各國的牌號對應關(guān)系如下表:
1.2.2特點
相對于現(xiàn)階段在建筑結(jié)構(gòu)中普遍采用的普通碳素鋼、低合金鋼,不銹鋼具有鮮明的特點:(1)優(yōu)越的耐腐蝕性與耐久性;(2)良好的加工性能,抗沖擊性能。材料的塑性和韌性良好,便于加工成型,通過冷加工還可以得到強化;(3)優(yōu)良的耐高溫性能;(4)可以循環(huán)利用,有利于可持續(xù)發(fā)展;(5)初期成本較高。
2.不銹鋼鋼筋在橋梁結(jié)構(gòu)中應用現(xiàn)狀
在美國,有位于位于紐約的Brooklyn橋,使用了181噸的2205型號不銹鋼鋼筋;新澤西州的Garden State Parkway公路橋,使用了165噸的2205型號的不銹鋼鋼筋筋;位于俄勒岡州的Haynes Inlet Slough橋,使用了400噸的2205型號的不銹鋼鋼筋。
在香港,2009年12月竣工通車的Stonecutters Bridg全長1596m,是一座雙程三線高架斜拉橋。在大橋橋塔的上部 175~290m采用不銹鋼外殼( EN10088 1. 4462 級),內(nèi)澆混凝土,在橋塔基礎(chǔ)中采用了同一等級的不銹鋼筋,布置在多層鋼筋的最外層以獲得良好的抗腐蝕性能。
2013年1月8日,太鋼集團自主研發(fā)的雙相不銹鋼鋼筋新型材料成功中標港珠澳大橋工程,將有3462噸雙相不銹鋼鋼筋將主要應用在大橋的承臺、塔座及墩身等多個部位。港珠澳大橋是連接廣東、香港、澳門三地的大型跨海橋梁,全長49.968公里,是目前世界上最長的跨海橋梁。項目預計總投資700億元,航道跨距4100米,設(shè)計壽命120年,可抗八級地震。大橋建成后將成為中國橋梁建設(shè)史上里程最長、投資最多、施工難度最大的跨海項目。
3.不銹鋼鋼筋在橋梁中應用意義
3.1橋梁面對的侵蝕環(huán)境
氯離子的侵蝕使鋼筋表面的鈍化層減弱的影響因素是氯離子的侵蝕。氯離子在混凝土中擴散最快的方式是通過含氯離子的水的毛細管吸收作用。隨著混凝土表層孔隙液中的氯離子濃度增高,并不斷向混凝土內(nèi)擴散,使鋼筋周圍孔隙液的氯離子濃度較易增大到破壞鋼筋鈍化膜的臨界濃度,同時混凝土使用環(huán)境溫度、濕度、氧的供應程度等,都對氯鹽腐蝕起著推動作用,從而使鋼筋產(chǎn)生電化學腐蝕。
橋梁工程相對于一般的建筑工程會更多地面對這些氯離子來源充足的地理環(huán)境。對于橋梁本身來說,對抵抗腐蝕環(huán)境的要求會比一般的鋼筋混凝土工程要高,為了滿足結(jié)構(gòu)的耐久性需求,不銹鋼鋼筋的優(yōu)良抗腐蝕的性能使其在橋梁工程的應用上彰顯重要意義。
3.2鋼筋防腐蝕的方法
3.2.1鋼筋措施
采用特種鋼筋,提高鋼材自身的防腐性能( 如環(huán)氧涂層鋼筋、鍍鋅鋼筋( 熱浸鋅) 、鍍鋁鋼筋、不銹鋼鋼筋、不銹鋼包覆鋼筋等)
3.2.2混凝土措施
主要是:(1)提高混凝土的密實性,采用高性能混凝土、密實性混凝土等。(2)增加混凝土保護層的厚度,最大限度地防止混凝土裂紋的產(chǎn)生。(3) 在混凝土中摻加提高鋼筋防腐性能的阻銹劑等
3.3方法效益對比
2004年竣工的位于美國俄勒岡州代替舊橋——Haynes Inlet Slough橋梁,處于海洋環(huán)境中,在關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件上使用了400 t雙相不銹鋼鋼筋2205型,設(shè)計壽命120年,是舊橋壽命的2.5倍??傇靸r1250萬美元,其中不銹鋼占總造價的13%,且在整個服務期內(nèi)不需維修。與普通鋼筋混凝土橋梁相比延長使用壽命50年,相當于再造一座新橋(即相當于2 500萬美元的造價)。
