桥梁发展史：从古代到现代

桥梁发展史

桥梁是道路的组成部分。从工程技术的角度来看，桥梁发展可分为古代、近代和现代三个时期。

古代桥梁　人类在原始时代，跨越水道和峡谷，是利用自然倒下来的树木，自然形成的石梁或石拱，溪涧突出的石块，谷岸生长的藤萝等。人类有目的地伐木为桥或堆石、架石为桥始于何时，已难以考证。据史料记载，中国在周代（公元前11世纪—前256年）已建有梁桥和浮桥，如公元前1134年左右，西周在渭水架有浮桥。古巴比伦王国在公元前1800年建造了多跨的木桥，桥长达183米。古罗马在公元前621年建造了跨越台伯河的木桥，在公元前481年架起了跨越赫勒斯旁海峡的浮船桥。古代美索不达米亚地区，在公元前4世纪时建起挑出石拱桥（拱腹为台阶式）。

古代桥梁在17世纪以前，一般是用木、石材料建造的，并按建桥材料把桥分为石桥和木桥。

石桥　石桥的主要形式是石拱桥。据考证，中国早在东汉时期（公元25—220年）就出现石拱桥，如出土的东汉画像砖，刻有拱桥图形。现在尚存的赵州桥（又名安济桥），建于公元605—617年，净跨径为37米，首创在主拱圈上加小腹拱的空腹式（敞肩式）拱。中国古代石拱桥拱圈和墩一般都比较薄，比较轻巧，如建于公元816—819年的宝带桥，全长317米，薄墩扁拱，结构精巧。

赵州桥

罗马时代，欧洲建造拱桥较多，如公元前200—公元200年间在罗马台伯河建造了8座石拱桥，其中建于公元前62年的法布里西奥石拱桥，桥有2孔，各孔跨径为24.4米。公元98年西班牙建造了阿尔桥，高达52米。此外，出现了许多石拱水道桥，如现存于法国的加尔德引水桥，建于公元前1世纪，桥分为3层，最下层为7孔，跨径为16—24米。罗马时代拱桥多为半圆拱，跨径小于25米，墩很宽，约为拱跨的三分之一。

罗马帝国灭亡后数百年，欧洲桥梁建筑进展不大。11世纪以后，尖拱技术由中东和埃及传到欧洲，欧洲开始出现尖拱桥，如法国在公元1178—1188年建成的阿维尼翁桥，为20孔跨径达34米尖拱桥。英国在公元1176—1209年建成的泰晤士河桥为19孔跨径约7米尖拱桥。西班牙在13世纪建了不少拱桥，如托莱多的圣玛丁桥。拱桥除圆拱、割圆拱外，还有椭圆拱和坦拱。公元1542—1632年法国建造的皮埃尔桥为七孔不等跨椭圆拱，最大跨径约32米。当时椭圆拱曾盛行一时。1567—1569在佛罗伦萨的圣特里尼塔建了三跨坦拱桥，其矢高同跨度比为1∶7。11—17世纪建造的桥，有的在桥面两侧设商店，如意大利威尼斯的里亚尔托桥。

石梁桥是石桥的又一形式。中国陕西省西安附近的灞桥原为石梁桥，建于汉代，距今已有2000多年。公元11—12世纪南宋泉州地区先后建造了几十座较大型石梁桥，其中有洛阳桥、安平桥。安平桥（五里桥）原长2500米，362孔，现长2070米，332孔。英国达特穆尔现存的石板桥，有的已有2000多年。

木桥　早期木桥多为梁桥，如秦代在渭水上建的渭桥，即为多跨梁式桥。木梁桥跨径不大，伸臂木桥可以加大跨径。中国3世纪在甘肃安西与新疆吐鲁番交界处建有伸臂木桥，“长一百五十步”。公元405—418年在甘肃临夏附近河宽达40丈处建悬臂木桥，桥高达50丈。八字撑木桥和拱式撑架木桥亦可以加大跨径。16世纪意大利的巴萨诺桥为八字撑木桥。

