桥的文化美学ppt课件完整版.ppt

桥梁文化与美学,课程内容,第一章 前言第二章 桥梁历史及文化第三章 桥梁美学第四章 著名的桥梁设计师和桥梁第五章 桥梁轶事,主要参考书目：王应良， 高宗余. 欧美桥梁设计思想樊凡. 桥梁美学和丕壮. 桥梁美学盛洪飞. 桥梁建筑美学山本宏. 桥梁美学,第一章 前言,1. 什么叫文化？ 据大英百科全书不完全统计，世界上已经正式出版的书中，给文化所下的定义有160种之多。,文化是一个群体（可以是国家、也可以是民族、企业、家庭）在一定时期内形成的思想、理念、行为、风俗、习惯，及由这个群体整体意识所辐射出来的一切活动。,文化底蕴主要表现在以下三个方面： （1）民族思维方式。 （2）精神价值体系。 （3）民族群体的稳定心态和心理层次。,2.什么叫美学？ 美学是以对美的本质及其意义的研究为主题的学科。 美学是哲学的一个分支。研究的主要对象是艺术，但不研究艺术中的具体表现问题，而是研究艺术中的哲学问题，因此被称为“美的艺术的哲学”。,3.桥梁文化与美学 桥梁文化与美学是桥梁建设与发展过程中形成的相关文化与美学现象。与一般的美学研究不同，桥梁美学的主要研究方向是桥梁美的认识、创造及评价。,桥梁在经济与政治上起重要作用；桥梁历来是兵家必争的战略要地，关系到一场战役的胜败，甚至影响历史进程；桥梁折射出的丰富文化蕴涵与社会内容。,二战时的雷马根大桥,二战时的雷马根大桥,雷马根大桥遗迹,第二章 桥梁历史及文化,1. 桥梁的起源 梁桥，独木成桥；天然石梁桥； 拱桥，天生石拱； 天然索桥； 踏步桥，桥梁基础与墩台理念的起源。,美国犹他州天生拱桥,浙江泰顺仕阳汀步桥,湖南永丰踏步桥,湖南凤凰踏步桥,桥梁的历史发展,古代桥梁,现代桥梁,19世纪中叶以前,19世纪后期,技术落后,工具简陋,工程力学、桥梁工程知识指导,木、石、藤等,木、石、铸铁、锻铁，后钢材占主导，钢筋混凝土受重视,梁桥、拱桥、索桥,2. 古代桥梁 2.1 木梁桥与木桁架桥 水经注中记载的山西省绛县汾水河的木柱木梁桥； 史记 苏秦列传和战国策，蓝桥， “信如尾声”。,扬州出土唐代木桥复原图,灞桥石柱木梁桥的代表 唐六典记载，天下石柱桥有四座，分别是位于河南洛阳的天津桥、永济桥和中桥、位于西安的灞桥。这四座桥中，灞桥最为闻名。,灞桥构造大样,悬臂木梁桥更长、更远的跨越 当河谷较深，不宜在桥中间设置桥墩时，为了增大桥梁的跨度，我国西部民族创造了一种独特桥梁形式。后来这种结构传到内地甚至日本，在我国西北、西南山区以至东南沿海地区广泛采用，至今还存在不少这样的桥梁形式。,喜马拉雅地区伸臂梁桥,（1）单向悬臂梁式（2）平衡（或双向）悬臂式桥,广西三江程阳桥,浙江泰顺泗溪桥,兰州握桥,木桁架桥 桁架与梁桥和拱桥不同，是在自然界看不到的，是人类根据结构的受力规律所创造出来的。桁架的好处是结构简单，应用了三角形的稳定性原理。 桁架结构具有极强的实用性，节段制造。工业革命开始时期，桁架桥一度成为大跨度铁路桥梁结构的首选。,德国科隆莱茵河木桁架桥模型,2.2 木拱桥 汴水虹桥，在桥梁宽度内共有21组拱骨，拱骨为大圆木，其上下面锛成了平面。21组拱骨分为两个系统，最外面一组拱骨为第一系统，是2根长拱骨和2根短拱骨组成；里面一组为第二系统，由3根等长的拱骨组成。共有11组第一系统和10组第二系统。,清明上河图,虹桥横断面示意图,2.3 石梁桥 “闽中桥梁甲天下”，这是对南宋时期闽中地区大量建造石梁石墩桥的真实写照。 福建古代石桥，以石墩石梁桥为特色。其中有首创世界筏形基础的洛阳桥，有以长度长、工程大而闻名的安平桥，有以石梁重达200 余吨的漳州江东桥。,洛阳桥首创筏形基础 又名万安桥，桥长834米，46个桥墩，47 个桥孔，全桥均用花岗岩石筑成。洛阳桥是桥梁史上一次勇敢的突破，开创了在入海口造桥的先例。 在桥基处散置“蛎房”胶固，使全桥基础形成一个整体，即现代桥梁工程的所谓“筏形基础”。,安平桥古代桥梁最长的石墩石梁桥 以“ 天下无桥长此桥”闻名的安平桥，是泉州长桥中的代表，长度达2100 米， 建于公元1138年 1151 年， 历时13 年建成，是我国古代桥梁最长、工程最浩大的一座石墩石梁桥。桥面采用石梁拼成，每根梁重量1213 吨。,江东桥最大石梁重达200吨 我国古代石桥中，石梁最为巨大的首推福建漳州江东桥，其每根石梁重达100 200 吨。江东桥又名虎渡桥，公元1237 年建成，桥梁全长336 米，桥宽5.6 米，共19 孔。