從實際橋梁工程分析,使用不銹鋼鋼筋的橋梁,在使用壽命上,都會遠遠大于普通鋼筋混凝土橋,而且在橋梁的使用過程中,亦可避免了維護所花費的時間和費用,避免因維護而帶來對于交通上的不利影響。另一方面,使用不銹鋼鋼筋的橋梁比一般橋梁使用壽命延長達1倍以上,達到了再建造一座新橋一樣的效果。因此,從長遠的經(jīng)常效益分析,應用不銹鋼鋼筋于橋梁工程,除初期過高的投資外,對比普通的鋼筋橋梁有巨大的優(yōu)越性。
4.應用前景展望
隨著材料與科技的不斷發(fā)展,不銹鋼鋼筋在工程上使用的越來越多。不銹鋼鋼筋與其他防腐材料和涂層相比,具有強度高、防腐性能強、耐久性好、使用方便和施工簡便等優(yōu)點,可以廣泛用于受侵蝕的混凝土結(jié)構(gòu)。在鋼筋混凝土內(nèi)使用不銹鋼鋼筋僅僅是成本略有增加,但結(jié)構(gòu)的使用壽命卻大大延長,綜合考慮,在腐蝕環(huán)境下的建筑結(jié)構(gòu)采用不銹鋼鋼筋混凝土還是很經(jīng)濟的,尤其是在鍍鋅、環(huán)氧涂層及其他表面處理方法防護的長期性受到懷疑的情況下,不銹鋼鋼筋更顯優(yōu)越。當考慮到結(jié)構(gòu)的壽命周期成本時,針對防腐防銹蝕的問題,不銹鋼鋼筋的優(yōu)異性能證明了它是一個極有前途的解決辦法。由于橋梁工程本身對防腐防銹蝕的需要較一般鋼筋混凝土工程要高,更能將不銹鋼鋼筋的優(yōu)越性充分展現(xiàn)。
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這里的空氣摻雜著芒果、木瓜與Frangipani(雞蛋花)的香氣;這里的海水擁有上百種近乎于透明的藍色;這里的沙灘潔白、柔軟、細膩;而這里333個島嶼上的戀人們所能享受到的那種深沉的快樂,也許根本無法言傳,只能親身體驗。
斐濟的Yanuca島,這個島與主島Viti Levu僅以一條不超過百米的狹長路橋相連,跨過大橋便能見到Y(jié)anuca島那片細膩潔白的海灘。人人都夢想能夠在海邊擁有一棟房子,打開窗戶便能看到晨曦日落,數(shù)天上的星星,傾聽潮水拍打的聲音。在Yanuea島,這個夢想輕易便能實現(xiàn)。在這里,你的聽覺會變得異常靈敏,對于在內(nèi)陸大城市久居的我們來說,有許多不熟悉的聲音在空氣中漂浮著,別關(guān)窗戶,你就能聽到海風呼呼地穿過棕櫚樹的葉子,看到在窗簾上投下?lián)u曳的詭魅的影子,隨后不遠的海灘上傳來規(guī)律的隆隆潮聲,海浪一波一波涌向沙岸。又急急往大海隱退。
當然,這里最迷人的還是黃昏時分。戀人們攜手走在鋪滿柔和光線的金色沙濰上,此時,每個人臉上顯現(xiàn)的都是一種表情――幸福。在這里,戀人們的世界是沒有年齡界限的,在朝向落日的餐廳中,你可以看到一對對銀發(fā)夫婦,當服務生將他們引向那張最靠近海灘的桌子,待他們落座后,老人們便會輕輕地在耳邊說著什么,然后含笑不語,似乎沉浸在夕陽的無限回憶當中。日落帶給他們的一定是只屬于他們的甜美記憶,只有他們和這片海灘才會知道。
斐濟外海海島上的落日也十分迷人。在那些海島上,時間是根據(jù)白天黑夜和潮汐漲退來計算的。喜歡潛水的人,經(jīng)常是太陽一出,便背上裝備乘船出海,不然,就找張吊床,在海風的吹拂下一搖一晃地捧著平常沒時間閱讀的小說,看累了就把草帽往臉上一蓋,舒舒服服地睡一覺。等到夕陽西下,便可以與心愛的人在夕陽下的海灘上散步,在這里,陪伴你們的只有如海灘漫步一般瀟灑、緩慢的時間。
