书城科普青少年应该知道的桥
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第7章 桥梁百科及环境保护—知识篇

1.我国的十大名桥

经过漫长的历史时间的检验及其形态结构和建筑风格上的勘测,我国有10座异常著名的大桥,铸就了我国桥梁界的辉煌。

(1)五亭桥:位于江苏扬州瘦西湖内,桥基由12条大青石砌成,桥身为拱圈形。由3种不同的圈洞联合,共有5孔,孔孔相通,桥上置有五亭,而且亭与亭之间又以廊相连。若瘦西湖是位美丽少女,而五亭桥则是她的衣襟佩带。

(2)铁索桥:位于四川省泸定县的城西大渡河上,以9根铁链铺以木板构成,左右两侧各安两根铁链当扶手,铁链粗如碗口,每根长150米左右,重约1吨。用铁索构建的一座奇迹之桥。

(3)玉带桥:此桥位于北京颐和园内,全桥用汉白玉石建成,拱圈为蛋形,两侧雕刻精美的栏板和望柱,通体洁白、线条流畅。远望犹如一条玉带点缀在碧波粼粼的昆明湖上,被游客赞为“海上仙岛”。

(4)风雨桥:坐落在广西三江县的程阳村边的林溪河上,全桥为石墩木面瓦顶结合而成。桥上建有5座宝塔形状的楼亭,可避风雨。整座桥无一铁钉,全用桁槽衔接,它斜穿直套、纵横交错,十分精致牢固。不但利于交通,也是地方景观之一。

(5)安平桥:位于福建省晋江县的安海镇,建于宋代,当地人俗称“五里桥”。桥面由7条大石板铺成,桥头有5层6角砖砌成的宝塔一座,此桥为古代跨度最大的梁式石桥,有“天下无此长桥”的美称。

(6)赵州桥:位于河北省的赵县城南交河上,为一座空腹式的单孔圆弧石拱桥,桥面宽10米,两边42块的桥栏板上,都有精刻的龙兽浮雕,是中国最古老的石拱桥。

(7)广济桥:俗称湘子桥,位于广东省潮州的东门外,是我国古代一座集交通集市于一体的综合桥,也是世界上第一座可开关的活动式石桥,自古有“一里长桥一里市”之称,是座闹市之桥。

(8)卢沟桥:坐落在北京广安门西南约10千米之处,该桥因跨越在卢沟河上(今永定河)因而得名卢沟桥。全桥均用白石建成,两边石栏雕柱各140根,石柱头上雕有蹲伏形态各异石狮子485只。其狮数之谜至今无人能解。

(9)十字桥:位于山西省太原市西南约15千米的晋祠内。桥梁为十字形,建于鱼沼之上,又名鱼沼飞梁。全桥由立于沼中的34根铁青八角石支撑,柱顶又有柏木斗拱与纵、横梁连接,上铺十字桥面,两侧有汉白玉石栏杆。形比颐和园中的汉白玉雕的走廊。

(10)五音桥:位于河北省东陵顺治帝孝陵神道,此桥两侧装有方解石栏板126块,敲击时能发出叮叮咚咚的悦耳音乐,包罗我国古代声乐中宫、商、角、征、羽5音,所以称此为“五音桥”,堪称世界奇迹。

2.立交桥有几种类型及开车时的通行方法

中国是世界上立交桥较多的国家,首都北京更是立交桥的汇集之处,立交桥为缓解交通压力发挥很大作用,那么立交桥怎样分类呢?

一般来说,立交桥有以下3种:

(1)单纯式立交桥:单纯式立交桥是立交桥中最简单的一种。这种立交桥主要用于高架道路与一般道路的立体交叉,铁路与一般道路的立体交叉,其通行方法极其简单,各自在自己的道路上行驶。

(2)简易式立交桥:简易式立交桥主要是设置在城内交通要道上。主要形式有十字型立体交叉、Y型立体交叉和T型立体交叉。其通行方法为:干线上的主交通流走上跨道或下穿道,左右转弯的车辆仍在平面交叉改变运动方向。

(3)互通式立交桥:互通式立交桥主要有以下三大类:

①三枝交叉互通式立交桥,包括喇叭型互通式立交桥和定向型互通式立交桥。

②四枝交叉互通式立交桥,包括菱形互通式立交桥、不完全的苜蓿叶型互通式立交桥。完全的苜蓿叶型互通式立交桥和定向型互通式立交桥。

③多枝交叉的互通式立交桥。

3.我国现代最著名的桥梁专家是谁?

