1.道路工程
道路通常是指为陆地交通运输服务,通行各种机动车、人畜力车、驮骑牲畜及行人的各种路的统称。道路伴随人类活动而产生,又促进社会的进步和发展,是历史文明的象征、科学进步的标志。
(1)道路的发展。原始的道路是由人践踏而形成的小径。以后要求有更好的道路,取土填坑,架木过溪,以利通行。当人类由原始农业到驯养牲畜后,逐渐利用牛、马、骆驼等乘骑或驮运,因而出现驮运道。车轮的发明使陆地运输进入马车交通时代。巴比伦、埃及、中国、印度、希腊、罗马等文明古国,为了军事和商旅的需要,道路工程都有辉煌的成就。古波斯大道、欧洲琥珀大道、中国秦代栈道和驰道,已有数千年历史。横贯亚洲的丝绸之路,对东西方文化交流起到巨大作用,中国古代发明也从此传播世界。中国历来重视道路的规划、修建和养护。古代道路工程有卓越创造,秦筑驰道,汉唐通西域,各国商旅兴盛。18世纪中叶,现代道路工程开始在欧洲兴起。1747年第一所桥路学校在巴黎建立。法国P.特雷萨盖、英国T.特尔福德和J.L.马克当等工程师提出新的路面结构理论和实践,奠定了现代道路工程的基础。1883~1885年德国G.W.戴姆勒、C.F.本茨发明了汽车,开创了以汽车交通为主的现代道路工程新时代。1931~1942年德国建成高速公路网,为汽车交通提供了安全、迅速、经济、舒适的行车条件。
(2)道路的分类。我国道路工程按服务范围及其在国家道路网中所处的地位和作用分为:
①国道(全国性公路),包括高速公路和主要干线。
②省道(区域性公路)。
③县、乡道(地方性公路)。
④城市道路。
前三种统称公路,按年平均昼夜汽车交通量及使用任务、性质,又可划分为五个技术等级。不同等级的公路用不同的技术指标体现。这些指标主要有计算车速、行车道数及宽度、路基宽度、最小平曲线半径、最大纵坡、视距、路面等级、桥涵设计荷载等。
2.桥梁工程
桥梁是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物,是道路的组成部分。从工程技术的角度来看,桥梁发展经历了古代、近代和现代三个时期。
(1)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(树桥),自然形成的石梁(石梁桥)或石拱(石拱桥),溪涧突出的石块,谷岸生长的藤萝等。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)。如图1-2所示。(www.xing528.com)
图1-2 古代桥梁
(2)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。
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。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。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。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。如图1-3所示。
图1-3 近代桥梁
(3)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,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。
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。中国1980年完工的重庆长江桥,主跨174米就是公路预应力混凝土T型刚构桥(见图1-4)。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的斯特伦松德海峡桥,建于1956年,跨径为(74.7+182.6+74.7)m。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。
图1-4 重庆长江桥
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