论文导读：现代交通的发展，对桥梁的质量和寿命听出了更高的要求。普通混凝土的局限性，刚才的腐蚀性都影响着桥梁的发展。为了解决这些问题，最近20年人们把目光转向了新型材料，并且取得了实用性的成果。21世纪，随着高强度钢、高强度混凝土、玻璃钢、碳纤维等太空轻质材料的大量启用，桥梁建筑的主要材料也不断在更新。
关键词：桥梁，新型材料，混凝土，纤维
1 前言
现代交通的发展，对桥梁的质量和寿命听出了更高的要求。普通混凝土的局限性，刚才的腐蚀性都影响着桥梁的发展。为了解决这些问题，最近20年人们把目光转向了新型材料，并且取得了实用性的成果。展望未来桥梁的新世纪，随着新型材料工业的技术进步，规模化生产和成本的下降，它在桥梁结构工程中的不断扩大，必把桥梁的发展推向一个新起点。
2 历史进程中新型材料对桥梁的影响
在漫长岁月里，造桥的实践积累了丰富的经验，创造了多种多样的形式，但都离不开材料的选择。在最基本的三种桥式中，梁式桥起源于模仿倒伏于溪沟上的树木而建成的独木桥，由此演变为木梁桥、石梁桥、直至19世纪的桁架梁桥；悬索桥起源于模仿天然生长的跨越深沟而可资攀援的藤条而建成的竹索桥，演变为铁索桥、柔式悬索桥，直至有加劲梁的悬索桥；拱桥起源于模仿石灰岩溶洞所形成的“天生桥”而建成的石拱桥，演变为木拱桥和铸铁拱桥。论文检测。这些桥梁形式的改变同时，其使用材料也在不断的改变。2.1古代桥梁
在17世纪以前，一般是用木、石材料建造的，并按建桥材料把桥梁分为石桥和木桥。
木桥。在公元前2000多年前，巴比伦曾在幼发拉底河上建石墩木梁桥,其木梁可以在夜间撤除,以防敌人偷袭。
石桥。古罗马时代的石拱桥，拱圈呈半圆形，拱石经过细凿,砌缝不用砂浆。
2.2近代桥梁
在18世纪初，发明了用石灰、粘土、赤铁矿混合煅烧而成的水泥。铁的生产和铸造，为桥梁提供了新的建造材料。19世纪50年代，开始采用在混凝土中放置钢筋以弥补水泥抗拉性能差的缺点。此后，于19世纪70年代建成了钢筋混凝土桥。
锻铁桥。1832年,英国在格拉斯哥开始用I形截面锻铁建造梁式桥。
钢桥。19世纪50年代以后，静定钢桁架梁的内力分析方法逐步被工程界所掌握。
钢筋混凝土桥。1900年前后钢筋混凝土逐渐受到桥梁界重视,被用在拱桥和梁式桥中。钢筋混凝土拱桥的跨度记录不断被刷新。
2.3现代桥梁 20世纪30年代，预应力混凝土和高强度钢材相继出现，材料塑性理论和极限理论的研究，桥梁振动的研究和空气动力学的研究，以及土力学的研究等获得了重大进展。论文检测。从而，为节约桥梁建筑材料，减轻桥重，预计基础下沉深度和确定其承载力提供了科学的依据。 由此可以看出新型材料的产生推动新技术的发明从而推动桥梁的发展，它们给桥梁带来质的飞跃。对于目前技术已经定型且成熟的现代桥梁，未来桥梁的发展必然要有新型材料注入才能有所突破，所以新型材料的研究与发展才是桥梁飞跃的根本。
3现代新型材料对桥梁的影响
21世纪，随着高强度钢、高强度混凝土、玻璃钢、碳纤维等太空轻质材料的大量启用，桥梁建筑的主要材料也不断在更新。美国联邦公路署研究中心主任Phillip Yen曾说“目前的桥梁根据材料分类基本是钢筋混凝土结构和钢结构两大类。论文检测。我们希望通过发展新材料的性能，能够把桥梁带进更高性能的层面。过去已经发展过碳纤维、玻璃纤维等材料，我们现在发展处的高性能的钢筋混凝土可以突破现在的性能极限，由此可以带来设计的变化。