本站小編為你精心準(zhǔn)備了橋梁建筑材料應(yīng)用與發(fā)展研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫(xiě)作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1.引言

“橋”原本是一種高大的樹(shù)，因?yàn)閴蚋叽螅诚聛?lái)就夠長(zhǎng)放在河面，可以連著兩邊河岸，即獨(dú)木橋，這也是人類(lèi)最初對(duì)橋的認(rèn)知。人類(lèi)在原始時(shí)代，跨越水道和峽谷，是利用自然倒下來(lái)的樹(shù)木，自然形成的石梁或石拱，溪澗突出的石塊等。再到后來(lái)，逐漸出現(xiàn)了具有一定結(jié)構(gòu)形式的木橋、石橋、鐵橋、鋼橋等使用不同建筑材料的建造的橋梁。

2.古代建橋材料

在古代，木材是當(dāng)時(shí)最為廣泛的一種建筑材料。無(wú)論是在建房上還是在建橋上，木材都是不可或缺的。而且用木材來(lái)建橋，也是最簡(jiǎn)單的一種建橋方式。所以，木材在橋梁發(fā)展的最開(kāi)始，被人們大量的使用。木橋的優(yōu)點(diǎn)是可以就地取材，構(gòu)造簡(jiǎn)單，建造方便，小跨度多做成梁式橋，大跨度可做成桁架橋或拱橋，但是，木橋也有很多的缺點(diǎn)，那就是承載能力不足而且極容易腐壞和發(fā)生火災(zāi)。所以，雖然當(dāng)時(shí)建的木橋很多，但是并沒(méi)有被保留下來(lái)。

2.1木材

修建于北宋都城東京開(kāi)封府的虹橋構(gòu)造奇特，而我們現(xiàn)在只能在宋代名畫(huà)《清明上河圖》中一睹它的風(fēng)采。由于木橋的種種缺點(diǎn)，人們開(kāi)始追求新的材料來(lái)建橋，在當(dāng)時(shí)，除了木材，石材便是一種多且好的建橋材料。而石橋的主要建造形式便是石拱橋。據(jù)考證，中國(guó)早在東漢時(shí)期就出現(xiàn)石拱橋，在出土的東漢畫(huà)像磚上刻有拱橋圖形。中國(guó)古代石拱橋拱圈和墩一般都比較薄，比較輕巧，如建于公元816～819年的寶帶橋，后經(jīng)歷代多次重修，橋全長(zhǎng)317米，薄墩扁拱，結(jié)構(gòu)精巧[1]。

2.2石材

目前，世界上歷史最悠久且保存最完好的一座石拱橋就是我國(guó)河北的趙州橋。趙州橋始建于隋朝,由隋朝著名匠師李春建造，是世界上現(xiàn)存年代最久遠(yuǎn)、跨度最大、保存最完整的單孔敞肩石拱橋，歷1400多年而無(wú)恙。金明昌三年（1192年）建成位于今北京西南的盧溝橋，共11孔，跨徑從12.35米至13.42米不等，橋欄上配有栩栩如生的大小石獅485個(gè)；在《馬可•波羅游記》中它被形容為一座巨麗的石橋，后來(lái)外國(guó)人都稱(chēng)它為“馬可波羅橋”。直到公元19世紀(jì)，石頭和木材一直是最重要的橋梁建筑材料。隨著社會(huì)的發(fā)展，橋梁也得到了很大程度上的發(fā)展，無(wú)論是從形式上還是材料上。尤其是建橋材料的發(fā)展尤為明顯，開(kāi)始出現(xiàn)了鐵橋、鋼橋、鋼筋混凝土橋等。

3.近現(xiàn)代建橋材料

3.1鑄鐵與鍛鐵

鐵的出現(xiàn)，對(duì)于橋梁來(lái)說(shuō)，是一個(gè)重大的變革。相比起來(lái)，鐵橋在建造上相對(duì)于石橋要簡(jiǎn)單，而對(duì)于木橋而言，鐵橋的使用期限更長(zhǎng)，而且比較堅(jiān)固。鐵橋包括鑄鐵橋和鍛鐵橋。鑄鐵抗沖擊性能差，抗拉性能也低，易斷裂，并非良好的造橋材料，但適宜作拱橋建造材料。而鍛鐵抗拉性能雖然較鑄鐵好，但鍛鐵橋多作為吊橋，吊橋比較不穩(wěn)定，在上面行走橋容易晃動(dòng)。英國(guó)1779年在科爾布魯克代爾(Coalbrookdale)首次建成一座主跨約30.5米的鑄鐵肋拱橋，該橋曾使用170年，當(dāng)時(shí)人們將鑄鐵當(dāng)作一種可塑的石頭使用，其設(shè)計(jì)思路仍沿襲磚石結(jié)構(gòu)。

3.2鋼材

19世紀(jì)50年代以后，隨著鋼材煉制技術(shù)的發(fā)展，鋼材成為重要的建橋材料。鋼的抗拉強(qiáng)度大，抗沖擊性能好，而且鋼材可以做多種形式的橋梁，尤其是19世紀(jì)70年代出現(xiàn)鋼板和矩形軋制斷面鋼材，為橋梁的部件在廠內(nèi)組裝創(chuàng)造了條件，使鋼材應(yīng)用日益廣泛，現(xiàn)在的鋼橋多以桁架梁橋?yàn)橹?。位于美?guó)舊金山金門(mén)海峽之上的金門(mén)大橋（GoldenGateBridge）是一座鋼桁梁懸索橋，是世界著名的橋梁之一，橋身全長(zhǎng)1900多米，建造使用了10萬(wàn)多噸鋼材。

