鋼筋混凝土發(fā)展前景

1、我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展極為迅速 , 在改革開(kāi)放 20 年的時(shí)間里我國(guó)發(fā)展極為迅猛 , 從 新材料、新技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用 , 到工程結(jié)構(gòu)的建造 , 取得了驚人的巨 大成就 , 創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)新的紀(jì)錄。有的已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平 , 或已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn) 行列 , 有的甚至?xí)壕宇I(lǐng)先地位?；炷两Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大 , 無(wú)論從地上或地下 , 乃至海洋, 工程構(gòu)筑物很 多用混凝土建造 , 因?yàn)樗哪途眯院湍突鹦远驾^鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)越。甚至有建議太空站也可 采用在月球上燒制水泥和煉鋼 , 在此制作預(yù)制構(gòu)件運(yùn)至太空裝配 , 較在地球上用航天飛機(jī) 往返（達(dá)45 次 ） 運(yùn)輸鋼構(gòu)件為經(jīng)濟(jì)。新加坡每年 8

2、月份召開(kāi)一次 Our World in Concrete St ruct ures 學(xué)術(shù)會(huì)議 , 1999 年8月 24 26 日召開(kāi)第 24 次會(huì)議 , 論題為 “21st Cent ury Concrete & St ructures ”。但無(wú)可否認(rèn) , 鋼結(jié)構(gòu)自重較輕 , 施工速度較快。我國(guó)鋼產(chǎn)量已連續(xù) 3 年超過(guò)億噸。 在某些情況下 , 筆者認(rèn)為經(jīng)各方面比較 , 有的可能以采用鋼結(jié)構(gòu)為宜 , 包括采用勁 性鋼筋混 凝土結(jié)構(gòu) 如所周知 , 混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段 , 現(xiàn)已進(jìn)入第四階段 1 。根據(jù)學(xué)習(xí) ,從較多方面考慮 , 對(duì)這一階段的特征作出新的描述并結(jié)合最近工程資料 ,

3、從材料、工 藝、施工、高層建筑、橋梁和大壩以及特種結(jié)構(gòu)予以簡(jiǎn)要舉例說(shuō)明。1 新階段特征新階段的特征是 :進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)化體系如大模板現(xiàn)澆和大板體系。高層建筑結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展 , 如 框桁體系和外伸結(jié)構(gòu)的采用 。在設(shè)計(jì)中引入概率方法。由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及 , 在結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域內(nèi)引起深刻 的改革和革命。專(zhuān)家系統(tǒng)的采用 ; 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和繪圖 (CAD , CA G) 的程序化 , 包 括結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析圖形的描繪 , 因而改進(jìn)了設(shè)計(jì)方法和提高設(shè)計(jì)質(zhì)量 , 也減輕了設(shè)計(jì)工 作量 , 提高了人的工作效率。優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工的實(shí)際廣泛應(yīng)用 , 節(jié)約了建設(shè)投資。 振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和擬動(dòng)力試驗(yàn)以及風(fēng)洞試驗(yàn)較普通地開(kāi)展。

4、建筑和橋梁結(jié)構(gòu)的主、 被 動(dòng)抗震控制的實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)大大減少了試驗(yàn)工作量 , 節(jié)約了大量人 力和 物力 有限元法的廣泛應(yīng)用和計(jì)算模式研究的開(kāi)展 , 以及其他數(shù)值計(jì)算方法的創(chuàng)立和 發(fā)展。 結(jié)構(gòu)機(jī)理包括破壞機(jī)理研究的加強(qiáng) ; 對(duì)復(fù)合應(yīng)力的研究并結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出各 種強(qiáng)度理論。因而產(chǎn)生了 “近代混凝土力學(xué) ”這一學(xué)科分支 , 并將逐步得到發(fā)展和完善。 工程結(jié)構(gòu)的 “移植 ” , 如將橋梁中的斜拉結(jié)構(gòu)應(yīng)用于房屋建筑 ; 及至創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu) 形式 , 如創(chuàng)造出雙拱架結(jié)構(gòu)和桁式組合拱橋等 ; 以及各學(xué)科間的相互滲透 , 如將有 限元法應(yīng)用于混凝土的微觀研究。工程材料微觀研究的開(kāi)展與加強(qiáng) , 為材料