散步歸來,別忘了嘗一道海島名菜――斐濟版的燉魚湯(Bouillabaisse)。這道菜本是法國馬賽港的一家頗受歡迎的餐廳中的名菜。傳說中,這道菜是維納斯為了刺激火神伏爾甘從事更熱烈的愛情創(chuàng)舉而發(fā)明的。如今,它出現(xiàn)在了世界各大港埠口岸餐廳的菜單上,可以說,世界上有多少海港就有多少種不同版本的清燉魚湯。其實,這道菜就是將不同的魚放在一起煮出來的美味菜肴的綜合。而斐濟的燉魚湯當屬最具特色,首先,它是以椰殼為容器裝盛;其次,鮮美的魚湯與椰汁相融合,口感相當誘人。這道菜的制作關(guān)鍵就是,一定要在沿海制作,因為它至少要用到6種魚,而且還必須是剛捕上岸的新鮮魚。有他們和這片海灘才會知道。
正是這座連接著布魯克林區(qū)和曼哈頓島的布魯克林大橋,總是頗受電影導演的青睞,以至于幾乎成為全紐約戀人們的必游之處。當你走近這座大橋才能感受到它的魅力所在。這座在1883年5月24日正式交付使用的大橋全長1834米,橋身由上萬根鋼索吊離水面41米,是當年世界上最長的懸索橋,也是世界上首次以鋼材建造的大橋,落成時被認為是繼世界古代七大奇跡之后的第奇跡,被譽為工業(yè)革命時代全世界7個劃時代的建筑工程奇跡之一。橋梁的設(shè)計師是約翰,羅布林,他帶著在德國學到的橋梁技術(shù)來到美國創(chuàng)業(yè)。1869年,他建造布魯克林大橋的計劃力排眾議,得到了批準。而他自己卻在一次河邊勘察時因事故去世。他32歲的兒子隨即被任命為建橋總工程師,但因采用氣壓沉箱法建橋墩,潛入深水過久而患了潛水病,只能靠他的妻子艾米莉到工地指揮。從1869年開工,到1883年竣工,前后長達14年,投入了2500萬美元的資金,而此橋的工程期間中,還有20名建筑工人喪命(橋塔上面的標志板是為了悼念他們而附設(shè)的),終于建成了這一座世界橋梁史上的豐碑。建成時,橋墩高達87米,是當時紐約最高建筑物之一。那時候,紐約的3大市標就是帝國大廈、自由女神像和布魯克林大橋。
今天的布魯克林大橋從哪個角度看都擁有一種震撼人心的美,尤其是在落日的余暉下。站在橋上,對面的曼哈頓島上的那些高樓大廈不再咄咄逼人,反而成了大橋的陪襯,唯有這個時刻的曼哈頓才能展現(xiàn)出一絲柔情,溫暖著橋上的戀人們。
嘗試著去找到一個合適的角度,既能欣賞橋上的戀人們,又能欣賞到最佳的景致,這樣的距離會令你瘋狂地愛上紐約,迷上這座橋。因為它的千姿百態(tài),上演著一幕幕關(guān)于人生的劇目,既真實又夢幻。
關(guān)鍵詞: 土木工程;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
中圖分類號: S969.1 文獻標識碼: A 文章編號:
縱觀人類文明史,土木工程建設(shè)在和自然斗爭中不斷地前進和發(fā)展。在我國的現(xiàn)代化建設(shè)中,土木工程業(yè)越來越成為國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。經(jīng)過多年的發(fā)展,目前土木工程的實踐和研究已取得顯著成就,無論是結(jié)構(gòu)的力學分析,還是結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論和方法以及結(jié)構(gòu)的施工手段,都有了非常大的突破; 特別是近若干年,在高層、大跨結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)方面成績尤其驚人[1]