3.3混凝土與鋼筋混凝土

鋼材并非最理想的建橋材料，主要原因就是由于鋼材在空氣中容易被腐蝕，所以，從很大程度上減少了橋梁的壽命。人們開(kāi)始嘗試各種防腐方法，但都不盡理想。而混凝土的出現(xiàn)正好解決了這一個(gè)問(wèn)題，19世紀(jì)50年代，人們開(kāi)始采用在混凝土中放置鋼筋，混凝土與鋼筋線膨脹系數(shù)相當(dāng)，而且鋼筋全部包在弱堿性的混凝土中間，基本不會(huì)被銹蝕。鋼筋與混凝土一起使用，也解決了混凝土抗拉強(qiáng)度不高的缺陷。所以，鋼筋混凝土便成了建橋的常用材料。1900年前后鋼筋混凝土逐漸受到橋梁界重視,被用在拱橋和梁式橋中。鋼筋混凝土拱橋的跨度記錄不斷被刷新。在20年代初最大跨度為100米。其后有：1934年建成的瑞典斯德哥爾摩特蘭貝里（Traneberg）公路橋跨度178.4米；1939年建成的西班牙埃斯拉鐵路橋凈跨192.4米；1943年建成的瑞典桑德橋跨度264米。位于我國(guó)貴州省關(guān)嶺自治縣與晴隆縣交界處的滬昆高鐵北盤(pán)江特大橋，是世界最大跨度的鋼筋混凝土拱橋，全長(zhǎng)721.25米。另外，為了減輕自重、增大跨徑以及滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的橋梁的施工要求,各種高強(qiáng)度、高流動(dòng)度、良好泵送性能的預(yù)拌混凝土也應(yīng)運(yùn)而生。

3.4新型復(fù)合材料

隨著材料科學(xué)的發(fā)展，尤其是復(fù)合材料性能的不斷進(jìn)步，越來(lái)越多的橋梁開(kāi)始應(yīng)用復(fù)合材料制造核心部件。常用于橋梁的復(fù)合材料有FRP（FiberReinforcedPolymer/Plastic），又稱(chēng)纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料，現(xiàn)有CFRP（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）、GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)塑料）、AFRP（芳綸纖維增強(qiáng)塑料）等。CFRP是FRP材料中最有潛力的材料，其力學(xué)性能隨著碳纖維強(qiáng)度的增強(qiáng)及母體樹(shù)脂的高韌性化而增強(qiáng)，在橋梁工程中具有廣闊的應(yīng)用前景[2]。矮寨特大懸索橋位于湖南省湘西州吉首市矮寨鎮(zhèn)境內(nèi)，是國(guó)家重點(diǎn)規(guī)劃的8條高速公路之一，運(yùn)用碳纖維作為預(yù)應(yīng)力筋材。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP應(yīng)用于橋梁工程中具有眾多優(yōu)勢(shì)，如：自重輕，承載力高；可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，適合于工廠預(yù)制；抗腐蝕能力強(qiáng)；耐超載；易安裝，施工快捷，運(yùn)輸方便等。目前，F(xiàn)RP在新建橋梁中的應(yīng)用形式包括FRP橋索、FRP橋面板、FRP組合梁以及整體結(jié)構(gòu)中主受力構(gòu)件采用FRP型材等橋梁結(jié)構(gòu)型式。以國(guó)內(nèi)為例，F(xiàn)RP材料作為橋梁主體結(jié)構(gòu)，已應(yīng)用于主梁、斜拉索、主桁架等橋梁關(guān)鍵部位[3]。1982年，我國(guó)建成了世界上第一座FRP結(jié)構(gòu)公路橋--北京密云公路橋，該橋采用GFRP蜂窩板箱梁。日本與美國(guó)將FRP材料制造的筋或預(yù)應(yīng)力索應(yīng)用在鋼筋混凝土橋中。對(duì)于一些擁有較長(zhǎng)歷史的橋梁，出于保護(hù)目的，一般會(huì)在不改變橋梁結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上對(duì)橋面進(jìn)行翻修、加固甚至拓寬，這種情況下通常也會(huì)采用復(fù)合材料，例如瑞士在翻新沃州阿旺河上已有100年歷史的道路橋時(shí)，采用了思瑞安COLEVO橋架板，使得橋梁在具有較好的承載能力的同時(shí)，具有較低的密度。

4.結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)向輕型、超大跨度發(fā)展，對(duì)橋梁建筑材料的性能,包括耐久性、強(qiáng)度和質(zhì)量提出了更高的要求。各種高強(qiáng)混凝土、纖維增強(qiáng)材料及防護(hù)材料的研制為現(xiàn)代橋梁的研究和發(fā)展創(chuàng)造了條件。展望未來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)和建筑材料的發(fā)展，一批更大的越江跨海工程的建設(shè)，將會(huì)為世界橋梁創(chuàng)造更輝煌的成就。

【參考文獻(xiàn)】

[1]佚名.讀書(shū)筆記-從材料的發(fā)展簡(jiǎn)述橋梁的發(fā)展[DB/OL].百度.

[2]周宏偉.橋梁新型材料的發(fā)展[J].鐵道建筑.1998(1):17-19.

[3]湯洪雁，王秀艷.FRP復(fù)合材料在橋梁工程中的應(yīng)用與發(fā)展[J].城市道橋與防洪.2016（3）:182-184.

作者：邱蘭 單位：湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院