茅以升出生南京,小的时候曾经历一次家乡端午节龙舟大赛中桥塌事件,伤亡人数具多,他深感痛心,下决心做一个桥梁的建设专家,通过努力,果然成为著名桥梁专家,为我国桥梁建设做出巨大贡献。

茅以升是我国现代史上当之无愧的桥梁专家,1896年1月9日出生于江苏省丹徒县(今镇江市)。茅以升出生不久,全家迁居南京。6岁读私塾,7岁就读于1903年在南京创办的国内第一所新型小学,1905年入江南商业学堂,1911年考入唐山路矿学堂。1912年孙中山先生在唐山路矿学堂讲演时,指出开矿山、修铁路的重要性,坚定了茅以升走“科学救国”、“工程建国”的道路,他从此更加奋发读书,把建设祖国视为己任。每次考试,成绩都是全班第一,5年各科总平均92.5分,为该学堂历史上所罕见。1916年茅以升通过了美国康奈尔大学研究生入学考试,其成绩之优秀,使该校教授们大为惊讶和赞叹。一年后的毕业典礼上校长当场宣布:今后凡是唐山工业专门学校的研究生一律免试注册,茅以升为母校在国外争得极大声誉。1917年,获硕士学位。经导师贾柯贝介绍,在匹兹堡桥梁公司实习,同时又利用业余时间到卡利基理工学院夜校攻读工学博士学位。1919年成为该校首名工学博士。博士论文《桥梁桁架次应力》的创见被称为“茅式定律”,并荣获康奈尔大学优秀研究生“斐蒂士”金质研究奖章。1979年应邀访问卡利基-梅隆大学母校时,校长授予他“卓越校友”奖章,以表彰他对世界工程技术方面做出的贡献。

1921年,茅以升从国外毅然回到祖国怀抱。30年代,茅以升在钱塘江大桥工程技术上的成就曾令国外同行对中国的桥梁建筑工程师刮目相看。50年代,在武汉长江大桥建设过程中,茅以升担任由中外专家组成的技术顾问委员会的主任委员,解决了武汉长江大桥建设中的14个难题。1959年,在首都“十大建筑”的建设中,茅以升担任人民大会堂结构审查组组长,为这个历史性的重大建筑贡献了自己的技术、经验和智慧。他是中国现代桥梁工程学的重要奠基人。他主持设计的钱塘江大桥,是我国第一座由中国人自己设计建造的铁路、公路两用桥。

茅以升不但是我国著名的桥梁专家,他还是教育家、社会活动家。作为一名教育家,茅以升在教育界工作的20余年中当过5所学校的教授、两个大学的校长、两个学院的院长。他积极倡导科普教育,撰写了《桥话》、《中国石拱桥》等大量的科普文章。

茅以升主持钱塘江大桥工程

20世纪30年代,正在兴建中的浙赣铁路要与沪杭铁路衔接,需在钱塘江上架设一座大桥。1934年,时任钱塘江大桥桥工处处长的茅以升,受命开始主持这第一座由中国人自己修建的钢铁大桥工程。之前,在中国的大川大河上,虽已有一些大桥,但都是外国人造的:济南黄河大桥是德国人修的,蚌埠淮河大桥是美国人修的,哈尔滨松花江大桥是俄国人修的……可以想象,茅以升担负着一项前所未有的重任,他要用自己的智慧来证明中国人有能力建造现代化大桥。

至1937年,大桥快要竣工之际,上海“八一三”战争爆发了!钱塘江大桥还未交付使用就先经受了抗日战火的洗礼。茅以升说,在“八一三”的第二天,即8月14日就有3架日军飞机来工地轰炸,当时他正在6号桥墩水下30千米的沉箱里和几个工程师及监工员商量问题,忽然沉箱里电灯全灭,一片黑暗,原来因日军飞机轰炸,工地关闭了所有的电灯。这次日机轰炸是江、浙一带的第一次。

集两年半心血建成的大桥,铁路刚刚通车,就要自己亲手去炸毁它,这真是一件痛心的事情,茅以升经历着一生中最痛苦的时刻。同工程技术人员商量和慎重考虑后,最后订下了炸桥方案。

当天晚上,所有的炸药就都安放到了南岸第二个桥墩内和五孔钢梁的杆件上,100多根引线,从一个个引爆点连接到南岸的一所房子里,只等一声命令,就把大桥的五孔一墩全部炸毁。

12月22日,日军进攻武康,窥伺富阳,杭州危在旦夕了。钱江大桥上南渡的行人更多,固不必说,而铁路方面,上海和南京之间已不能通车,钱江大桥成了撤退的唯一通道,据当时的铁路局估计,22日这一天有300多台机车和超过2000节客货车通过大桥。

第二天,1937年12月23日,日军开始攻打杭州,当天下午1点多钟,茅以升终于接到命令:炸桥。下午3点,炸桥的准备工作全部就绪。他站在桥头看着桥上黑压压涌过来的难民,心头涌起对日寇无比的愤怒。傍晚5时,日军骑兵扬起的尘烟已然隐隐可见,茅以升命令关闭大桥,禁止通行,实施爆破!

随着一声巨响,这条1453米的卧江长龙被从6处截断。这座历经了925天夜以继日的紧张施工,耗资160万美元的现代化大桥,仅仅存在了89天。

大桥炸毁的这一天晚上,茅以升在书桌前写下了八个字:“抗战必胜,此桥必复”;并赋诗一首,“斗地风云突变色,炸桥挥泪断通途,五行缺火真来火,不复原桥不丈夫。”

抗日战争胜利了,茅以升又受命组织修复大桥,1948年3月,全部修复工程结束,钱塘江大桥又重新飞跨在钱塘江的波涛之上。

至此,茅以升主持的钱江大桥工程,前后14年,经历了建桥、炸桥、修桥3个时期,这是古今中外建桥史上从未有先例的事情。

4.在“5.12”汶川大地震救灾中用得最多的桥

2008年“5·12”大地震为我国四川汶川地区造成巨大的破坏和损失,在回复和重建家园中,桥的设计是重要工程之一,那么,在建设交通方程用得那种形式的桥最多呢?