5、強(qiáng)度和性能的不斷提高創(chuàng)造了條件 , 新 材料、新工藝和新施工方法的研究和開(kāi)發(fā)。 模糊數(shù)學(xué)在抗震設(shè)計(jì)中的應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)壽命的研究?！艾F(xiàn)代三力學(xué) ” （這是筆者這樣稱(chēng)謂的 ） 即“斷裂力學(xué)”、“損傷力學(xué) ”和“微觀力 學(xué)”3 , 4 對(duì)混凝土的應(yīng)用?；炷两Y(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍在多方面的拓寬 , 其尺度不斷向高、長(zhǎng)、大方向發(fā)展。 下面僅就材料、施工、高層建筑、橋梁、大壩和特種結(jié)構(gòu)進(jìn)行些具體介紹。2 新材料、新工藝和新施工方法的研究和應(yīng)用高強(qiáng)混凝土應(yīng)以工程特性來(lái)劃分 , 而不應(yīng)以時(shí)間的推移而改變。 目前認(rèn)為 C50 以 的混凝土為高強(qiáng)度 , C100 以上則為超高強(qiáng)混凝土。70 年后期 , 丹麥率先采用摻

6、微硅粉 （micro2silica f ume , 我國(guó)習(xí)稱(chēng)硅粉 ） 制作高 強(qiáng)混凝土。至 80 年代中期可制成 C200 以上的混凝土。原先認(rèn)為硅粉是惰性材料 , 在 混凝土內(nèi)僅起填充作用 （使混凝土密度增大而達(dá)到提高強(qiáng)度的作用 , 因?yàn)榛炷翉?qiáng)度近 似地與其密度成比例 ） , 后來(lái)研究表明硅粉也有一定的活性。密筋混凝土組合材料（compact rein2forced composite） 的強(qiáng)度可達(dá) C400 , 因配筋率高達(dá) 10 % , 甚至更高 , 其容重達(dá) 40kN/m3 , 則強(qiáng)度與容重比 達(dá) 10000m , 而一般軟鋼在 40005000m 。顯然這項(xiàng)比 率愈高愈好 ; 就這

7、點(diǎn)而言 , 密筋混凝土是優(yōu)于普通鋼 , 對(duì)降低自重是有效的 , 而鋼板焊接 受焊縫的制約, 是受到限制的 （80 年代國(guó)際上只能焊到 300mm 厚鋼板） , 而密筋混凝土 的厚度則不受限制。所以筆者基于對(duì) “輕質(zhì)高強(qiáng) ”作廣義理解 , 似應(yīng)以 為指標(biāo)。國(guó)內(nèi)也已 進(jìn)行過(guò)密筋混凝土的試驗(yàn)研究 5 。 我校博士研究生在其學(xué)位論文中制成強(qiáng)度為 369MPa 的纖維加強(qiáng)水泥基材料6 。因?yàn)楦邚?qiáng)度混凝土都具有良好的工程特性 , 故往往將高強(qiáng)度與高性能混凝土通用。實(shí) 際高性能 混凝土的強(qiáng)度有時(shí)并不高。日本在混凝土中摻大劑量的粉煤灰和礦渣粉（二者的摻量往往各高于水泥用量 ） 。這種混凝土的流動(dòng)性極好 , 不

8、能用坍落度衡量而以流動(dòng)直徑 來(lái)量測(cè)。它不需振搗而可在模板內(nèi)自流動(dòng)填實(shí) , 結(jié)硬后密實(shí)地好 , 而耐久性亦高。 因?yàn)楣璺蹆r(jià)格高 ,我國(guó)發(fā)展高強(qiáng)度混凝土的途徑可能采用雙摻技術(shù) ,即摻部分硅粉 和部分粉煤灰 （歐州也有這樣做的 ） 。1993 年法國(guó) Bouygues Corporation 研制成活性粉末混凝土 （ recactive powder con2crete , RPC7 ,8 ） 。這種混凝土為水泥基材料 ,系由水泥、硅粉、細(xì)砂、石英粉、 高效塑化劑等組份組成,其質(zhì)量配合比 ,例如第一次制作的為 1 :0. 325 :1. 43 :0. 3 :0. 027 加, 水（0. 28 - 0

9、. 26）和鋼纖維 （0. 2） ,這一配比可制成一種非常密實(shí)的混凝土 ,在凝結(jié)前和凝結(jié)期間 （通 常在拌和后 6 - 12h） 8 加壓,其強(qiáng)度可達(dá) 200MPa （在 90 熱水中養(yǎng)護(hù) 3天） 300MPa （在 tmax = 90 的低壓蒸汽中養(yǎng)護(hù) ） 。達(dá)到這一強(qiáng)度水平是由于 8 : 去除粗骨料 ,改進(jìn)了配合料的勻質(zhì)性 ;仔細(xì)選擇各種粉狀物的粒徑 ,顆粒尺寸在 0. 1m 到 1mm 之間 ,改善了顆粒材料的堆積密度 ; 在凝結(jié)前和凝結(jié)期間對(duì)混凝土的加壓 ,消除夾雜在混凝土中的空氣和大部 分伴隨水化反應(yīng)引起的化學(xué)收縮 ; 凝結(jié)后通過(guò)熱處理 ,改變了生成的水化物的性質(zhì) ; 由 于材料的脆