木拱桥出现较早，公元104年在匈牙利多瑙河建成的特拉杨木拱桥，共有21孔，每孔跨径为36米。中国在河南开封修建的虹桥，净跨约为20米，亦为木拱桥，建于公元1032年。日本在岩国锦川河修建的锦带桥为五孔木拱桥，建于公元300年左右，是中国僧戴曼公独立禅师帮助修建的。

中国西南地区有用竹篾缆造的竹索桥。著名的竹索桥是四川灌县珠浦桥，桥为8孔，最大跨径约60米，总长330余米，建于宋代以前。

古代桥梁基础，在罗马时代开始采用围堰法施工，即打木板桩成围堰，抽水后在其中修筑桥梁基础和桥墩。1209年建成的英国泰晤士河拱桥，其基础就是用围堰法修筑，但是，那时只能用人工打桩和抽水，基础较浅。中国11世纪初，著名的洛阳桥在桥址江中先遍抛石块，其上养殖牡蛎二三年后胶固而成筏形基础，是一个创举。

近代桥梁　18世纪铁的生产和铸造，为桥梁提供了新的建造材料。但铸铁抗冲击性能差，抗拉性能也低，易断裂，并非良好的造桥材料。19世纪50年代以后，随着酸性转炉炼钢和平炉炼钢技术的发展，钢材成为重要的造桥材料。钢的抗拉强度大，抗冲击性能好，尤其是19世纪70年代出现钢板和矩形轧制断面钢材，为桥梁的部件在厂内组装创造了条件，使钢材应用日益广泛。

18世纪初，发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥。19世纪50年代，开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点。此后，于19世纪70年代建成了钢筋混凝土桥。

近代桥梁建造，促进了桥梁科学理论的兴起和发展。1857年由圣沃南在前人对拱的理论、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。19世纪末，弹性拱理论已较完善，促进了拱桥发展。20世纪20年代土力学的兴起，推动了桥梁基础的理论研究。

近代桥梁按建桥材料划分，除木桥、石桥外，还有铁桥、钢桥、钢筋混凝土桥。

木桥　16世纪前已有木桁架。1750年在瑞士建成拱和桁架组合的木桥多座，如赖谢瑙桥，跨径为73米。在18世纪中叶至19世纪中叶，美国建造了不少木桥，如1785年在佛蒙特州贝洛兹福尔斯的康涅狄格河建造的第一座木桁架桥，桥共二跨，各长55米；1812年在费城斯库尔基尔河建造的拱和桁架组合木桥，跨径达104米。桁架桥省掉拱和斜撑构，简化了结构，因而被广泛应用。由于桁架理论的发展，各种形式桁架木桥相继出现，如普拉特型、豪氏型、汤氏型等。由于木结构桥用铁件量很多，不如全用铁经济，因此，19世纪后期木桥逐渐为钢铁桥所代替。

铁桥　包括铸铁桥和锻铁桥。铸铁性脆，宜于受压，不宜受拉，适宜作拱桥建造材料。世界上第一座铸铁桥是英国科尔布鲁克代尔厂所造的塞文河桥，建于1779年，为半圆拱，由五片拱肋组成，跨径30.7米。锻铁抗拉性能较铸铁好，19世纪中叶跨径大于60—70米的公路桥都采用锻铁链吊桥。铁路因吊桥刚度不足而采用桁桥，如1845—1850年英国建造布列坦尼亚双线铁路桥，为箱型锻铁梁桥。19世纪中以后，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。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。(www.xing528.com)

中国于1705年修建了四川大渡河泸定铁链吊桥。桥长100米，宽2.8米，至今仍在使用。欧洲第一座铁链吊桥是英国的蒂斯河桥，建于1741年，跨径20米，宽0.63米。1820—1826年，英国在威尔士北部梅奈海峡修建一座中孔长177米用锻铁眼杆的吊桥。这座桥由于缺乏加劲梁或抗风构，于1940年重建。世界上第一座不用铁链而用铁索建造的吊桥，是瑞士的弗里堡桥，建于1830—1834年、桥的跨径为233米。这座桥用2000根铁丝就地放线，悬在塔上，锚固于深18米的锚碇坑中。

1855年，美国建成尼亚加拉瀑布公路铁路两用桥。这座桥是采用锻铁索和加劲梁的吊桥，跨径为250米。1869—1883年，美国建成纽约布鲁克林吊桥，跨度为283＋486＋283米。这些桥的建造，提供了用加劲桁来减弱震动的经验。此后，美国建造的长跨吊桥，均用加劲梁来增大刚度，如1937年建成的旧金山金门桥（主孔长为1280米，边孔为344米，塔高为228米），以及同年建成的旧金山奥克兰海湾桥（主孔长为704米，边孔为354米，塔高为152米），都是采用加劲梁的吊桥。

1940年，美国建成的华盛顿州塔科玛海峡桥，桥的主跨为853米，边孔为335米，加劲梁高为2.74米，桥宽为11.9米。这座桥于同年11月7日，在风速仅为67.5公里/小时的情况下，中孔及边孔便相继被风吹垮。这一事件，促使人们研究空气动力学同桥梁稳定性的关系。

钢桥　美国密苏里州圣路易市密西西比河的伊兹桥，建于1867—1874年，是早期建造的公路铁路两用无铰钢桁拱桥，跨径为153＋158＋153米。这座桥架设时采用悬臂安装的新工艺，拱肋从墩两侧悬出，由墩上临时木排架的吊索拉住，逐节拼接，最后在跨中将两半拱连接。基础用气压沉箱下沉33米到岩石层。气压沉箱因没有安全措施，发生119起严重沉箱病，14人死亡。19世纪末弹性拱理论已逐步完善，促进了20世纪20—30年代修建较大跨钢拱桥，较著名的有：纽约的岳门桥，建成于1917年，跨径305米；纽约贝永桥，建成于1931年，跨径504米；澳大利亚悉尼港桥，建成于1932年，跨径503米。3座桥均为双铰钢桁拱。

19世纪中期出现了根据力学设计的悬臂梁。英国人根据中国西藏木悬臂桥式，提出锚跨、悬臂和悬跨三部分的组合设想，并于1882—1890年在英国爱丁堡福斯河口建造了铁路悬臂梁桥。这座桥共有6个悬臂，悬臂长为206米，悬跨长为107米，主跨长为519米。20世纪初期，悬臂梁桥曾风行一时，如1901—1909年美国建造的纽约昆斯堡桥，是一座中间锚跨为190米、悬臂为150和180米、无悬跨、由铰联结悬臂、主跨为300米和360米的悬臂梁桥。1900—1917年建造的加拿大魁北克桥也是悬臂钢桥。1933年建成的丹麦小海峡桥为五孔悬臂梁公路铁路两用桥，跨径为137.50＋165＋200＋165＋137.5米。

1896年比利时工程师菲伦代尔发明了空腹桁架桥。比利时曾经造了几座铆接和电焊的空腹桁架桥。

钢筋混凝土桥　1875—1877年，法国园艺家莫尼埃建造了一座人行钢筋混凝土桥，跨径16米，宽4米。1890年，德国不莱梅工业展览会上展出了一座跨径40米的人行钢筋混凝土拱桥。1898年，修建了沙泰尔罗钢筋混凝土拱桥。这座桥是三铰拱，跨径52米。1905年，瑞士建成塔瓦纳萨桥，跨径51米，是一座箱形三铰拱桥，矢高5.5米。1928年，英国在贝里克的罗亚尔特威德建成4孔钢筋混凝土拱桥，最大跨径为110米。1934年，瑞典建成跨径为181米、矢高为26.2米的特拉贝里拱桥；1943年又建成跨径为264米、矢高近40米的桑德拱桥。