,2.4 石拱桥 拱桥的发源地在巴比伦、埃及、波斯、希腊共同活跃的爱琴海区，该地区是西方历史与文化的中心，以后发展至小亚细亚和罗马，成为庞大的罗马帝国。,千年独步赵州桥 拱桥发源于西方，大概在东汉时期传入中国，拱桥在现存中国古代桥梁中占有重要地位，有很多名桥佳作。如北京著名的卢沟桥，颐和园皇家园林中的玉带桥等。最为著名的是位于河北的赵州桥。,敞肩可以减轻石拱桥的自重，从而减小拱圈厚度和墩台尺寸。另一方面，又可以增大桥梁的泄洪能力。 圆弧拱是指采用小于半圆的弧段，作为拱桥的承重结构。于是，在相同的跨度情况下，可以较半圆拱大幅度降低桥梁高度。 两者结合，使拱桥技术克服了障碍，产生了飞跃。,2.5 从竹索桥到铁链桥 中国的古铁链桥成就很大，有世界上最早的铁链桥。如云南、四川、贵州和西藏各省的铁链桥，种类繁多，结构简单而巧妙，其最大缺点是坚劲不足，变形和振动都很大。由于没有掌握控制振动的方法，振动是最难克服的问题。,泸定桥中国古代索桥的辉煌 四川泸定桥水平跨度100 米，铁链跨长101 米，桥梁宽度2.9米，由13条铁链组成，9根底索，4 根栏杆索，铁链直径25 毫米。为了保证桥梁的安全和制作质量，几乎每个环扣上都刻有具体制作工人的代号。,2.6 古代著名浮桥 古代没有现在的建桥技术，在遇到大江大河或海峡巨川时，要想过河，只能采用浮桥。浮桥可以说是大型桥梁的先辈，因为古代人们在面临大河巨川时，只能采用船只渡河，浮桥的应用是船只渡河的一个大的发展，又是向建造固定桥梁的一个过渡，成为介于船和桥之间的一种渡河工具。,千百年中，中国建造的浮桥不计其数，据粗略统计，仅在长江及黄河上就有二十余座，其中大部分是军用浮桥。浦津浮桥 公元前541 年春秋时期，秦国公子针在今天山西临晋附近的黄河上架设了一座浮桥，带上自己的车重千乘的财富投奔晋国。这就是架设在黄河上的第一座浮桥浦津浮桥。,采石矶浮桥 长江上第一座正规的浮桥是采石矶浮桥，该桥位于安徽当涂采石矶，宋朝皇帝赵匡胤为了完成统一大业，派曹斌、潘美等率十万大军讨伐南唐首都金陵，在江面上架起浮桥，迫使南唐后主李煜投降。,3. 现代桥梁,3.1 结构基本理论的重大发明与应用早期的结构理论基础 伽利略、胡克定律、纳维尔、泰尔福德力学与桥梁 惠普尔，桥梁建造研究,海尔曼 豪普特，桥梁建造理论概述罗伯特罗，支撑结构理论托马斯 多恩和布拉德，桥梁交叉网格吊索与受力分析公式分析W. J. M. 兰金，应用力学,数学与桥梁 桥梁工程师参考所有数学资源包括先进的数学理论、弹性理论、微分和积分演算、微分方程、双曲函数和傅里叶级数。 1691年伯努利提出的沿缆索均布荷载作用下的悬链线理论； 1794 年富斯提出的沿水平方向均布荷载作用下的抛物线理论。,1823 年法国人纳维尔（L.Navier）发表了柔性悬索桥的活荷载解析结果。 悬索桥弹性理论是由J. 梅兰（J.Melan）等人总结发表。 1904 年建成了第一次用挠度理论设计的悬索桥曼哈顿桥。,1940 年11月7 日，华盛顿州塔科马市的海面上刮起了19m/s 的强风，刚刚竣工四个月的塔科马大桥经历了几个小时的上下晃动之后垮塌了！以塔科马大桥的垮塌为契机，法库哈森、布莱希及斯坦因曼等人开展了桥梁动态抗风稳定性的研究，从此，桥梁动态抗风工程学的研究开始了。,桁架结构的兴起 1820 年伊锡尔 汤提出了格构桁架思想； 斯蒂芬.H. 朗提出辅助式桁架体系； 1840 年，威廉 豪式提出他的桁架体系； 豪式桁架体系广泛应用四年后，托马斯 普拉特提出了与豪式式桁架布置相反的形式。,3.2 新结构的发明与新材料的应用,铁桥时代来临 铁的诞生与应用 托马斯泰尔福德和他的铁桥 泰尔福德最高的成就那个使他永垂不朽的成就是威尔士麦奈（Menai）海峡上的悬索桥。他成为那个时代桥梁建设的领导者。,钢桥的应用垮桥惨剧和冶金技术的进步 1877 年12 月，阿什塔比拉桥垮塌，90人遇难。 1879 年12 月29日，苏格兰泰河湾桥垮塌，100多名乘客无一人幸存。,钢、铝材的应用 第一次使用钢材的桥梁是建成于1874 年的伊兹桥，也是世界上第一座使用合金钢的桥。 在古斯塔夫 林登塔尔的推广下合金钢得到青睐。大约1900 年，镍钢被应用在曼哈顿大桥、皇后桥和破纪录的魁北克大桥中。这种钢最大的缺点在于成本较高。,硅钢已经成为另外一种更为经济的合金。硅钢的强度比普通建筑钢材高了40%， 而价格只增长了10%。 中锰钢在奇尔文科桥中被作为建筑材料应用，中锰钢比普通钢材的强度提高了50%。 1920 年左右，热处理钢材被用于桥梁建设，通过特殊热处理的程序提升钢材的强度，并没有添加其他的金属。