10、性 ,需摻入細(xì)而短的鋼纖維 (直徑 0. 150. 2mm , 長(zhǎng) 12 13mm) 改善了材料的延 性。當(dāng)活性粉末混凝土采用干熱 (400 ) 時(shí)抗壓強(qiáng)度可達(dá)到 800MPa 7 。 當(dāng)活性粉末混凝土除抗壓強(qiáng)度高之外 ,還具有一系列優(yōu)點(diǎn) :對(duì) RPC200和 RPC800 , 其抗折強(qiáng)度可分別達(dá) 60 和 140MPa ,斷裂能可達(dá) 40000 和 2000J . m - 2 , 彈性模量 達(dá) 60 和 75GPa ;對(duì)正?；炷?、高性能混凝土和活性粉末混凝土的對(duì)比試驗(yàn)表明 :氯離子擴(kuò)散順 次為1. 1、0. 6和0. 02 ×10 - 12m2 . s - 1 ; 碳化深度為 1

11、0 、2和 0mm ;凍融剝落為 > 1000 ,900 和 7g. cm - 2 ;磨耗系數(shù)為 4. 0、2. 8和1. 38 。對(duì)強(qiáng)度這樣高的混凝土 ,暫尚未定名 ,是否可將 C300 以上混凝土姑名之為 “特高強(qiáng) / 特 高性能混凝土 ?”。高強(qiáng)度混凝土的應(yīng)力 應(yīng)變曲線如圖 1 所示 ,達(dá)應(yīng)力峰值時(shí)相應(yīng)應(yīng)變 0 隨強(qiáng)度的提 高而增大 ,這和文獻(xiàn) 9 中介紹的結(jié)論是一致的。左邊為普通強(qiáng)度混凝土截面面積為 10. 35m2 和混凝土體積為 0. 67m3 / m2 面 板面積 , 而用RPC 則分別為 3. 55m2 和 0. 23m3 / m2 , 可見(jiàn)節(jié)約材料很多。 為了在實(shí)踐中建

12、造 RPC 結(jié)構(gòu), 在加拿大攝布魯克 （ Sherbrooke , 東南部城市 , 與 美國(guó)相鄰近） 考慮修建一座 60m 長(zhǎng)雙梁（梁截面積為 200 ×300mm2 ） 預(yù)制 RPC 實(shí) 驗(yàn)性三輪摩托和人行橋。結(jié)構(gòu)的縱向預(yù)應(yīng)力是用兩梁間延伸的索完成的 , 在板內(nèi)還設(shè)置 一些單根后張鋼絞線以保證荷截的適當(dāng)分布。橋全寬 4. 2m , 板厚 40mm7 。80 年代國(guó)外采用碳纖維亂向摻入混凝土內(nèi)以加強(qiáng)混凝土。 80 年代早期在伊拉克 首次大規(guī)模用碳纖維加強(qiáng)輕混凝土 （比重為 1. 0 , 蒸壓養(yǎng)護(hù)） 建造紀(jì)念館圓頂和預(yù)制 用瓦罩面的板材10 。1973 年起美國(guó)在用離心法生產(chǎn)電桿時(shí) ,

13、 鋼纖維不是與混凝土拌和在一起而是由 一種計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化機(jī)器噴射在混凝土層里 , 不用振搗而纖維的分布具有一定 的方向性(與構(gòu)件軸成 ±20°角) 1 。鋼纖維是向直徑細(xì)和長(zhǎng)度短的方向發(fā)展 , 因直徑粗為 了錨固, 必需有足夠長(zhǎng)度 , 這不利于混凝土的拌和。 80 年代初長(zhǎng)度很多為 50mm , 后 來(lái)都在20mm 以內(nèi) , 荷蘭生產(chǎn)的鋼纖維有長(zhǎng) 6mm , 直徑為 0. 15mm 的, 因直徑細(xì) , 為 了防止可 能銹蝕鍍了一層銅。 國(guó)內(nèi)外都采用塑料纖維或玻璃絲亂向摻入混凝土以加強(qiáng)混凝土 , 因它們不致像 鋼筋那 樣在侵蝕性環(huán)境中容易銹蝕 , 但它們又必需能抵抗混凝土