桥梁基础施工，在18世纪开始应用井筒，英国在修威斯敏斯特拱桥时，木沉井浮运到桥址后，先用石料装载将其下沉，而后修基础及墩。1851年，英国在肯特郡的罗切斯特处修建梅德韦桥时，首次采用压缩空气沉箱。1855—1859年，在康沃尔郡的萨尔塔什修建罗亚尔艾伯特桥时，采用直径11米的锻铁筒，在筒下设压缩空气沉箱。1867年，美国建造伊兹河桥，也用压缩空气沉箱修建基础。压缩空气沉箱法施工，工人在压缩空气条件下工作，若工作时间长，或从压缩气箱中未经减压室骤然出来，或减压过快，易引起沉箱病。

1845年以后，蒸汽打桩机开始用于桥梁基础施工。

现代桥梁　20世纪30年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动的研究和空气动力学的研究，以及土力学的研究等获得了重大进展。从而，为节约桥梁建筑材料，减轻桥重，预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。现代桥梁按建桥材料可分为预应力钢筋混凝土桥、钢筋混凝土桥和钢桥。

预应力钢筋混凝土桥　1928年，法国弗雷西内工程师经过20年的研究，用高强钢丝和混凝土制成预应力钢筋混凝土。这种材料，克服了钢筋混凝土易产生裂纹的缺点，使桥梁可以用悬臂安装法、顶推法施工。随着高强钢丝和高强混凝土的不断发展，预应力钢筋混凝土桥的结构不断改进，跨度不断提高。

预应力钢筋混凝土桥有简支梁桥、连续梁桥、悬臂梁桥、拱桥、桁架桥、刚架桥、斜拉桥等桥型。简支梁桥的跨径多在50米以下。连续梁桥如1966年建成的法国奥莱隆桥，是一座预应力混凝土连续梁高架桥，共有26孔，每孔跨径为79米。1982年建成的美国休斯敦船槽桥，是一座中跨229米的预应力混凝土连续梁高架桥，用平衡悬臂法施工。悬臂梁桥如1964年联邦德国在柯布伦茨建成的本多夫桥，其主跨为209米；1976年建成的日本滨名桥，主跨240米；中国1980年完工的重庆长江桥，主跨174米。桁架桥如1960年建成的联邦德国芒法尔河谷桥，跨径为90＋108＋90米，是世界上第一座预应力混凝土桁架桥。1966年苏联建成一座预应力混凝土桁架式连续桥，跨径为106＋3×166＋106米，用浮运法施工。刚架桥如1957年建成的法国图卢兹的圣米歇尔桥，是一座1—60米、5—65米的预应力混凝土刚架桥；1974年建成的法国博诺姆桥，主跨径为186.25米，是目前最大跨径预应力混凝土刚架桥。预应力钢筋混凝土吊桥是将预应力梁中的预应力钢丝索作为悬索，并同加劲梁构成自锚式体系，1963年建成的比利时根特的梅勒尔贝克桥和玛丽亚凯克桥，主跨径分别为56米和100米，就是预应力钢筋混凝土吊桥。斜拉桥如1962年建成委内瑞拉的马拉开波湖桥。这座桥为5孔235米连续梁，由悬在A形塔的预应力斜拉索将悬臂梁吊起。斜拉桥的梁是悬在索形成的多弹性支承上，能减少梁高，且能提高桥的抗风和抗扭转震动性能，并可利用拉索安装主梁，有利于跨越大河，因而应用广泛。预应力混凝土斜拉桥如1971年利比亚建造的瓦迪库夫桥，主跨径282米；1978年美国建造的华盛顿州哥伦比亚河帕斯科－肯纳威克桥，主跨299米；1977年法国建造的塞纳河布罗东纳桥，主跨320米。中国已建成十多座预应力混凝土斜拉桥，其中1982年建成的山东济南黄河桥主跨为220米。