在震惊中外的我国汶川大地震中用得最多的桥是贝雷桥。贝雷桥相对是一个比较专业的概念,1938年由英国工程师唐纳德·西·贝雷发明。这种桥以高强钢材制成轻便的标准化桁架单元构件及横梁、纵梁、桥面板、桥座及连接件等组成,用专用的安装设备可就地迅速拼装成适用于各种跨径、荷载的桁架梁桥。在第二次世界大战中,曾被大量用于欧洲及远东战场,抢修桥梁或架设临时便桥。因其构造简单快捷而流行。战后,贝雷桥经过改进转为民用。美国的改进型定名为阿克罗格构式桥。中国公路部门采用16Mn钢材设计并定名为装配式公路钢桥,一套器材可架设9、12、15……60、63米跨径的单行道桥梁,这种桥梁构件也大量用作施工支架或塔架。

贝雷桥,一般又称为装配式钢桥,很多地方把这两种称呼混用,很多网站就直接把钢桥与贝雷桥都放在标题栏上,但严格来说,钢桥≠贝雷桥,钢桥包含贝雷桥,只有装配式钢桥=贝雷桥。钢桥是用制造材质来进行定义的,贝雷桥的主要特点是模块化,相对来说,装配式钢桥这个词比较接近贝雷桥的本义,也可以说是从另一种意义上解释了什么是贝雷桥。

早期的贝雷桥主要应用于军事上,即军用钢桥,现在贝雷桥除了作为战备钢桥外,已经广泛应用于抢险救灾、建筑工程、危桥加固等方面了,比如我国“5.12”大地震发生以后,就有大量的贝雷桥用于抢险救灾。

5.在战争中军用浮桥怎样保护与破坏?

在战争中,很容易看到水上交战的场面,而水上交战时一般利用的便是浮桥,而军用浮桥与普通浮桥有什么异同呢?

军用浮桥是浮桥的一种,浮桥的构造和架设,一般是用几十或几百只船艇(或木筏、竹筏、皮筏)代替桥墩,横排于河中,以船身作桥墩,上铺梁板作桥面。桥与河岸之间用挑板(古称栰板)、栈桥等连接,以适应河水的涨落。舟船或者系固于由棕、麻、竹、铁制成的缆索上,或者用铁锚、铜锚、石锚固定于江底及两岸,或者索锚兼用。浮桥要适应江河水位起落,随时可以调节,正如宋代大诗人苏东坡描写惠州东新桥诗中所写:“机牙任信缩,涨落随高低。”

军用浮桥作为一种军事交通工具,敌方要破坏它,自己要保卫它。中国古代史上关于浮桥的破坏与保卫有几次经典的战役。古代军用浮桥多用木船组成,因此毁桥的一方常用火攻,东汉江关浮桥就是一例。抵御火攻的办法很多,有在桥面铺沙,舟中蓄水的,有在浮桥上游或上风方向设置铁索等障碍物的,也有用战船阻截敌方火攻船只的。南北朝时,西魏与东魏交战,西魏的纵火船从上游顺流而下来烧东魏的浮桥。东魏用装有长锁链和钩钉的小船上百艘阻截,将纵火船钉牢锁住拖向岸边,使浮桥安然无恙。唐朝史思明叛乱,唐名将李光弼和他战于河阳。史思明采用火攻来焚毁唐军战区中的浮桥,唐军事先用大木、长竿、铁叉等组成拦截工事,待史思明纵火船靠近浮桥时,将纵火船统统叉住,使之不能前进,很快自焚,保卫了浮桥。破坏浮桥也有用潜水凿船方法的,如南宋初年,金兵南犯,筑浮桥于淮河上,运兵渡河;宋兵挑选了一批善于潜水的战士,潜游到浮桥船底,将船凿沉,破坏了金兵的浮桥和原定的渡河作战计划。此外用陆军强攻破坏对方浮桥的战例,也比较常见。可见,关于军用浮桥的应用,中国古代就已经比较发达和普遍了。

6.21世纪世界桥梁发展趋势及环境保护

综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程,还有杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。在世界上,正在建设的著名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥、希腊里海安蒂雷翁桥;已获批准修建的意大利与西西里岛之间的墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,估计造价45亿美元。在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡也提出了一个修建大跨度悬索桥的方案。大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展。

新材料的开发和应用方面将获得巨大发展,新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。在设计阶段采用高度发展的计算机,计算机作为辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。

新世纪桥梁建设将更加重视桥梁美学及环境保护,桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

在20世纪桥梁工程大发展的基础上,描绘21世纪的宏伟蓝图,桥梁建设技术将有更大、更新的发展。