14、的堿性侵蝕 , 如對(duì)玻璃 絲需采用 耐堿玻璃制成或采用低堿的礬士水泥混凝土 (價(jià)格較高 ) 。80 年代國(guó)外已采用經(jīng)過(guò)催化的乙烯醚樹(shù)脂浴 (catalyzed vinyle ester resin bat h) 將 玻璃絲制成塑料筋 (fiberglass reinforced plastic reinforcing bar , FRP) 以代替鋼筋 , 已 在化學(xué)和廢水處理廠、 海堤、浮船塢以及水下結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用。 此外這種筋優(yōu)越 的絕緣性 質(zhì)使它們可用于那些結(jié)構(gòu)中 , 在此電荷磁場(chǎng)將對(duì)鋼筋引起有害的影響 , 例如變電 所電阻器 座、機(jī)場(chǎng)跑道、醫(yī)院和實(shí)驗(yàn)室等。但 FRP 筋將不適合用于可能遭

15、受高溫大火的 場(chǎng)合。雖 然現(xiàn)代化塑料在 - 68 + 107 ( - 90 + 225 °F) 范圍內(nèi)具有優(yōu)越的溫度穩(wěn)定 性 , 當(dāng)溫度超過(guò) 204 (400°F) , FRP 筋抗彎強(qiáng)度顯著降低。因此在建筑和橋梁中應(yīng)用時(shí) 溫度效應(yīng)要求特殊考慮 , 但如在基礎(chǔ)、擋墻、鉆墩和斜坡面板、路面和人行道等中應(yīng)用是 非常有生命力的。實(shí)際 FRP 筋在這些應(yīng)用中具有明顯超過(guò)鋼筋的優(yōu)點(diǎn) , 因?yàn)楫?dāng)混凝土是對(duì) 著土壤澆筑時(shí) , 這種筋的優(yōu)越抗腐蝕性能較鋼筋在混凝土中保護(hù)層厚度獲得顯著降低。 此外 , 上述多種類(lèi)型結(jié)構(gòu)并不經(jīng)受大的彎曲撓度 , 因此 FRP 筋低的抗彎剛度和其它構(gòu)件 不同而不

16、是一項(xiàng)重要的因素。在制造過(guò)程中 , 略為扭轉(zhuǎn)的玻璃絲絞線是通過(guò)催化乙烯 (基) 醚樹(shù)脂浴引出的 , 然后仔細(xì)校直并通過(guò)一加熱鋼模拉出使除去多余的樹(shù)脂而制造出所 需要的直徑, 最后筋的組成大致分 30 %熱固的( t hermoset ting) 樹(shù)脂和 70 %玻璃絲。一條 玻璃絲沿筋纏繞成螺旋形以造成最后刻痕表面而提供混凝土對(duì) “鋼筋 ”的握固強(qiáng)度 , 這和 溫度高低有關(guān) , 對(duì)各個(gè)制造者提供的 “鋼筋”材料有明顯變化 , 而沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力 應(yīng)變 圖。但 是典型的受拉應(yīng)力 應(yīng)變圖幾乎到破壞點(diǎn)都為線性的?？估瓘?qiáng)度大約為 690 1100MPa ,高于一般鋼筋的強(qiáng)度 , 但抗拉彈性模量在 407

17、0MPa , 這明顯低于鋼的。雖然 FRP 筋強(qiáng)度高于普通鋼筋 , 但它不能在很多場(chǎng)合下代替鋼筋 , 因其受拉彈性模量?jī)H為鋼筋 的 1/ 4 。除強(qiáng)度外低的彈性模量將影響撓度和裂縫寬度參數(shù) 11 。高強(qiáng) FRP 筋在混凝土 中適當(dāng)?shù)腻^固也需特別注意 12 。.此外國(guó)外還采用芳綸纖維 (aramid fiber) 和碳纖維筋 (AFRP 和 CFRP rods) , 一 項(xiàng)試驗(yàn)表明 <5. 7 筋的極限強(qiáng)度分別為 3000MPa 和 2250MPa ,彈性模量則分別 為 125 130GPa 和 121GPa ,這些值是按有效的纖維截面確定的 12 。在日本、德國(guó)等 國(guó)家用這些加強(qiáng)塑料筋作

18、預(yù)應(yīng)力筋已建造不少橋梁。 1996 年在日本茨城用 AFRP 作預(yù)應(yīng)力筋建 造了一座長(zhǎng)度為 54. 5m 的懸索橋 13 ,14 。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋可以是有單護(hù)套和雙護(hù)套的。圖 3示 V T CMM 體系V T 德 文Vorspann Technik ,預(yù)應(yīng)力技術(shù) ;CMM表示 Compact Multi Mono , 緊密的多根 和單根(鋼絞線) 15 。我國(guó)也已較普遍采 用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)。國(guó)外在橋梁中較為廣泛地采用預(yù)應(yīng)力體 外配筋,國(guó)內(nèi)在房屋和橋梁中亦已采用 14 。 預(yù)彎預(yù)應(yīng)力梁是采用工字鋼在無(wú)應(yīng)力 狀態(tài)下制成向上彎的構(gòu)件 ,然后橫向加載 壓使平直 ,再澆筑混凝土 ,待混凝土結(jié)硬后 卸載

