从材料论述桥的发展从材料论桥的发展.doc

郑州大学 力学与工程科学学院 土木工程概论 课程论文 题目：从材料论述桥的发展 学生姓名： xx 学 号： xxxxxxxxxxx 2012年 6 月8日 从材料论述桥的发展 桥是沟通河道、峡谷两边最主要的方式。在人类的发展中，它打通了距离的限制，使得人与人之间的交流更方便。正因为如此，桥在文学中被赋予了促进双方关系的纽带的性质，如“友谊之桥”。 在人类的进化之路上，我们总是不停的和大自然抗争。我们希望大自然能向着我们期望的方向发展。于是在主观意识下，我们修建了房子、路等能使我们生活更为方便的事物。人不是自然界里身体素质最好的动物，但我们的创造性使我们能够通过其他手段获得我们想要的能力。飞鸟能很轻松地越过大河、峡谷，我们能搭建桥走到大河、峡谷的另一边。桥在我们需要通向对岸的情况下诞生了。 桥的发展其实也是算着人类的发展、科技的进步而不断改变着。从遥远的木桥、石桥，到现在的钢铁大桥；从几米，十几米的普通桥到现在横跨几公里几十公里的蜿蜒“长龙”。桥从另一方面向我们展示了人类如今的科技水平。 下面我将从材料方面的角度谈一谈桥在历史上的大概发展情况： 就地取材阶段。人类的起步阶段生产力十分低下，不管是捕捉猎物的武器，还是烹饪食物的器皿都是用一些石头、猎物的骨头、树枝经过简单的修整就拿来使用了。在这种大环境下，当人类遇见小溪小河就砍几棵粗壮一点的树，并在一起作为桥的雏形了。这种桥的工程量小，易于搭建。 伴随着思想的进步，人类开始关注结构，懂得怎样去利用结构克服地势带来的困扰。 在随后的一段时间里，木桥成为了主流。木材应用于建筑，历史悠久。我国在木材建筑技术和木材装饰艺术上都有很高的水平和独特的风格，木材具有很明显的特点：1、比强度大，具有轻质高强的特点；2、弹性韧性好，能承受冲击和震动作用；3、导热性低，具有较好的隔热、保温性能；4、在适当的保养条件下，有较好的耐久性；5、纹理美观、色调温和、风格典雅，极富装饰性；6、易于加工，可制成各种形状的产品；7、绝缘性好，无毒性。与之相对的，其缺点也很突出：1、构造不均匀，呈各向异性；2、湿胀干缩大，若处理不当，易翘曲和开裂；3、天然缺陷较多，降低了材质和利用率；4、耐火性差，易着火燃烧；5、使用不当，易腐蚀、虫蛀。[1] 由于木材这些明显的优缺点，人们迫切需要找到一种新的材料。 二、伴随着生产力的发展，我们的加工技艺不断提高。我们发掘出了另一种可供建筑使用的建筑材料——石料。战国末期，中国进入了铁器时代，铁器的出现为加工坚固的材料提供了有利的途径。石料的第一个高速发展期是在秦汉时期，在这期间还出现了“砖”。形成了以砖石结构体系为主题的拱券结构，为后来拱桥的出现创造了先决条件。古代的石桥多为拱桥，拱桥的主要优点有：1、跨越能力较大；2、能充分就地取材；3、耐久性能好，维修、养护费用少；4、外型美观；5、构造简单。[2] 拱桥的建造必须是建立在对结构、材料、建造方法都有十分深入的认识的基础上。由此也充分展现了那时的人对自然科学的认识。中国古代有三大著名石桥：河北赵州桥、福建洛阳桥、广东湘子桥。其中的赵州桥就是石拱桥。赵州桥为隋朝李春所建，是一座空腹式的圆弧形石拱桥净跨37m，宽9m，拱矢高度7.32m，在拱圈两肩各设有两个跨度不等的腹拱，这样既能减轻桥身自重，节省材料，又便于排洪、增加美观，像这样的敞肩拱桥，欧洲到19世纪中期才出现，比我国晚了一千二百多年。而且它为装饰所用的雕刻艺术也是极具美感的。 石料具有相当高的强度、良好的耐磨性和耐久性，并且资源丰富，易于就地取材。但石料开采不易，加工困难，因而成本高，价格昂贵。 三、全球在三次工业革命后，经济、科技一直在飞速发展。因此我们也有了更大，更多的力量去建设更为出色的桥梁。如今各种各样的桥梁出现在我们的视线里，拱桥、钢架桥、悬索桥、斜拉桥等等。这些桥的主要构成材料就是——钢材。 与其他材料的结构相比.,钢结构具有如下特点：1、钢材强度高，结构质量轻、钢与砖块和混凝土相比，虽然密度较大，但强度更高，故其密度与强度的比值较小，承受同样荷载时，钢结构要比其他结构轻；2、材质均匀，且塑性、韧性好；3、具有良好的加工性能和焊接性能；4、密封性好；5、钢材可重复使用；6、钢材耐热但不耐火；7、耐腐蚀性差；8、钢结构有低温冷脆倾向。[3] 基于这些特点，钢材在建筑行业得到了广泛的应用。由于钢材强度高、结构质量轻的优势正好适合大跨结构，因此钢结构在大跨空间结构和大跨桥梁结构中也得到了广泛的应用。它所采用的结构形式有空间桁架、网架、网渴、悬索（包括斜拉体系）、张弦梁、实腹或结构式拱架和框架等。 四、土木工程材料是随着人类社