,新型材料结构铝材发展起来并被应用到桥梁中。它比建筑用钢的强度高而重量却只是1/3。结构铝材于1933 年被用于桥梁建造中。 世界上第一个全铝高速路桥始建于1948 年，完工于1950 年，是一个跨度为88.4 米（290 英尺）的拱桥。它跨过魁北克省阿维德的萨格奈河。,与钢材相比，铝合金强度高、重量轻、耐腐蚀，但成本较高、弹性模量小，变形大，焊接以及疲劳性能较差，因此在桥梁结构中其使用受到一定限制。,水泥的发明和混凝土的应用 罗马人曾掌握并使用过一种天然水泥，但随着罗马帝国的衰败，这项技能也随之消失了数个世纪。 1796 年，一位英国建筑者在舍培（Sheppy）岛上发现这种物质，天然水泥才被人们再次发现。,1818年在美国伊利运河沿岸，距锡拉库扎东数英里处，挖掘出一种相似的沉积物。 1889 年之后，一种人工的更加高级的产品叫做硅酸盐水泥迅速兴起和发展，这项发明主要归功于一个叫约瑟夫 阿斯普丁的人，他是英格兰北部利兹的一名砌砖工人。,尽管混凝土在古罗马时期就被使用，但是精确的配比和混合的混凝土规则直到19 世纪中叶天然水泥被使用时才确定下来。一座建于1845 年英格兰布莱顿的建筑似乎是第一例除地基外全部使用混凝土精确配比的建筑。,法国的普瓦雷尔在1833年首次使用了这种结构重建阿尔及尔港口的防波堤。另一个法国人弗朗索瓦 夸涅在1861 年写了一部关于混凝土及其制造工艺的著作 美国第一部关于混凝土的著作在1871 年由L.A. 吉尔摩所著。 当硅酸盐水泥在市场出现时，混凝土开始被大量使用。,钢筋混凝土结构的诞生 钢筋混凝土的诞生应归功于约瑟夫 莫尼耶（1823-1906），他是巴黎一位种植并出售植物的花匠，是第一个将两种材料科学结合的人。,在美国，这种结构的先驱是门闩的制造者威廉 E 沃德。在1871 年到1872 年间，他为自己建造了一幢全部使用新材料的住宅，这是美国此类首幢建筑。 正确分析钢筋混凝土梁压力问题的第一人是撒迪厄斯 海厄特 (1816-1917), 一位具有建筑头脑的纽约律师。,预应力混凝土的发明 由比利时的古斯达夫 芒内尔和法国的尤金 弗雷西奈带头的一项发明中，在钢丝嵌入混凝土之前，先将其拉伸。 预应力桥梁早期的例子是位于德国的奥厄，一个混凝土悬臂桥，中跨为226 英尺，建于1936 年。这座桥的创新点是给桥梁预加应力。,预应力混凝土梁桥悬臂架设法的发明 1930 年10 月30 日，位于巴西赫沃区里奥得佩谢河上的一座公路桥连同它68.5 米主跨在跨中合拢了。这座桥不但是当时钢筋混凝土梁桥中跨度最长，它还是第一座成功使用圆钢筋进行悬臂建设的桥。 随后的几年里这种建造方法似乎只被一座桥效仿。,直到预应力混凝土出现，这种建桥方法才取得了突破。 这种建桥方法在1950/51 年第一次得到验证，这就是跨度为62 米的莱恩桥。1965 年，本多夫的莱茵桥主跨为208 米，创下了预应力混凝土梁桥的新纪录。,在不到10 年的时间里，这个纪录被不断地超越，在日本达到了240 米。1997年建成的中国虎门大桥辅航道桥跨度达到了270米的纪录，成为当时世界上最大跨度的悬臂施工预应力混凝土梁桥。,梁桥魁北克大桥：勇气和决心的典范 魁北克大桥位于加拿大，在东起大西洋岸哈利法克斯、西至太平洋岸鲁珀特王子港的铁路干线上，在魁北克附近跨越圣劳伦斯河的公路铁路两用桥。魁北克的跨度为1800 英尺（548.6 米）。,3.3 各种桥型百花齐放,中国人自己设计监造的首座公铁两用桥钱塘江大桥。钱塘江横贯钱塘南北，是连接沪杭甬、浙赣铁路的交通要道。大桥全长1453 米，分引桥和正桥两个部分。正桥由16 孔跨度为65.8 米的简支钢桁梁和2 孔14.63 米的上承钢板梁组成。,万里长江第一桥武汉长江大桥 大桥于1955 年9 月1日兴建，1957 年10 月13 日全部建成通车。全桥总长1670 米，其中正桥1156 米，北岸引桥303 米，南岸引桥211 米。下层为铁路桥，上层为公路桥。桥身为三联连续桥梁，每联三孔，共八墩九孔，每孔跨度128 米。,中国人的“争气桥”南京长江大桥 南京长江大桥是万里长江上的第二座大桥，也是第一座由中国人自己设计、自行建造的公铁两用米字钢桁架梁桥，位于南京市与浦口之间，连接京浦、沪宁铁路。1960 年1月南京长江大桥正式兴建，1968 年9 月，大桥的铁路桥首先建成通车；同年12 月29 日，大桥公路正式建成通车。,正桥钢梁共10 孔。由1孔128米简支钢桁梁、3 联（3 孔为一联）9 孔跨度各160 米连续钢桁梁组成。