19、,受預(yù)應(yīng)力的工字鋼將回彈使梁底受 壓 ,達(dá)到預(yù)應(yīng)力效果。我國(guó) 80 年代中期在橋 梁工程中即曾采用過(guò)這一工藝 1 。90 年代 初重慶交通學(xué)院提出對(duì)鋼筋混凝土梁分兩 次施工 ,首先將梁中預(yù)應(yīng)力鋼筋兩端澆入 梁端混凝土內(nèi) ,然后用千斤頂在兩點(diǎn)橫向 張拉使其彎折至設(shè)計(jì)位置而后將其澆入混 凝土內(nèi),結(jié)硬后放張 ,張拉的預(yù)應(yīng)力筋回彈 使梁產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。該工藝降低對(duì)張拉設(shè)備 的要求。這一新設(shè)想可行性研究通過(guò)鑒定 ,接 著進(jìn)行了 30m 跨的預(yù)彎梁的試驗(yàn)研究 16 。原 T 形 （實(shí)為工形 ,但下翼緣寬度較小 ） 梁的 截面尺寸及后澆混凝土如圖 4 所示,圖中設(shè) 置在梁腹板兩側(cè)、將橫向張拉的 24<S1

20、5 預(yù) 應(yīng)力鋼絞線是未張拉前的位置 （這時(shí)鋼絞線為平直的 ,一般 （自） 錨固在第一階段澆 筑的梁兩端的混凝土內(nèi) ） ,橫向張拉后被“壓”至下面 , 即設(shè)計(jì)受力的位置。梁下6<S15 鋼絞線為非預(yù)應(yīng)力的 ,第一次澆筑在 混凝土梁內(nèi)。試驗(yàn)表明這樣構(gòu)造的預(yù)彎梁 能滿足設(shè)計(jì)要求。這一 30m 跨預(yù)彎梁應(yīng)用于紅槽房 7 孔30m 跨的公路橋 ,橋?qū)?14. 25m ,采用 7 榀梁組成。片。經(jīng)比較僅材料費(fèi)用 ,每榀梁節(jié)約 2158 元。此外榮經(jīng)大橋 （6 孔、16. 8m 跨） 的擴(kuò)寬工程中還采用了預(yù)彎箱梁 16 。 對(duì)鋼結(jié)構(gòu) ,在施工中現(xiàn)在國(guó)內(nèi)也較普遍地采用整體提升就位的方法。在裝配式結(jié) 構(gòu)中

21、, 構(gòu)件是采用吊裝的 ,但限于起重設(shè)備的起重量 ,吊裝構(gòu)件的尺寸往往不能太大。我 國(guó)曾采用 頂升和提升的方法將尺寸大的扁殼提升和頂就位。此外我國(guó)還廣泛采用升板結(jié) 構(gòu)。工業(yè)化建房方法無(wú)疑是發(fā)展的方向。 60 年代國(guó)外 （主要在羅馬尼亞 ） 曾采用盒子 式結(jié)構(gòu),即將一個(gè)房間制成有四方墻壁和頂板的結(jié)構(gòu) ,整體吊裝。這樣將構(gòu)成雙墻 ,顯得笨 重,以后不再采用。但 70 年代丹麥采用的盒子結(jié)構(gòu) ,厚度則很薄 ,如墻厚僅 50mm17 。北 歐還采用倒 L 形 構(gòu)件構(gòu)成樓板和一方墻 ,而美國(guó) Anderson 體系 ,除四方墻外 ,樓板則根據(jù)需要為四面、三面 或二面挑出以構(gòu)成另一房間的樓板部分 ;這時(shí)將沒(méi)

22、有雙墻 1 。 國(guó)外采用大起重量高塔吊 , 80 年代后期起重能力已達(dá) 250000kNm , 高度達(dá) 140m（圖 6） 18 。 中小型預(yù)制橋梁 ,自整個(gè)吊裝。圖 7 示我 國(guó)鐵道建筑科研院設(shè)計(jì)、紫荊關(guān)橋梁廠制造 的我國(guó)新一代 140 型鐵路架橋機(jī)在京九復(fù)線 架設(shè) 32m 預(yù)應(yīng)力混凝土工形梁的情景 ,它具 有空中自動(dòng)對(duì)梁系統(tǒng) ,可直接自動(dòng)進(jìn)行橋 梁對(duì)位 ,減少了導(dǎo)鏈移梁工序 ,即減輕了架橋 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,又提高 50 %工效19 。 對(duì)大型橋梁 ,國(guó)外也有采用整體吊裝的 , 如丹麥大海帶橋西橋連續(xù)箱梁 ,每跨 110m ,共 6 聯(lián) ,每聯(lián) 1100m , 采用設(shè)計(jì)能力為 73000k

