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科学大师|输在了软件上，郑皆连院士：中国是桥梁大国却非桥梁强国( 二 )


科学大师|输在了软件上，郑皆连院士：中国是桥梁大国却非桥梁强国
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虎门大桥/图片来源：央视《航拍中国》
《科学大师》：桥梁在我们普通公众的眼里都是一样的 ， 但是这次我们知道 ， 桥梁分悬索桥、拱桥等种类 ， 这些不同的桥 ， 在安全标准和要求上有差别吗？
郑皆连：无论是哪种桥 ， 安全都是第一的 ， 但是各个桥还是有区别的 。 你说的悬索桥和斜拉桥都是柔性桥 ， 或者说叫索支撑桥 ， 就是用索来作为主要的受力构件 。 悬索桥是主缆 ， 斜拉桥是斜拉索 ， 索支撑桥道梁 。 这类桥属于柔性结构 ， 所以它在风力的作用下发生振动是常见的 。
至于拱桥 ， 它属于重力式结构 ， 梁桥的跨径比较小 ， 风对它的影响比较小 ， 不会发生风致振动 ， 这是它的重要的优点 。 所以如果拱桥能够建成 ， 它的适应性是最好的 ， 刚度也大 。
但是我也希望不要给大家造成一种拱桥可以包打天下的印象 ， 每种桥都有它的使用环境 ， 都要根据它的建桥条件来综合判断 。 比如悬索桥 ， 虽然它有风致振动的问题 ， 但是目前跨径最大的还是悬索桥 ， 在海上 ， 其他桥实现不了那么大的跨径 。 设计工程师就是要选择一种最适合桥址条件的桥型 。
虽然拱桥有很多优点 ， 但是有些地方也不太适合建 。 比如在软土地上就很难建 ， 上海的卢浦大桥 ， 是在软土地上建 ， 但是花的代价比较大 ， 他比斜拉桥贵 。 所以也不能说因为虎门大桥这个事发生 ， 就不建悬索桥了 ， 因为风振涡激共振也不止虎门这一个桥 ， 我们国家至少有3个桥发生了比较厉害的涡激共振 ， 西堠门大桥啊 ， 武汉鹦鹉洲长江大桥 ， 国外的也有 。
科学大师|输在了软件上，郑皆连院士：中国是桥梁大国却非桥梁强国
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武汉鹦鹉洲长江大桥也发生过晃动/图片来源：汉阳政务
2 ， 中国拱桥耐久能扛 ， 寿命长 ， 是瑰宝
《科学大师》：是不是可以理解 ， 拱桥是目前桥梁界最安全的桥型？
郑皆连：中国赵州桥是在1400多年前建立的 ， 这是世界上第一个敞肩拱的石拱桥 。 至今这个赵州桥还屹立在河上 。 拱桥为什么寿命如此之长 ， 这是它受力合理的一个结果 。 我们桥梁有四种桥型：有梁桥 ， 有悬索桥 ， 有斜拉桥 ， 也有拱桥 。 我说它是受力结构极为合理的一种桥梁 ， 就是它把结构物理自重或者说荷载通过这个弯曲的拱圈 ， 把它转化成了拱圈上的轴向受力 ， 就是把垂直荷载变成拱圈上的轴向受力 。 如果我们拱轴线选的好的话 ， 它就在小偏心受压 。 正因为它是以受压为主 ， 所以它就耐久性非常好 ， 因为没有疲劳问题 。
如果说赵州桥是不走汽车的 ， 那北京的卢沟桥也800年了 ， 它是走汽车的 ， 跨越永定河 ， 而且它还走过400吨的平板车 ， 它的超载能力非常强 。 所以我们现在讲古桥 ， 中国的古桥绝大部分指的就是拱桥 。 因为其他桥 ， 它的耐久性是扛不住各种人为的或自然灾害影响的 。
另外 ， 所有受压材料都可以用来建桥 ， 我们拱桥有砖的、有石头的、有铁的、也有钢的 ， 这是其他桥不可能具备的 。
科学大师|输在了软件上，郑皆连院士：中国是桥梁大国却非桥梁强国
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有天下第一桥美称的中国拱桥鼻祖赵州桥/图片来自网络
《科学大师》：从原创性来讲 ， 拱桥是中国原产 ， 悬索桥是国外引进 ， 可以这样讲么？
郑皆连：拱桥是历史非常悠久的一种桥型 。 敞肩拱式的拱桥 ， 我们老祖宗是第一个做出来的 ， 距今1400多年 ， 大概比欧洲早了500年 。 这种敞肩拱式 ， 使石拱桥的跨径可以加大 。 什么是敞肩拱式?原来的拱桥是实腹式的 ， 没有挖孔 ， 所以它的跨径就做不大 。 而空腹拱 ， 它是把恒载减轻了 ， 所以它跨径才可以做的大 。 石拱桥30米以上跨径的基本都是空腹拱 ， 这是我们祖宗的一个很大的贡献 。 我们现代拱桥 ， 围绕着特别是钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥 ， 这些主要工法 ， 我们都有它的主要知识产权 ， 都把它用专利保护起来了 。


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