桁架宽度设计时考虑了3 种桁架宽度，分别为10 米、12 米、14 米， 考虑到施工过程的晃动及成桥之后的刚度，选择了14 米桁架宽度。这个参数的选取也受到武汉长江大桥的通车时的晃动现象影响。,中国的预应力混凝土连续梁在1980 年以后发展迅猛，预应力混凝土结构向双向预应力和三向预应力体系发展，跨径出现了很大跨越。 1980 年代T构桥建设在中国有了进一步发展，全长1073 米的重庆石板坡长江大桥建成，是当时中国最大的预应力混凝土T 构桥。,桥头建有代表春、夏、秋、冬的大型铝铸雕塑4 座，分别命名为春姑娘、夏小伙和秋姑娘和冬小伙。,1997 年建成的广东虎门大桥的辅航道桥跨度达到270 米。,重庆石板坡复线桥的主跨达到了330 米，该桥2006 年建成通车。,马格德堡水桥于2003年10月完工，总长达到918米，它是欧洲目前最长的水道桥工程，有趣的是，船只在这座桥上可以自由地航行。这座桥跨越了整个易北河,用6年时间建造完成，耗资5亿欧元，于2003年开放。,拱桥 20 世纪早期最宏伟的拱桥同时也是迄今为止最宏伟的拱桥之一，是位于纽约横跨东河的赫尔盖特（Hell Gate）桥，它建造于1916年，跨度为298米。建造这座伟大桥梁的工程师是有名的古斯塔夫 林登塔尔。,叹息桥建于1603年，因桥上死囚的叹息声而得名。叹息桥两端连结着威尼斯共和国总督府（都卡雷宫）和威尼斯监狱，是古代由法院向监狱押送死囚的必经之路。叹息桥造型属早期巴洛克式风格。,在静静的剑河上，有一座古老的木质桁架桥“数学桥”。这座当地最著名的桥，陪伴着剑河沿岸最古老的建筑红砖垒砌的剑桥大学女王学院院长官邸，走过了250多个春秋。数学桥是它的非官方名字：它的官方名字只是“木桥”而已。,2000 年10 月18 日卢浦大桥开始动工，2003 年6 月28 日 “世界第一钢拱桥”上海卢浦大桥建成通车了，这是黄浦江上架起的第6 座大桥。卢浦大桥总投资22 亿余元，全长3900 米，其中主桥长750 米，为全钢结构，主跨达550 米。,悉尼港大桥自1930年建成以来，一直是悉尼市的地标之一。该桥是澳大利亚跨悉尼港的城市桥，跨度503米。桥的设计者是R.弗里曼。澳大利亚人形容悉尼大桥的造型像一个“老式的大衣架”。,美国新河谷桥是位于美国弗吉尼亚州跨越新河谷的一座桁架拱桥， 1977年建成。跨径510m，桥面宽22m，在水面以上268m，截面具有强烈的锥度，桥梁纤细而精美，欧洲式的桥面结构，不但使风载减小，而且使结构的外观更漂亮。,克尔克桥，世界著名大跨度钢筋混凝土拱桥。现名铁托桥，在萨格勒布西南，1980年建成，全桥由跨度390米（大陆至圣马尔科岛）和244米（圣马尔科岛至克尔克岛）的两座钢筋混凝土上承式拱桥组成。,重庆朝天门大桥位于长江与嘉陵江交会处的朝天门码头下游1.71 公里处，横跨长江，主桥为190 米+552 米+190 米的三跨连续中承式钢桁系杆拱桥。2008 年1月份，朝天门大桥主拱合龙。,九江长江大桥是京九铁路上的一座公铁两用特大桥梁，位于江西、湖北、安徽三省交界处的长江上。大桥是双层式公路铁路两用桥，铁路桥全长7675 米，公路桥全长4460 米，正桥全长1806 米。正桥钢梁，主跨通航三大孔，采用了180 216 180 米刚性梁柔性拱。,1997 年建成的重庆市万县长江大桥，是目前世界上跨径最大的钢筋混凝土拱桥。该大桥位于万州区上游7 公里处，是上海至成都高速公路的特大型拱桥。大桥一跨飞渡长江，全长 856.12 米，主拱圈为钢管混凝土劲性骨架箱型混凝土结构，主跨420 米。,悬索桥 1930 年代，美国悬索桥突飞猛进，1931年建成的华盛顿大桥主跨达到1066.8 米，比此前的跨度纪录大了一倍。以后的几十年中，美国悬索桥进入了建设的黄金时代，1937 年建成了跨度1280 米金门大桥，1957 年建成了跨度1158 米的麦金奈克桥，1964 年建成了跨度1298 米的维拉扎诺桥。,1981 年7 月17 日竣工的英国亨伯尔桥主跨达到了1410 米，而且和美国的悬索桥相比，用钢量减少很多。20 世纪两个最大的桥梁工程：丹麦的跨度1624 米大贝尔特东桥和日本的跨度1991米的明石海峡桥均在1998 年建成通车，毫无疑问，这是20 世纪也是迄今为止人类架设的两座最大跨度的桥梁。,中国的现代悬索桥起步较晚。1995 年建成的汕头海湾大桥，主跨虽仅452 米，主梁采用混凝土桥面，在混凝土主梁悬索桥中居同类桥型的跨度之冠；1997年建成的广东虎门大桥（L=888 米）、1996 年12 月建成通车西陵长江大桥（L=900 米）和1999 年9 月江阴长江大桥（L=1385 米） 建成通车，为中国悬索桥发展起了示范的作用。,1903 年建成的威廉斯堡桥中跨为487.5 米，虽然它是在进入20 世纪才竣工的，但设计是在19 世纪完成的一座旧式悬索桥。它是采用弹性理论设计的最后一座大跨悬索桥悬索桥，这座桥梁的创新之处是第一次采用了钢结构桥塔。,1909 年建成的曼哈顿桥跨度450 米，比威廉斯堡桥略微小了一些，但这座桥却是由带来悬索桥飞跃发展的新的设计理论挠度理论设计的第一座悬索桥。曼哈顿大桥体现了设计更合理、经济的新的挠度理论的优越性。,1940年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费640万美元，建造了一座主跨度853.4米的悬索桥。建成4个月后，11月7日凌晨7点，顺峡谷刮来的风带着人耳不能听到的振荡，激起了大桥本身的谐振。11点10分，整座大桥坍塌了。 录像1 录像2,幸运的是在大桥坍塌事故中没有人失去生命。当地的报纸以简洁的标题对这场事故作了报道，“损失：一座桥、一辆汽车、一条狗”。 当时正好有一支好莱坞电影队在以该桥为外景拍摄影片，记录了桥梁从开始振动到最后毁坏的全过程，它后来成为美国联邦公路局调查事故原因的珍贵资料。,乔治 华盛顿大桥是当时世界上跨度最长的桥，跨度是1066.8 米，几乎一下子就成它为上一个最长跨度纪录的两倍。 一期工程完工于1931 年10 月24 日，25 日开通，比预期提前了一年。直到1962年为了解决日益增加的交通量，才在不中断交通的情况下，架设了当初设计的下层桥面，30 年没有加劲桁架也一直安全地使用着。,乔治华盛顿大桥完工前，关于在旧金山建造跨长为1280.1 米的金门大桥的合同条款就已经通过了。 斯特劳斯为了建设金门大桥，花了10多年时间游说北加州的居民。这座桥的其他主要设计者包括艾尔文莫罗、工程师查尔斯埃里斯、桥梁设计师里昂莫伊塞夫。,欧洲现代长大悬索桥的建设是从英国开始的，1960 年代，两座长跨度桥梁的建设在英国开始了，一座位于洛锡安区福斯湾，另一座位于塞文。福斯桥位于著名的福斯铁路悬臂桁架桥旁边，主跨1006 米，1958 年开始施工，1964 年9月建成。该桥是首座美国以外的地方架设跨度超过1000 米的悬索桥。,塞文桥为三跨悬索桥， 孔跨布置为（304.8+988+304.8） 米， 箱梁宽度为22.86 米，在箱梁两侧梁高的中心处设置了外悬的人行道，人行道宽度为3.66 米。箱梁梁高仅有3 米，桥塔高度为121.92 米，截面不再是过去小室网格构造，采用了四块加劲板和隔板组成的矩形截面，非常简单轻巧。,1998 建成通车的年丹麦大贝尔特（东桥）（GreatBelt Bridge）将欧洲长达跨度桥梁推向了新的顶点，这座主跨达到1624 米（5328 英尺）的超大跨度桥梁也是采用了翼形箱梁断面，桥梁全宽31 米，双向六车道，主梁高度为4 米，塔柱高度254 米，采用了混凝土塔柱。,本洲和四国间架桥的连络线有三条线路组成，共有22 座大桥，其中11 座是悬索桥。1000 米级以上的悬索桥共有4 座：即令世人瞩目的主跨达1991 米的明石海峡大桥；主跨1100 米的南备赞大桥；跨度1030 米的来岛第三大桥；跨度1020 米的来岛第二大桥。,900 米级的悬索桥有两座：即跨度990 米的北备赞濑户大桥和跨度940 米的下津井濑户大桥。此外，还有跨度876 米的大鸣门桥和跨度770 米的因岛大桥等大跨度悬索桥。,明石海峡大桥位于神户- 鸣门线上，是连接神户和淡路岛的一座大型桥梁，桥梁结构为三跨两铰加劲桁梁式悬索桥，主桥全长3911 米，主跨1991 米，打破了英国亨伯尔桥自1981 年保持的主跨1410 米的世界记录。,润扬长江大桥北起扬州，南接镇江，连接京沪、宁沪、宁杭三条高速公路，西距南京二桥约60 公里，东距江阴大桥约110 公里。润扬大桥全长35.66 公里，主线采用双向6 车道高速公路标准，设计时速100 公里。,舟山大陆连岛工程，起于舟山本岛329 国道，途经里钓、富翅、册子、金塘4 座岛屿，跨越岑港、响礁门、桃夭门、西堠门、金塘5 个水道，最后与宁波镇海相连，连岛路桥工程全长约50 公里，总投资逾百亿元。五座跨海大桥组成，分别是岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥、西堠门大桥、金塘大桥。,西堠门大桥是舟山连岛工程中技术要求最高的特大型跨海桥梁，桥梁选址在册子岛和金塘之间水道最窄处，水面宽约2200 米。“船老大好当，西堠门难过。”这是流传在舟山的一句歌谣。西堠门水道水深流急、海底地质情况复杂，很难在海中建造桥墩，主桥必须一跨过海。,而在靠近册子岛附近有一个小岛叫老虎礁，面积仅0.02 平方公里，大桥的一个主塔若建在小岛上，同时为了避开金塘岛侧的桥塔不设在深水中，主跨长度1650 米是最小跨径了。最终，主桥采用了两跨连续钢箱梁悬索桥方案，跨径布置为册子岛边跨578 米+ 主跨1650 米。,现代斜拉桥的演进 拉索在塔柱上方汇合的桥是科隆的塞弗林桥（Severins），它也是世界上第一座A 形塔柱的斜拉桥。建于1959 年，主跨302 米。这座不对称桥尽管很不寻常，建筑难度也很大，但是它却被选中了，因为若采用两座索塔的话将会损害上游著名科隆大教堂的景观。,诺曼底桥是一座双塔双索面大跨度复合斜拉桥，全长2141.25m，主跨865m。边跨和靠近桥塔的部分中跨是预应力混凝土，采用三室单箱梁；主跨中间624m是扁钢箱梁。桥塔采用倒Y形，这对抵抗横向风荷载是非常有效的。桥塔高202.7m。,Tataro Bridge多多罗大桥是位于日本濑户内海的斜拉桥，连接广岛县的生口岛及爱媛县的大三岛之间。大桥于1999年竣工，同年5月1日启用，最高桥塔224米钢塔，主跨长890米，是当时世界上最长的斜拉桥，连引道全长为1480米，四线行车，并设行人及自行车专用通道。,2005 年1 月建成通车的米卢高架桥（Millau Viaduct），全长2460 米，孔跨布置为204+6x342+204 米。7 个桥墩的高度分别为94.5、244.96、221.05、144.21、136.42、111.94、77.56 米，塔柱在桥面以上的高度为88.92 米，最高的塔柱在地面以上高度达到343 米，比埃菲尔铁塔还要高23 米，堪称世界上最高的桥梁。,南京长江三桥，是长江南京段继南京长江大桥、二桥之后建设的又一座跨江通道，2005 年10 月建成通车。主桥采用主跨648 米的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。,2000 年建成通车的中国芜湖长江大桥，是一座公铁两用矮塔斜拉桥，它的建成通车，拉开了中国建设大跨度公铁两用斜拉桥的序幕，使中国斜拉桥建设跃上了一个新的台阶。芜湖长江大桥孔跨布置为180 米+312 米+180 米。大桥为双层，铁路在下层，公路在上层。,苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4 公里，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程3 部分组成。跨江大桥工程总长8206 米，其中跨江工程的主桥采用的孔跨布置为（100+100+300+1088+300+100+100）米=2088 米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。,第三章 桥梁美学,第一节 桥梁美学概论第二节 桥梁美的基本要素第三节 桥梁结构的美学设计,第一节 桥梁美学概论,1. 桥梁美学的发展2. 桥梁美学的哲学基础3. 桥梁建筑的艺术特性4. 桥梁建筑的几何构成与形态感情,1. 桥梁美学的发展,1.1 技艺不分1.2 技艺分家1.3 技艺再合1.4 技术美学与工业艺术设计,1.1 技艺不分,罗马时代建筑大师维特鲁威在所著的建筑 十书中就提出了适用、坚固、美观三位一体的建筑观点。 “技术”一词来源于希腊语，含技艺、技巧之意。因而当时的桥梁建造者融技术与艺术于一身，既是设计者也是造桥者，既是工程师又是艺术家，无形中就是一种完美的结合。,我国现存最早保存良好的桥是公元595年606年由隋代李春建筑的安济桥(又称赵州桥，图1-1)，该桥是单跨、敞肩、圆弧石拱桥，这是世界上最早的割圆弧拱，其大拱叠小拱的造型构思巧妙，结构独创，看上去雄伟中透出秀逸，稳重中犹见轻盈，如“初日出云、长虹卧涧”，已列为世界文化遗产中的珍品。,图1-1 赵州桥,此后在我国的隋、唐、宋、元、明、清各朝代都建造了很多著名的桥梁，如建于中唐时代的宝带桥(图1-)，是现存最长的多孔薄拱薄墩连拱桥(计53孔，全长达316.8m)如千尺卧虹、巧夺天工。