23、N 的 浮吊1 ,在海上預(yù)應(yīng)力混凝土吊裝就位 ,每根 梁重 57300kN 。浮吊是在船上設(shè)置 4 臺(tái)起重機(jī) 構(gòu)成。梁的連續(xù)接頭設(shè)在跨中 ,因此處剪力 小。 1624m 東橋鋼箱梁懸索橋引橋原設(shè)計(jì)方 案之一為 124m 跨的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁 ,每根重 64000kN , 后改為 193m 跨的鋼箱梁 ,故沒(méi)有 采用這樣大的浮吊。該橋主跨橋塔高 254m ,是目前世界上最高的混凝土橋塔 (日本明石海 峽橋塔高 287. 2m ,為鋼結(jié)構(gòu) ) 。3 高層建筑由于城市的發(fā)展 ,用地緊張 ,在“黃金地段 ”,不得不建造高層建筑 ,因此高層建筑越來(lái) 越高。美國(guó)高層建筑與都市居住小區(qū)理事會(huì) (由 IABS

24、E、ASCE 等 9 大國(guó)際學(xué)術(shù)組織 組成 ) 于1986 年公布的世界最高 100 幢高層建筑最低為 207m ;1991 年公布的最低為 218m ,而 1997 年公布的則為 227m20 ;1986 年公布的美國(guó)占 78 幢,這次則剩 59 幢20 。美國(guó) 高層建筑發(fā)展滯后的原因之一可能是經(jīng)濟(jì)效益差 , 前些年的統(tǒng)計(jì)表明高層建筑虧損居多 , 如 Sears 塔樓每年虧損 4000 萬(wàn)美元。文獻(xiàn) 20列出的世界 100 幢最高的高層建筑中我國(guó)大陸 ( 3) 、香港( 3) 和臺(tái)灣 (2) 共有 8 幢。據(jù) 1996 年底統(tǒng)計(jì) , 我國(guó)大陸建成的 20 層及以上的高層在 8000 幢以上

25、14 。 目前我國(guó)已建成的金茂大廈 (圖8) , 高420. 5m 為鋼和鋼筋混凝土混合結(jié)構(gòu) , 居 世界高層建筑的第 3 位。世界前 10 位如圖 9 所示。圖 9 世界最高的 10 幢高層建筑 我國(guó)將建成的深圳格賽廣場(chǎng)大廈 (圖 10) , 高 291. 6m , 采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu) , 是 世界 上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu) 21 。圖 8 金茂大廈圖 10 深圳格賽廣場(chǎng)大廈圖 11 香港中環(huán)廣場(chǎng)大廈在 1997 年的上述統(tǒng)計(jì)中 , 將馬來(lái)西亞石油雙塔作為 2 幢, 這樣金茂大廈將居 第 4 位。在 3 次統(tǒng)計(jì)中紐約世貿(mào)中心亦作為 2 幢。如將石油雙塔樓作為一幢 , 則第 10 位為美

26、國(guó)芝加哥印第安納標(biāo)準(zhǔn)石油辦公樓 (Amoco Build2ing) , 1973 年建成, 高 346m , 鋼結(jié)構(gòu)。在文獻(xiàn) 20 中石油雙塔為用混合材料建造。 該塔樓采用混凝土內(nèi)芯 (墻) / 混凝 土圓筒體系 , 即承側(cè)力結(jié)構(gòu)為用混凝土建筑 , 故一般認(rèn)為系混凝土結(jié)構(gòu) , 而樓面(板梁體系 ) 采用鋼結(jié) 構(gòu)?，F(xiàn)將前 10 位混凝土結(jié)構(gòu) 20 臚列如下 :1. 馬來(lái)西亞石油雙塔樓 , 高 452m ; 2. 香港中環(huán)廣場(chǎng)大廈 (1992) (圖 11) , 高 374m22 ; 3. 廣州中天廣場(chǎng)大廈 (1997) ,高 322m ; 4. 曼谷 Baiyoke 塔樓 I I (1997)