一 土木工程建設(shè)取得的巨大成就
自改革開放以來我國高層建筑的發(fā)展進入了一個嶄新的階段,高層建筑不僅在數(shù)量上越來越多,而且在高度上也越來越高。據(jù)初步統(tǒng)計我國已建成20 層以上高層建筑物10 000 多棟,超過100 m 的高樓有500 多棟, 200 m 以上的高層建筑50 多棟,有20 多棟超過300 m。目前我國最高的高層建筑為上海浦東金茂大廈,地上88 層,高度420. 5 m,地下3 層,其高度在世界已有建筑物中排第3 位,為鋼筋混凝土和鋼構(gòu)架混合結(jié)構(gòu)。即將動工興建的上海金融中心大廈地面94 層、地下3層,高466 m,建成后,其高度將超過目前世界最高的吉隆坡佩重納斯大廈而成為世界第一高度[2]
公路、鐵路飛速發(fā)展,“十五”期間, 我國將有公路160 萬km, 其中高速公路2. 5 萬km2010年,全國高速公路將達3 萬km。到2005 年,全國鐵路營業(yè)里程約達7. 5 萬km,首條跨海的粵海鐵路通道,全長542. 6 km;國務院批準建設(shè)的青藏鐵路, 東起青海格爾木,西至拉薩全長1118 km,其中多年凍土地段約600 km,海拔高于4 000 m 的地段960 多km,將成為世界上海拔最高和最長的高原鐵路,是西部大開發(fā)的又一項標志性工程。
橋梁工程也取得了驚人的成就,伴隨著橋梁類型的不斷翻新,主跨跨度一再突破;而斜拉撟的復興更是橋梁工程的另一個輝煌。日本的時石海峽大橋(1 991 m 懸索橋)、多多羅大橋(890 m斜拉橋),丹麥的海帶橋(1 624 m 懸索橋),法國諾曼底橋(856 m 斜拉橋)被公認為是20 世紀橋梁的代表作而載入史冊。而楊浦大橋、南浦大橋、蕪湖長江大橋、南京長江二橋等大跨橋梁的建成都標志著我國的大跨結(jié)構(gòu)達到了一個新的水平,已跨入世界先進行列。目前,我國已建成千米以上大橋3 座(尚有2 座正在興建中)、800 m 以上大橋8 座、600m 以上大橋15 座、400m 以上大橋40 座,重慶萬縣單孔跨度達420 m 的鋼筋混凝土拱橋更引起世界同行的莫大興趣[3]
二 土木工程的發(fā)展趨勢
地球上可以居住、生活和耕種的土地和資源是有限的,而人口增長的速度是不斷加快的。據(jù)聯(lián)合國有關(guān)機構(gòu)的報告預測, 到20005 年世界人口將超過85 億。另據(jù)澳大利亞的科學家分析,2080 年世界人口將達到頂峰(106 億),而后有所降低。人類為了生存,決定了土木工程未來的五個發(fā)展方向。
2.1 修建超大型工程
在21 世紀,隨著新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新施工方法的出現(xiàn),人類將有可能從事更大規(guī)模的土木工程建設(shè),從事土木工程的人們將為改造世界做出新的貢獻,取得新的突破。
西班牙與摩洛哥之間的直布羅陀海峽割斷了歐洲和非洲大陸的交通,至今人們已經(jīng)提出了多種聯(lián)絡(luò)線方案。如全長30km,最大主跨為2000m 的吊橋方案; 全線長14km,最大主跨為5000m 的吊橋方案; 也有的提出采用最大主跨為5000m 的海中浮游式橋梁方案等。對馬海峽的地下隧道工程、白令海峽的填筑等也是世界上醞釀中的超大型工程。
