桥梁工程概论：跨越障碍的通道，覆盖高速铁路45%！

工程（engineering）是指应用科学知识和实践经验，制造出具备某种功能、满足人类需求的产品的科技与生产活动。土木工程是其分支之一。

土木工程（civil engineering）是以桥梁、隧道、道路、房屋等工程设施为研究对象的学科，是建造各类工程设施的科学技术的统称。所谓工程设施，指由若干构件组成并固定于地面，能为人们提供服务且能安全承受各种作用（荷载）的结构物。土木工程既指工程设施本身，也指与其相关的各种科技活动。

桥梁工程（bridge engineering）是土木工程的一个分支。“桥梁工程”一词通常有两层含义：一是指桥梁建筑的实体；二是指建造桥梁所需的科技知识，包括桥梁的应用基础理论，以及桥梁的规划、设计、施工、运营、管理和养护维修等专门技术知识。

桥梁（bridge）是供车辆（汽车、列车）和行人等跨越障碍（河流、山谷、海湾或其他线路等）的工程建筑物。从线路（公路、铁路或城市道路）的角度讲，桥梁就是线路在延伸至上述障碍时的跨越部分或连接部分。简而言之，桥梁就是跨越障碍的通道。“跨越”一词，突出表现出桥梁不同于其他土木建筑的结构特征。

桥梁的起源与人类社会的发展相伴随行。当原始人类尚不知如何造桥时，会利用自然界的物体，如天然倒下的树干（梁的雏形）、山体因受自然环境长期侵蚀而形成的拱状物（拱的雏形）、森林里攀缠悬挂的藤萝（索的雏形）等，来帮助他们跨越溪流、山涧和峡谷。这就是所谓的天生桥（natural bridge）。人类的生存需求、学习和创造能力，会逐渐促使他们在遇到溪流山涧时自己动手建造简陋的桥梁，例如汀步、圆木桥、踏板桥等。汀步（step-stone bridge）是指沿河道横向间断摆放的一连串石块，以便帮助人们在水流较小时踏石过河。将未经刨削加工的树干搭放在小溪两岸而成的桥，为圆木桥或独木桥（log bridge）。将稍长稍平坦的石板搁放在石堆上，就形成踏板桥（clapper bridge）。这些桥梁的共同特点是建桥材料不用加工，搭设简便，使用时间不长，统称为原始桥（primitive bridge）。

到人类已能够聚族而居、拥有简单生产劳动工具的时候，桥梁也得到发展。根据距今约6800～6300年的陕西西安半坡村新石器时代遗址的考古发现，在居住区四周有用于防御的宽7～8m、深5～6m 的大围沟，当时的居民已能用树木搭设房屋，想必也可以搭设方便进出围沟的通道（木梁桥）。在公元前4000年左右，阿尔卑斯地区的史前湖上桩屋，大量采用木桩结构。同一时期，生活在两河流域的苏美尔人开始采用泥砖建造墓穴、宫殿和庙宇等，创造出叠涩拱（corbel arch，指用砖石层层堆叠延伸合拢形成的拱状物），其逐渐演变成今天大家熟知的拱形结构。由此可以合理地推断，大约在公元前4000年前后，人类就具备了建造简陋的木桥、石桥和拱形结构的能力。(www.xing528.com)

以木、石等作为建桥材料，古代桥梁经历了几千年漫长的发展过程。从中国远古时代的浮桥到古巴比伦的石墩木梁桥，从中国古代的“溜索”到古罗马的石拱桥，从欧洲文艺复兴时期的廊桥到18世纪的铁桥，人类创造出了丰富多彩的桥梁遗产。

19世纪中期后，钢材和混凝土可大量生产，结构分析和设计方法为工程界所掌握，桥梁工程开始进入现代工业的行列。100多年的现代桥梁史，就是伴随着历史的演进和社会的进步而逐渐发展起来的。纵观历史，可以认为，每当一个国家或地区的经济及基础设施建设发展迅猛，每当陆地交通运输工具和运输方式发生重大变化（例如，从步行、马车发展到火车、汽车，从常规公路、铁路发展到高速公路、高速铁路），每当工程材料（从木、石到钢材、混凝土）产生重大进步，就对桥梁在载重、跨度、运营等方面提出了新的要求，由此推动了桥梁工程的技术进步。桥梁发展到今天，其基本类型虽仍是梁桥、拱桥和悬索桥，但设计建造更加先进合理，建筑材料更加坚固耐用，结构形式更加丰富多彩，使用功能更加完备齐全。

在当今社会中，大力发展交通运输事业，建立四通八达的公路、铁路交通网，对促进交流、发展经济、提高国力，具有非常重要的意义。在公路、铁路线路中，桥梁以及涵洞（culvert）是其重要组成部分。从技术上讲，重要的特大跨度桥梁通常会集中体现出一个国家在土木工程设计建造、建筑材料和制造工艺等方面的水平。从数量上讲，一条线路中桥涵的长度通常要占到线路总长度的5%～10%（视线路所在地区而变，对山区线路或高速线路，这一比值会更高。例如，我国已建的高速铁路中，桥梁延长约占线路总长的45%）。从建筑学上讲，桥梁不仅仅是满足跨越通行这一实用功能要求的工程结构物，还常作为建筑实体长久地存在于社会生活之中。那些工程宏大、雄伟壮观的大桥，往往成为一座城市的标志和骄傲；那些造型别致、建筑精良的中小桥梁，往往成为人们日常生活中必不可少的通道和景观。桥梁发展到21世纪，已成为跨越承载的工程结构，开放公共的大众建筑，造型多样的人工景观，沟通交流的社会纽带。

我国幅员辽阔，大小山脉纵横，江河湖泊众多。截至2019年，我国已建成的公路桥梁超过87.83万座、延长达到6.06万千米。随着国家经济建设的进一步发展，仍需要大力加强包括公路、铁路和城市道路在内的基础设施建设，需要新建和管理养护大量的公路、铁路和城市桥梁。