27、,高320m ; 5. 芝加哥雙咨詢大樓 (1990) , 高 303m ; 6. 平壤柳京飯店 (Ryugyong Hotel ,1995) ,高 300m ; 7. 芝加哥 311 南威克旅游中心 (1990) ,高 293m ; 8. 美國(guó)夏洛特 國(guó)家銀行合作中心 (1992) ,高 265m ; 9. 阿特蘭大 Sun Trust Plaza (1992) ,高 265m ; 10.芝加哥水塔廣場(chǎng)大廈 （1976） , 高 262m 。4 橋4. 1 拱橋我國(guó)已建成跨度 100m 及以上的石拱橋 10 座, 它們都屬世界紀(jì)錄 , 因?yàn)樵澜?紀(jì)錄為德國(guó)1903 年建成的Plauen 和

28、Syratal 橋, 跨長(zhǎng)為90m23 。跨度為 120m 的 湖南烏巢河雙肋石拱橋已列入 1996 年吉尼斯世界紀(jì)錄大全 p . 9624 。在建的太原河 南焦作高速公路上的石拱橋跨度已達(dá) 146m ?？梢?jiàn)我國(guó)石拱橋建設(shè)屢創(chuàng)輝煌。1990 年我國(guó)建成的宜賓金沙江鋼筋混凝土拱橋 , 跨度為 240m , 是中承式拱橋 世界紀(jì)錄。這一紀(jì)錄為 1996 年建成的廣西邕寧邕江橋 （圖 12） 所突破 , 其跨度為 312m23 , 25 ,是用鋼管混凝土作骨架澆成混凝土箱形截面的 , 鋼管不外露 , 因此視為勁性鋼筋 混凝土。圖 12 邕寧邕江橋圖 13 318 國(guó)道四川萬(wàn)縣橋1997 年建成的 3

29、18 國(guó)道上的四川萬(wàn)縣橋 （圖 13） , 也是用鋼管混凝土作骨架澆成室單箱截面的 , 為上承式拱橋 26 , 它超過(guò) 1980 年建成的原南斯拉夫第二大 城、現(xiàn)克羅地亞首都薩格列布附近跨度為 390m 的 KR KI I 號(hào)橋（鄰接的 中間有一小島 I 號(hào)橋跨度為 244m） 而躍居世界第一 1 , 23 。1995 年建成的貴州江界河橋 ,跨度為 330m , 是我國(guó)工程師們創(chuàng)造的一種新型橋桁式組合拱橋 27 。當(dāng)支座能承受負(fù)彎矩時(shí) ,將拱鉸移至跨中距支座 a 的適當(dāng)位 置處,在拱中間形成兩鉸 ,拱跨度減小為 l22a ,該橋 a 取 84m ,即中間拱跨度為 162m ,中間 74m 為

30、實(shí)腹段。自可大大節(jié)約。該橋是采用預(yù)制構(gòu)件建造 , 由支座向跨中逐步安裝 , 中間鉸 采用雙豎桿在上部斷開(kāi)構(gòu)成。橋的上、下弦為三室單箱截面 , 豎桿及斜桿都為兩個(gè)分離 箱構(gòu)成。對(duì)上弦和斜桿均施加預(yù)應(yīng)力 270 。圖 14 示已建成的江界河橋。因?yàn)閲?guó)外無(wú) 這種橋型 , 它自屬世界紀(jì)錄。1997 年建成的廣西三岸邕江橋 （圖 15） 31 , 32 為鋼管混凝土桁式中承式拱橋 , 其中鋼管為暴露在外的 , 跨度為 270m 。它是世界上跨度最大的鋼管混凝土拱橋。 可以認(rèn)為我國(guó)混凝土拱橋建設(shè)暫居世界領(lǐng)先地位。圖 14 330m 江界河桁式組合橋圖 15 三岸邕江橋4. 2 剛架橋 我國(guó)虎門(mén)大橋系由東引

31、橋、主橋 （跨度為 880m 懸索橋 ） 、中引橋、輔航道橋和 西引橋組成, 其中輔航道橋跨度達(dá) 270m , 為兩座單橋組成 , 都為單室單箱預(yù)應(yīng)力混凝土 連續(xù)剛構(gòu)橋（圖 16） 30 ,33 ,34 , 行車(chē)道寬 14. 25m ,于 1997年 7 月建成通車(chē) , 它跨長(zhǎng)超過(guò)跨度同為260m 的澳大利亞門(mén)道橋和挪威的 Varodd 橋而成為預(yù)應(yīng)力混凝土剛構(gòu)橋的世界紀(jì) 錄。 1999 年 11 月挪威建成兩座剛構(gòu)橋 ,它 們是 Stolmasundet （ 在 Austevoll 島） 和 Raf t sundet 橋35 ,36 （ 在 Lofoten 島） （Sundet 在挪文中為海