現(xiàn)在人工建筑物最高的為646 米的波蘭Cabin長波臺鋼塔,由15 根鋼絲繩錨拉。日本擬在美國芝加哥或紐約建造700 層(高約1950 米)的赤板城樓,內(nèi)設(shè)商店、辦公用房、劇院及至球場,工作人員30 萬,住戶l4 萬。另外,日本還提出建造一座超整體結(jié)構(gòu),高4000 米(高過富士山,海撥3776 米),實為“空中城市”。
2.2 高性能材料的使用
近年來,隨著高標號水泥的大量生產(chǎn),鋼纖維和玻璃纖維混凝土、聚合物浸漬混凝土等快硬、高強、輕質(zhì)、復合和節(jié)能混凝土的研制,復合、新型墻體材料的開發(fā),鋼化玻璃、多功能涂層玻璃、雙層中空玻璃等建筑用平板玻璃等的發(fā)展,都帶來了土木工程的結(jié)構(gòu)形式、設(shè)計理論和施工技術(shù)等方面的新發(fā)展。而從20 世紀80 年代興起的碳纖維的應用研究,更是土木工程在這一領(lǐng)域的又一重大突破。
鋼材將朝著高強、具有良好的塑性、韌性和可焊性方向發(fā)展。日本、美國、俄羅斯等國家已經(jīng)把屈服點為700N/mm2 以上的鋼材列入了規(guī)范;如何合理利用高強度鋼也是一個重要的研究課題。高性能混凝土及其他復合材料也將向著輕質(zhì)、高強、良好的韌性和工作性方面發(fā)展[4]
2.3 充分利用地下空間
目前世界上最大的地下街是日本東京八重洲地下街,建筑面積70 千米深的地下街是莫斯科切爾坦沃住宅小區(qū)地下商業(yè)街,深度在100 米左右,我國也已有約20 個城市進行了地鐵系統(tǒng)的規(guī)劃和具體實施階段,先后提出了25 項地鐵和輕軌項目,同時地下空間技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展和提高[5]
目前我國城市地下工程建設(shè)主要施工方法有明挖法、暗挖法、蓋挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法及注漿法等,這些技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平,這也為地下空間開發(fā)提供了寶貴的經(jīng)驗。隨著人口的增長,空間資源越來越緊張,開發(fā)地下空間是解決當前空間和土地資源緊張的一個有效途徑[6,7]
21世紀城市地下空間發(fā)展有以下幾個趨勢:1)綜合化。國外地下空間發(fā)展的主要趨勢是綜合化,首先是地下綜合體的出現(xiàn),成為具有大城市現(xiàn)代化象征的建筑類型之一。其次綜合化表現(xiàn)在地下步行道系統(tǒng)和地下快速軌道系統(tǒng)、地下高速道路系統(tǒng)的結(jié)合,以及地下綜合體和地下交通換乘樞紐的結(jié)合。第三綜合化表現(xiàn)在地上、地下空間功能既區(qū)分,又協(xié)調(diào)發(fā)展。2)分層化與深層化。為了綜合利用地下空間資源,地下空間開發(fā)逐步向深層發(fā)展。
3 結(jié)束語
本文總結(jié)了當今建筑發(fā)展的現(xiàn)狀,并闡述了一些新工藝、新技術(shù)、新型材料的應用,同時指出了未來建筑空間的必然趨勢,目前我國在這方面已取得了一些成績,積累了一定的經(jīng)驗,但我國土木工程的設(shè)計、施工和理論研究方面的總體水平與發(fā)達國家相比還有一定的差距。展望未來,不僅要加強新型結(jié)構(gòu)型式、新型建筑材料、新的技術(shù)手段的理論探索和應用研究,更要加強土木工程二級學科間理論和技術(shù)的融合與滲透,實現(xiàn)土木工程的更大突破。
參考文獻: