桥梁工程的发展趋向

桥梁工程的发展趋向
人类对陆地交通的不断需求、科学与技术的不断进步，是桥梁工程得以发展的强大动力。

20世纪后期，通过对结构形式、工程材料、设计理论、施工装备、制造工艺等的不断研究与创新，桥梁工程取得了长足的进步。

纵观中外桥梁在最近几十年的发展情况，可以预见桥梁工程未来的发展趋向，具体可大致概括为以下5个方面。

1、桥跨结构继续向大跨发展在具有一定承载能力的条件下，跨越能力仍然是目前反映桥梁技术水平的主要指标。

为避免修建或少建深水桥墩，加大通航能力，悬索桥、斜拉桥等桥式的跨度记录会一再被打破。

2、桥梁设计理论与旧桥评估理论会获得更大的进步桥梁设计理论是近代桥梁工程的基石。

随着桥跨的增加、建桥环境的变化（如海洋环境）、结构体系的多样化与复杂性，桥梁的设计会面临许多新的课题和难题，需要人们适应桥梁发展的要求，开展设计理论研究，并不断完善设计规范。

自20世纪70年代以来，国际上开始逐步采用以结构可靠性理论为基础、以分项系数表达的概率极限状态设计法。

与过去采用的容许应力设计和破坏强度设计等方法相比，极限状态设计理论更趋晚上和合理。

自20世纪80年代起，一些工业发达国家，桥梁工程的重点已逐步转移到养护维修、鉴定评估和加固改造方面。

在公路桥梁方面，美、英、加拿大等国家先后颁布了基于结构可靠性理论评估规范。

开展旧桥评估的理论研究和实践，一方面对准确评估桥梁的承载能力。

尽量避免加固替换的高额费用和延长桥梁的使用寿命具有明显的技术意义和经济意义，另一方面可针对旧桥暴露出来的问题完善桥梁设计的理论和方法，今后的设计规范也将基于全寿命设计思想，是桥梁构件具备可检性、可换性、可修性、可控性等特征。

3、建桥材料向高强、轻质、多功能方向发展材料科学的进步是推动桥梁工程发展的重要动力之一。

现代桥梁向大跨度发展的趋势对建桥材料提出了高强、轻质和多功能的强烈要求。

高强钢的抗拉强度国外已达到800～900MPa、国内也达550～600MPa。

预应力钢筋向大直径、高强度、低松弛、耐腐蚀、与混凝土黏结力高、拼接便利的方向发展。

国外高强钢筋的最大直径约为Φ44mm、抗拉强度为1350MPa，国内的最大直径为Φ28mm、抗拉强度为900MPa。

为适应斜拉桥斜索和悬索桥主缆的需要，美、德、英、日等国开发出了Φ4～9mm的高强度锌钢丝，其强度为1550～2000MPa。

高强混凝土具有强度高、抗冲击性能好、耐久性强等优点，将其应用于桥梁结构，即可减小梁高，又能减轻梁体自重而增大跨度，目前，我国已采用C80级混凝土、国外已制成C200级混凝土。

轻质材料的应用对减轻结构重力，增加桥梁跨越能力有明显作用，目前轻质混凝土（密度在1.6～2.0t/m³）在国外桥梁上时有应用。

目前还只用于航天工业的高强度铝合金、碳纤维强化复合材料等也得到桥梁工程界的重视。

抗腐蚀性能好、结构表面不需油漆的耐候钢（weathering steel）将逐步得到应用。

高性能钢（high performance steel）的种类及其应用逐步增加，它不仅保持了较高的强度，而且在材料的抗腐蚀和耐候性能、可焊性、抗脆断和疲劳性能等方面都比传统钢材有明显的提高和改善。

按热力控制加工生产的高质量、高强度的厚钢板（该钢材在40～100mm厚度内不需要降低标准设计强度）；能大幅度减轻焊接时的预热作业的抗裂钢、抗层裂钢、变厚度钢、波纹钢板（用于结合桥梁的腹板）、树脂复合型减振钢板等都会在桥梁工程中一显身手。

4、信息技术与桥梁钢材的结合会更加紧密随着信息技术和智能材料的广泛应用，桥梁结构会变得更有灵性，其设计、施工和管理也将更为科学合理。

在桥梁规划和设计方面可通过快速仿真分析进行优化设计并逼真地演示桥梁的功能，为决策提供有利的依据。

在桥梁制造方面可采用智能化制造系统加工结构构件，通过遥控技术进行施工控制和管理，通过GPS技术和测量机器人进行定位与测量，通过机器人进行结构整体安装或复杂环境下的施工。

在桥梁健康监测和管理方面可综合应用计算机技术（网络及数据库、图像图形技术）、现代测绘技术、人工智能技术、传感器技术及现代数学（计算数学、有限元分析）等多学科知识建立桥梁设计、施工及养护维修的科学评价系统（包括施工控制、运营状态监测、损伤诊断及评估，预警和养护对策等），并实时掌握桥梁的健康状况。

5、桥梁的艺术性会得到日益重视桥梁作为建筑实体除为社会大众提供使用功能外，还具有艺术价值。

历史上，许多著名的桥梁建筑以其宏大的气势和造型为人们带来美感并成为城市或地区的象征。

桥梁作为可定量计算分析的设计产品，一直是工程师独占的领域。

随着传统设计学科间的交叉，会有更多的建筑师、艺术家、景观和环境方面的专家参与到桥梁设计中来，多学科专家的设计合作会把桥梁技术问题（比如材料、结构、施工）与美学、造型和景观密切联系起来，从而共同创造出即安全适用、又魅力无穷的桥。

“安全、适用、经济、美观”是桥梁建设的永恒目标，随着人类文明的进步、科学发展水平的提高，“安全、适用、经济、美观”的目标会不断地得到深化和提高。