32、峽 , 它們分別稱(chēng) Stoma 和 Raf t 海峽 橋 ） ,跨度分別為 301m 和 298m , 這時(shí)輔航道 橋退居第三。圖 17 示建設(shè)中的Stolma 海峽橋, 圖 18和圖 19 分別示該橋的 縱立面和橫截面。橋墩 柱為空心截面 ,縱橫向尺寸 （外包） 為5000 ×8200mm 。在 Selbj<rm 一側(cè)壁厚分別 為 1050 和700mm 。在 Stoma 一側(cè)為了提供沿橋軸向以必要的 柔度, 橫向壁厚采用 700mm , 而縱向采用 200300mm 與承重壁用 20mm 寬的縫分開(kāi)。懸臂自重約相當(dāng)于在柱處剪力的 90 % , 因此優(yōu)化自重很重要 , 為此在

33、跨度中間182m 內(nèi)采用LC60 級(jí)輕混凝土 , 而橋的其余部分采用 C65 混凝土。圖 20 示建成的、主跨為 298m的 Raf t 海峽橋 ,其立面和截面分別示于圖 21 和圖 22。橋的大部分采用 C65 混凝土,但由于跨度不等 ,在 298m 跨中 224m 范圍內(nèi)采用 輕混凝土 LC60。橋墩采用 C45 混凝土。4. 3 斜拉橋 如所周知 , 1993 年 1 月建成通車(chē)的上海楊浦組合 （混 凝土面板與鋼加勁大梁共同工作 ） 斜拉橋 , 在主跨跨度為856m 的法國(guó)諾曼第橋 （主跨為鋼箱形截面 ,側(cè)跨為預(yù)應(yīng)力 混凝土箱梁 , 兩邊各伸入主跨內(nèi) 116m 而構(gòu)成混合型斜拉 橋 1

34、） , 于 1995 年 1 月 18 日通車(chē)前 , 楊浦橋?yàn)樾崩瓨蚴澜?紀(jì)錄。日本 890m 跨的 Tatara 橋（鋼） 于 1999 年建成后 ,它 又將退于第二位。1996 年我國(guó)建成的重慶長(zhǎng)江二橋 , 為預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋 , 主跨 444m , 居世界第 2 位 （僅次于主跨為 530m 的挪威 Skarnsundet 橋,即 Skarn 海峽橋 ） 。在建的武漢軍 山預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋跨度為 480m 。最近我國(guó)在福州附近建成的 三縣洲預(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)塔單索面 （所謂單索面 , 實(shí)際一般是將很多 根索布置在橋面中部靠近的兩個(gè) 面內(nèi)） 橋（圖 23） 37 , 最大跨度為 238m

35、, 超過(guò) 1987 年建成的世界獨(dú) 塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋紀(jì) 錄的重慶石門(mén)橋 （ 其最大跨為 230m） 而居世界第一 , 因?yàn)?1985 年建成的美國(guó)東亨遷頓預(yù)應(yīng)力混 凝土斜拉橋 （最大跨為 274m） , 雖為獨(dú)塔 , 但系雙索面 , 而跨度達(dá) 366m、美國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土 陽(yáng)光斜拉橋 ,雖為單面索 ,但為雙塔 1 將于2000 年2 月建成通車(chē)的臺(tái)灣高屏線 （高雄屏東線） 獨(dú)塔斜拉橋, 其跨度 分布如斜拉索在橋面橫截面中心相互平行 ,索 與塔頂和沿箱梁中心的吊環(huán)連接。所有索 均施加預(yù)應(yīng)力以減小索的垂度并保持初始 的和要求的形狀。圖 26 示高屏斜拉橋在建設(shè)中。 以上介紹的都為公路斜拉橋。從上可 見(jiàn)我國(guó)斜拉橋建設(shè)已進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)行列。我國(guó)鐵路預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋跨度最大的為 1981 年建成的廣西紅水河橋 , 主跨 度為96m1 , 而南美阿根廷和巴拉圭界河 Parana 河上預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋主跨為 330m（1986） , 1997 年建成的香港汲水門(mén)公鐵兩用斜拉橋主跨跨度為 430m , 超過(guò)日本 九洲四國(guó)聯(lián)絡(luò)線上的兩座主跨為 420m 的相鄰的柜石和巖黑二座公鐵兩用鋼斜拉橋（ 1988年） 成為世界紀(jì)錄1 , 39 , 40 主跨為 490m 的丹麥 Oresund （ sund 在丹文中為 海峽 , 即為 Ore海峽橋, 丹麥朋友讀為歐爾橋 , “爾