,宝带桥是现存最长的多孔薄拱薄墩连拱桥,图1-2 宝带桥,法国加尔徳水道桥，经历2000多年沧桑，仍然以其粗犷、古朴、充满原始魅力的风貌屹立于世。,图1-3 加尔德水道桥,图1-4 卢沟桥,西方中世纪处于黑暗时期，战争与宗教成为人们生活中的两个重要内容，反映在桥梁建筑上就是既为军事防御性桥又是宗教色彩较重的桥。设计造桥者有牧师参与，桥头大都有防御性的桥塔和桥门，还建有教堂和其他宗教性建筑物，长期的封建战争和宗教势力的影响留下了深深的烙印。,法国瓦伦梯桥(图1-6)是当时较有代表性的一座桥，该桥两头及中部各有一个高塔，另外还有一道桥门，共六个尖拱(跨径16.5m)高高地耸出水面，桥墩处理得使攻桥者无法从河中乘船上桥。由于军事考虑上的完整性和它高直式的桥塔，桥看上去肃穆整齐，像严阵以待、训练有素的武士一般。,图1-6 法国瓦伦梯桥,文艺复兴时期，百家争鸣，大师辈出。桥梁建筑常常被看作是一种纪念性建筑，罗马的十二使徒桥上建有巴洛克风格的雕像(图1-7)。著名的威尼斯利雅托桥，以桥上用大理石建店铺、拱廊、台阶和栏杆而著称 (图l-8)。 这个时代的桥梁建筑可以说既是工程设计，又是艺术创作，是一座桥梁，更是一件大型艺术品。,图1-7 罗马十二使徒桥,图1-8 威尼斯利雅托桥,1.2 技艺分家,18世纪末，以英国技术革新为标志的工业革命改变了整个物质生产领域的面貌。随后出现了以自然物质规律为研究对象的各种学科以及相应的教育体系。科学的明细分工以及追求结构上的纯理性主义，使科学和艺术、专业技术和艺术脱了节。,科学家、工程师注重于科学实验、发明创造，且分工愈来愈细，对艺术已无力兼顾，而艺术家则认为艺术是高尚的，是感情的产物，工程技术只是“雕虫小技”，孤独地沉缅于感情境界的象牙塔中，深深地陷在超越现实世界的虚无境界中。,这种技术与艺术的疏远，使本来含有艺术概念的技艺已到了被局限于只讲技术的境地，特别是工业化的大生产和追求高效率，往往与美背道而驰。大部分土木工程师养成了以结构达到建筑物功能目的为唯一要求，甚至认为艺术要求是对设计思想的干扰，是建筑物不经济的根源等，主张洗净“浮饰”，“真实即美”。,反之，建筑师及艺术家们又认为工程师不懂艺术，对新材料、新结构横加指责，导致了工程师与建筑师之间的争执。 规模宏大结构外露的悬臂式钢桥福斯桥。建筑师却宣称：在铁制的东西中没有建筑艺术。机械制造每前进一步，东西却越来越丑，一直达到所有丑陋的顶点样品英国福斯桥。,图1-9 福斯桥,时至今日对埃菲尔铁塔与福斯桥等，人们已不再去挑剔那些繁杂落后的结构细节，而是注重它外观的气势，歌颂当年的首创精神和克服困难与压力的毅力，已经把它们看作代表各自国家历史里程碑的成功之作了。而由此也引发了在建筑美学思想与观念上的改变，进一步注意到正在形成的技术美学思想。,1.3 技艺再合,随着19世纪科学进步与发展，传统的建筑观念不时被工程师采用新材料、新结构、新技术所打破。人们在物质生活水平提高的同时，也需要更完美、更完善的建筑结构以满足精神上的需求。因而技术与艺术必须完美地结合成为建筑艺术发展的必然趋势。,1941年英国工程师学会通过一项正式决议：“美学处理，必须是土木工程师的职能范围”。 1944年英国剑桥大学：“建筑师必须有工程师的头脑，工程师必须有建筑师的头脑”。 工程师必须是个自觉掌握艺术规律、具有美学修养的人。,瑞士的世界名桥萨尔基那桥(建于1930年，图l-10)是空箱截面三铰拱桥的代表，该桥飞跨阿尔卑斯山，跨径90m，其拱厚从拱脚到四分点(1/4处)逐步增加，再到拱顶又减薄，打破传统结构梁、柱、墩的形式和石拱桥笨重的构造，以薄板组成变化的空心截面拱，不仅经济、合理、创新，而且获得 了轻巧、优美的外观。,图1-10 萨尔基那桥,弗雷西奈毕生致力于发展预应力混凝土，第二次世界大战以后需要重建被破坏的桥梁，他在马恩河上建成了一系列双铰拱、预制节段预应力混凝土桥，图l-11为阿曼特桥，桥梁简洁美丽、柔和空透，取得了极大成功。,图1-11 阿曼特桥,1.4 技术美学与工业艺术设计,从19世纪末到20世纪初，新的建筑思想促使设计观念完全更新，形成以建筑师为首包括工程师、工业设计师、工艺美术师在内的设计大军，把美学设计领域扩展到整个人造世界，出现了重视技艺的工业艺术设计和与之相应的美学理论技术美学。,工业产品与艺术相结合的设计，它既包括广泛的艺术设计，又包括设计者的特殊精神劳动和创作方法。它综合着工程师、建筑师、艺术家的各方面活动，目的是为创造具有高度审美价值的产品而做出理想、可行的方案，使产品的实用、经济、美观三者更好地结合起来，达到有机的统一。