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9阿尔伯特运河上断裂的钢桥:传奇中的奥秘

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:1938—1940年,伴随着阵阵巨响,比利时在阿尔贝特运河上建造的约30座全焊空腹桁架桥梁中有3座连续倒塌。但是比利时阿尔贝特运河上的桥梁接二连三地断裂又怎么解释呢?其实,这些桥梁的断裂是由于设计人员未考虑桥梁当时的使用环境、设计不合理以及维护工艺不当而导致的。因此,在低温下工作的钢结构,特别是受动力载荷作用时,钢材应具有低温冲击韧度的合格保证,以提高钢结构抗低温脆断的能力。

9阿尔伯特运河上断裂的钢桥:传奇中的奥秘

1938—1940年,伴随着阵阵巨响,比利时在阿尔贝特运河上建造的约30座全焊空腹桁架桥梁中有3座连续倒塌。这引发了人们无尽的猜想,为何材料优质、技术先进、设计合理的大型桥梁会接二连三地出现事故呢?在当时有限的科技条件下,人们把目光投向了外星人的传说,大自然的鬼斧神工好像也传递着某种信息,似乎只有外星人才能建造出这些坚固的天然桥梁(见图9-1和图9-2),但这终究经不起科学的推敲。

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图9-1 浙江天台山的石梁飞瀑

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图9-2 江西贵溪拱桥

自然界受到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。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,开始时只是将一根木料置于小河两边的岸上,或在氏族聚居群周围的壕沟上搭起一些独木桥(桥之所以始称“梁”,也许是这种橫梁而过的原因),或在窄而浅的溪流中用石块垫起鳞次栉比且略高出水面的石蹬,构成一种简陋的“跳墩子”石梁桥(后代园林中多仿此原始桥式,称“汀步桥”“踏步桥”),如图9-3所示。

这些“独木桥”“跳墩子桥”便是人类建造的最原始的桥梁形式。随着社会生产力的发展,科技的进步,人类才建造出形式各异的跨空桥梁,举例如下:

坐落在河北省赵县汶河上的赵州桥,如图9-4所示。该桥建于隋代大业年间(公元605—618年),距今已有约1400年的历史,由著名匠师李春设计和建造,是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。

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图9-3 “跳墩子”石梁桥

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图9-4 赵州桥

阿维尼翁桥,于公元1178—1188年在法国建成,是跨径达34m的尖拱桥,如图9-5所示。大桥长900多米,有22个拱孔,是欧洲中世纪建筑的杰作。(www.xing528.com)

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图9-5 阿维尼翁桥

世界著名的金门大桥(见图9-6),是近代桥梁工程的一项奇迹,被认为是美国旧金山的象征。大桥雄峙于美国加利福尼亚宽1900多米的金门海峡之上,历时4年,耗掉十万多吨钢材建成。

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图9-6 金门大桥

杭州湾跨海大桥(见图9-7),是一座橫跨中国杭州湾海域的跨海大桥。它北起浙江嘉兴海盐郑家埭,南至宁波慈溪水路湾,全长36km,是目前世界上最长的跨海大桥,比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11km,已经成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥的候选世界纪录。

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图9-7 杭州湾跨海大桥

桥梁的发展是人类科技进步的结晶,与传说中的外星人毫无关系。但是比利时阿尔贝特运河上的桥梁接二连三地断裂又怎么解释呢?其实,这些桥梁的断裂是由于设计人员未考虑桥梁当时的使用环境、设计不合理以及维护工艺不当而导致的。

众所周知,温度对钢材的性能有显著影响。当温度在0℃以上时,随温度升高,钢材的强度及弹性模量均有变化,一般是强度降低,塑性增大;当温度在0℃以下,随温度降低,钢材强度略有提高,而塑性和韧性降低,脆性增大,尤其是当温度下降到某一温度区间时,钢材的冲击韧度急剧下降,出现低温脆断。

因此,在低温下工作的钢结构,特别是受动力载荷作用时,钢材应具有低温冲击韧度的合格保证,以提高钢结构抗低温脆断的能力。

总而言之,桥梁安全性、耐久性的提高是当今桥梁技术进步的重要标志之一。面对不断提高的车速及日益增加的荷载,桥梁的安全性可谓是与人性命攸关,试问谁敢忽略材料的重要性呢?

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