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CERNET第24届学术年会
选择字体:    中国科学报    发布时间:2013-02-22

王梦恕:义昌大桥简支梁结构是导致垮塌关键

  为了避免主梁受雨水侵蚀,并对车辆载荷进行分布,还要在上面铺设桥面铺装层、防水层。

  尽管简支梁桥的结构尺寸易于设计成系列化,标准化,有利于组织大规模预制生产,但是简支梁桥的先天不足导致公路桥垮塌时有发生。

  在王梦恕看来,我国早期简支梁结构的公路桥应加快改造,全部改造成坚固的连续梁结构。

  至于悬索桥和斜拉索桥,王梦恕也建议不要推广。悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。

  由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可达1500米,远超过钢制箱梁桥的150米。悬索桥可以造得比较高,容许船在下面通过,在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩,因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。悬索桥还比较灵活,因此它适合大风和地震区的需要。

  但悬索桥除了有刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动等缺点外,悬索的寿命也是软肋。因为钢索非常容易生锈,寿命只有10年,到期后要全部拆掉,更换钢索,工程相当浩大。可以说悬索桥和斜拉索桥都不具备百年桥梁所应有的结构。目前我国铁路已不允许使用悬索桥。

  新材料有待时间验证

  目前,随着科技发展,一些新技术也在桥梁建造中开始应用。

  尼尔桥位于美国缅因州南部,车辆在上面呼啸而过。这座小桥有两个车道宽,10.4米长,横跨一条小溪。黑色的沥青和光滑的护栏能够看出这座桥还比较新。但是,真正让这座小桥独树一帜的是它的构造。

  它的桥梁不是由钢或混凝土构成,而是由23条碳和玻璃纤维织物的拱形结构组成。这些直径约30厘米的管子,通过膨胀、弯曲成适当的形状再用塑料树脂进行硬化,并排安装以后用混凝土进行填充,就像是意式通心粉一样。最后铺上桥板和压实的土壤,拱形结构就能支撑标准的砂和沥青路面了。

  纤维强化塑料最初是用于冲浪板和游艇,最近在飞机机翼和其他组件中得到使用,在20世纪80年代,纤维强化塑料首次使用到桥梁的建设。土木工程师被它们强度高、重量轻,耐腐蚀的良好特性所吸引。

  使用纤维强化塑料材料主要作用是构成混凝土的框架结构。管子能保护混凝土不受除冰化学品的侵蚀,从而降低维护的成本,并且更轻的重量允许更高的车辆负载。

  但在王梦恕看来,玻璃纤维代替钢管虽然节省了建造成本,但是,桥梁的强度和寿命都会降低。

  从目前来看,在桥梁建造上,论强度和寿命,还没有一种材料能够代替钢。

  由于桥梁的安全性、适用性、耐久性、施工要求和维护要求方面的结构需求,桥梁结构与其它建筑结构相比具有不可重复、荷载复杂、使用环境极端、使用期限长、制约因素多、体量较大等特点。因此,新材料、新工艺的应用面临挑战。

  但相信会有一天,新材料、新工艺将打造更坚固的桥梁,让人类跨越更大的天堑,到达更远的地方。

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