,技术美学要求把美学运用于广泛的生产技术领域，它研究的问题还涉及到物质产品的生产过程中有关人、社会、经济等诸多因素。因而除了技术与美学的交叉外，还与社会学、经济学、管理学、心理学、生产工艺学、人体工程学、教育学以及艺术学都有十分密切的关系。,技术美学思想的形成一开始就与建筑密切相关，是新建筑思潮的指导思想，自然也影响到桥梁建筑。随着高速公路的问世与交通事业的迅猛发展，公路美学、桥梁美学应运而生，并受到各国土木工程界的广泛关注。,1936年德国的莱昂哈特与卡尔舍希特勒出版了桥梁造型一书。经过几十年的实践与积累，80年代又出版了专著桥梁建筑艺术与造型并广为流传，1978年根据他的请求，国际桥梁工程学会创建了“结构工程美学”特别小组，向全世界提倡注意桥梁美学。,莱昂哈特的作品，如建于1963年德国的费曼恩海峡桥是一座立体结构钢拱桥(图l-12)，主跨2484m，钢拱双肋于拱顶相靠，吊杆为网状钢索，桥墩由上向下缩窄宽度，使桥梁整体以动态形象浮现于开阔的海面之上，既均衡稳定又充满了力动感，这种首创的“提篮式”拱，常被各国许多桥梁设计者所效仿。,图1-12 费曼恩海峡桥,我国武汉长江大桥、南京长江大桥等，在桥梁设计中对桥头建筑及引桥进行了多种方案的比选，坚持“适用、经济，在可能条件下注意美观”的建设总方针，桥梁雄伟壮观，技术先进、举世瞩目，成为我国建桥史上的里程碑。,遗憾的是随后的“文化大革命”，爱美求美成为“修正主义”，在建筑美学思想上也引起极大混乱，只有在80年代改革开放之后才带来了经济繁荣、科技飞跃，也带来了公路与桥梁建设的飞速发展。,桥梁美学在这一时期也引起普遍重视，先后出版了著名桥梁结构与美学专家唐寰澄先生的桥及樊凡先生的桥梁美学等影响较大的著作，还在许多高等院校相关专业开设了“桥梁美学”。,2. 桥梁美学的哲学基础,2.1 西方美学的哲学基础2.2 中国美学的哲学基础2.3 美学概念,2.1 西方美学的哲学基础,2.1.1 客观唯心主义 2.1.2 主观唯心主义 2.1.3 客观唯物主义 2.1.4 历史辩证唯物主义,2.1.1 客观唯心主义,客观唯心主义者是从客观的精神实体中寻找美的根源与本质。如古希腊的柏拉图的“理念说” ，认为首先存在着永恒的世界，然后才有感性世界，其间才有艺术世界，精神世界是客观存在的。 这类观点是把某种客观精神看作了美的起源与本质，美仅是客观精神的体现。,2.1.2 主观唯心主义,这类美学思想把美的本质归结为某种心理因素，有的从感觉情感中，有的从想象中，从理性中，从意志中寻找美。如英国的乔治巴莱克(1684-1783)认为：“不存在于人的知觉中的东西根本没有的。没有主体、就没有客体”，这就是我说美就美的极端唯我论。这类观点是把主观心理作为美的本源。,2.1.3 客观唯物主义,这类观点是从客观(或自然)事物中探寻美的本源与属性，往往把美归结为客观事物的形式、属性、特质、规律。如古希腊毕达哥拉斯学派认为美来自事物的数量关系，美在于数的适当比例与和谐。 自然唯物论是静止地、机械地看待现实的客观事物，故又称机械唯物主义。,2.1.4 历史辩证唯物主义,历史辩证唯物主义认为人类物质生产生活是一切历史现象、一切现实生活的最终根源，也是美的最原始的根源。美不是自然物质的属性，不在客观精神，不在主观心里，而在于人类物质生产活动对自然界的征服改造之中，简言之就是“劳动创造了美”。,2.2 中国美学的哲学基础,中国美学所基于的哲学，创始于春秋战国时期的诸子百家，影响最大的主要流派是道(老子)、儒(孔子)二家。 儒家在美学上对中国建筑艺术所追求的入世之境，是一种从功利与现实出发，并带有浓厚政治与社会伦理色彩的审美境界。,道家美学思想看重人的自然本性和人所处的自然环境，在审美方面追求一种人与自然和谐的统一境界。所以说道法自然、美在自然是追求一种人与自然浑然一体的自然之境。,道家和儒家有相接近的、完整的哲学体系，只是入世和用世的取舍不同。老子与易分别是道家和儒家两本经典著作，是中国哲学思想的基础。它们反映在中国的建筑艺术与美学领域中则是处处要求刚柔、动静、虚实、阴阳之间互相配合、互相衬托，达到相得益彰、联芳济美的最佳效果。,2.3 美学概念,2.3.1 美学2.3.2 桥梁美学2.3.3 美的属性,2.3.1 美 学,“美学”一词来源于希腊语，其原意为感觉、感性认识，因而美学，可定义为研究感性认识的科学。 美学是一门研究美、美感及美的创造的科学。,2.3.2 桥梁美学,桥梁美学是研究以美学的普遍原理、结合桥梁的特