钢筋混凝土桥　二次世界大战以后，世界上修建了多座较大跨径的钢筋混凝土拱桥，如1963年通车的葡萄牙亚拉达拱桥，跨径为270米，矢高50米；1964年完工的澳大利亚悉尼港的格莱兹维尔桥，跨径305米。

中国1964年创造钢筋混凝土双曲拱桥。桥由拱肋和拱波组成，纵向和横向均有曲度，横向也用拱波形式。拱肋和拱波分段预制，因此可用轻型吊装设施安装。这样，在缺乏重型运输工具和重型吊装机具下，也可以修建较大跨径拱桥。第一座试验双曲拱桥，建于中国江苏无锡，跨径为9米。此后，1972年建成湖南长沙湘江大桥，是一座16孔双曲拱桥，大孔跨径为60米，小孔跨径为50米，总长1250米。

钢筋混凝土桁架拱桥是拱和桁架组合而成的结构，其用料少，重量轻，施工简易。

钢桥　二次世界大战后，随着强度高、韧性好、抗疲劳和耐腐蚀性能好的钢材的出现，以及用焊接平钢板和用角钢、板钢材等加劲所形成轻而高强的正交异性板桥面的出现，高强度螺栓的应用等，钢桥有很大发展。

钢板梁和箱形钢梁同混凝土相结合的桥型，以及把正交异性板桥面同箱形钢梁相结合的桥型，在大、中跨径的桥梁上广泛运用。1951年联邦德国建成的杜塞尔多夫至诺伊斯桥，是一座正交异性板桥面箱形梁，跨径206米。1957年联邦德国建成的杜塞尔多夫北桥，是座6孔72米钢板梁结交梁桥。1957年南斯拉夫建成的贝尔格莱德的萨瓦河桥，是一座钢板梁桥，跨径为75＋261＋75米，为倒U形梁。1973年法国建成的马蒂格斜腿刚架桥，主跨为300米。1972年意大利建成的斯法拉沙桥，跨径达376米，是目前世界上跨径最大的钢斜腿刚架桥。1966年美国完工的俄勒冈州阿斯托里亚桥，是一座连续钢桁架桥，跨径达376米。1966年日本建成的大门桥，是一座连续钢桁架桥，跨径达300米。1968年中国建成的南京长江桥，是一座公路铁路两用的连续钢桁架桥，正桥为128＋9×160＋128米，全桥长6公里。1972年日本建成的大阪港的港大桥为悬臂梁钢桥，桥长980米，由235米锚孔和162米悬臂、186米悬孔所组成。1964年美国建成的纽约维拉扎诺吊桥，主孔1298米，吊塔高210米。1966年英国建成的塞文吊桥，主孔985米。这座桥根据风洞试验，首次采用梭形正交异性板箱形加劲梁，梁高只有3.05米。1980年英国完工的恒比尔吊桥，主跨为1410米，也用梭形正交异性板箱形加劲梁，梁高只有3米。

20世纪60年代以后，钢斜拉桥发展起来。第一座钢斜拉桥是瑞典建成的斯特伦松德海峡桥，建于1956年，跨径为74.7＋182.6＋74.7米。这座桥的斜拉索在塔左右各两根，由钢筋混凝土板和焊接钢板梁组合作为纵梁。1959年联邦德国建成的科隆钢斜拉桥，主跨为334米；1971年英国建成的厄斯金钢斜拉桥，主跨305米；1975年法国建成的圣纳泽尔桥，主跨404米。这座桥的拉索采用密束布置，使节间长度减少，梁高减低，梁高仅3.38米。目前通过对钢斜拉桥抗风抗震性能的改进，其跨径正在逐渐增大。钢桥的基础多用大直径桩或薄壁井筒建造。