高强度的钢结构可以从以前的36－50KSI达到70－100KSI，它的强度、可焊度、韧度都会加倍，在冷却时还会保持原有的韧度，不会出现脆变。这是高性能材料发展对桥梁的作用。”具有关桥梁专家介绍，21世纪的桥梁主要材料将采用高强度，高韧性钢材和抑振合金材料，以特殊纤维为辅。日本明石海峡大桥的加劲梁采用780兆帕焊接时低预热型新型高强度钢板，使其桥梁主跨设计刷新了20世纪的最大跨记录达到1990米。美国缅因州的尼尔桥是由23条碳和玻璃纤维织物的拱形结构组成，是纤维强化塑料应用于公路取得的重大突破，土木工程师被它们的良好特性所吸引——高强度、重量轻、耐腐蚀。同时这项技术也引起了奥巴马政府的重视，交通部长拉胡德在去年8月参观了该中心。去年9月欧洲最大的不饱和聚酯树脂供应商和基础设施结构生产商FiberCore-Europe在第十五届中国国际复合材料工艺展览会上，共同展示了一种在自重和载重能力上远远超越了传统钢铁和混凝土材质的新型复合材料桥。其实现了制造和施工更便捷，使用寿命可达100年，产生的碳足迹（CarbonFootprint）低，对环境影响小。虽然只是一座人行桥，但它不仅可以承载六顿左右的应急车辆，甚至可以承受重达30吨的重型车梁。21世纪钢桁连续梁将大量采用高强度低预热型焊接用钢板，大线能量焊接用钢板、高韧性钢板、抗层状撕裂型钢板、异型钢板、耐候钢及镀锌钢板、抑振厚板、玻璃钢、抑振合金材料，不仅可有效地增大钢桁梁桥的桥跨，而且能有效地降低梁体自重，实现大跨、轻质的目标。高强度混凝土是桥梁建设必不可少的主要材料之一，21世纪的混凝土材料将加入亚纳米、水溶性聚合物、有机纤维以不断提高强度与耐久性。
对于现代桥梁的可持续性而言，设计者应当认识到如何使建筑材料发挥他们最大的特质。比如，贝壳的抗拉强度远高于水晶，而成分却很简单（95%的石灰石+5%蛋白质）。这种自然界的启迪正引导着科学家们寻找化学组成简单、工艺简化并节省能量，又减少环境污染的新型材料。此外，仿生蝴蝶翅膀功能的材料，具有抗水性和自洁功能。又如，一些新型蓄光型自发光材料已经用于公路标志中，再结合各色燃料，使之具备白天充满丰富的色彩感同时夜间可自发光照明的特性，彻底改变传统照明能源消耗大的不足。
4结束语
我国桥梁建设发展过程中，与其他科技领域一样，始终坚持“自主创新”的指导思想，在消化吸收世界先进经验的基础上，取得了一批又一批丰硕的成果。现今，我国大规模的桥梁建设是桥梁技术创新、新型材料创新和实现超越的难得历史机遇。我们要抓住历史机遇，提升理念，自主创新。未来的桥梁将实现新型、大跨、轻质、耐久、灵敏和美观的国际桥梁发展的新目标。新型材料桥梁的诞生不仅仅可以成为城市标志性建筑，更能引领时代的进步。
参考文献
[1] 韩柏林，世界桥梁发展史[M].上海：知识出版社，1987.10：136-223
[2] 高巨福，空间结构仿生工程学的研究(博士论文)[D]. 天津：天津大学，2002.
[3] CONG Qian, CHEN Guang-hua, FANG Yan.Super-hydrophobic characteristics of butterfly wing surface [J]. Journal ofBionics Engineering, 2004.1(4):249-255
[4] 白巧鲜，与美国桥梁面对面[J].桥梁 2008,( 6) :12-16
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