0、山言

? ? ? ? 本章節(jié)的主要內(nèi)容是關(guān)于地下工程與橋梁工程的概述，共有六部分內(nèi)容：為什么要開發(fā)地下空間；何謂地下工程；地下工程如何建造；從獨(dú)木橋到跨海大橋；豐富多彩的橋梁形式；橋梁的設(shè)計(jì)與施工。

? ? ? ? 開啟地下之門『地下工程』——徐學(xué)燕教授（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——31:10。

? ? ? ? 天塹變通途『橋梁工程』——王玉銀教授（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）——18:45。

1、為什么要開發(fā)地下空間?

? ? ? ? 開發(fā)地下空間，可以保護(hù)耕地、保持交通順暢、改善居住環(huán)境、給子孫留下綠蔭。因此我們必須開發(fā)城市地下空間以開拓新的土地資源。

2、何謂地下工程

? ? ? ? 地下工程的定義——地面以下土層或巖體中修建的各種類型的地下建筑物或結(jié)構(gòu)的工程，稱為地下工程。

? ? ? ? 地下工程古已有之。我國秦漢時(shí)期的陵墓、地下糧倉和引水渠道，均為地下工程的典范。

（1）地下公共交通

? ? ? ? 山嶺隧道、水下隧道。例如，青島膠州灣隧道與重慶大坪隧道（三層隧道重疊疊羅漢）。

? ? ? ? 地鐵由區(qū)間隧道，地鐵車站和區(qū)間設(shè)備段等設(shè)施組成。其中，隧道占據(jù)地鐵的很大比重。1970年世界經(jīng)合組織（OECD）對(duì)隧道定義——在地面以下按規(guī)定形狀和尺寸修筑的橫斷面積大于2m^2的硐（dong4）室。

（2）地下商業(yè)中心

? ? ? ? 地下商業(yè)中心有效利用地下空間實(shí)現(xiàn)人、車分流，有重要的社會(huì)作用和良好的經(jīng)濟(jì)效益。并且戰(zhàn)備時(shí)地下商業(yè)中心的地下工程可改成人防地道。

（3）巨大的地下儲(chǔ)庫

? ? ? ? 地上油庫需設(shè)隔離帶，而地下可采用水封油庫，從而減少隔離帶面積。

? ? ? ? 坎兒井是荒漠地區(qū)一種特殊的灌溉系統(tǒng)，普遍分布于我國新疆吐魯番地區(qū)。山麓地帶地下水富集，修鑿豎井是為了方便人們疏通暗渠。暗可以使水在直流過程中避免大量蒸發(fā)。地下水順著傾斜的地勢，通過暗渠輸送到盆地里，維持綠洲的生存。

（4）城市地下綜合體

? ? ? ? 隨著城市集約化和程度的不斷提高，單一功能的地下單體公共建筑需要逐漸向多功能和綜合化發(fā)展。而城市地下建筑空間要在不同條件下適應(yīng)多種功能的需要，即成為多功能建筑。這種由多種不同功能的地下建筑空間組合在一起的建筑，即為城市地下綜合體。

?3、地下工程如何建造

（1）基坑支護(hù)

? ? ? ? 基坑的四周是松散的土體，為保證挖土工程人員的安全，進(jìn)行支擋或加固側(cè)壁的結(jié)構(gòu)，稱為支護(hù)結(jié)構(gòu)。支護(hù)結(jié)構(gòu)常采用水泥土樁墻、土釘墻、地下連續(xù)墻、樁墻在地下空間四周形成支護(hù)深度大，變形相對(duì)較小的結(jié)構(gòu)。?

（2）地下通道

? ? ? ? 對(duì)于較淺的地下通道可以采用明挖法，施工步驟是，開挖、建造、封蓋。例如電纜溝施工。

? ? ? ? 對(duì)于地下管道的鋪設(shè)可以采用頂管法，例如，西氣東輸工程。

? ? ? ? 對(duì)于隧道的挖掘則一般采用盾構(gòu)法。即集開挖、推進(jìn)、襯砌、安裝等多種作業(yè)于一體，從而建成隧道空間的盾構(gòu)施工方法簡稱為盾構(gòu)法。

? ? ? ? 對(duì)于水下隧道則一般采用沉管法，即沉管隧道。水下隧道常采用沉管隧道施工，就是將若干個(gè)預(yù)制段分別浮運(yùn)到海面（河面）現(xiàn)場，并一個(gè)接一個(gè)地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，然后將相鄰管段連接，使各節(jié)管段連通成為整體。

（3）人工凍結(jié)技術(shù)

? ? ? ? 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是利用鋼筋混凝土建成。因此在地下建筑物竣工后，鋼筋混凝土就殘留在土中，形成了污染。人工凍結(jié)技術(shù)利用土體自身材料形成支護(hù)體系很好地解決了污染問題。

? ? ? ? 凍結(jié)法是將低溫鹽水通過凍結(jié)管向土層中輸入冷能，使得凍結(jié)管側(cè)壁周土體形成凍土柱，凍土柱不斷向外擴(kuò)展交接后形成連續(xù)封閉的凍土墻。凍土墻可抵抗土壓カ，阻隔地下水侵入，形成無水的地下工程施工空間。其主要構(gòu)造有進(jìn)液管、回液管、凍結(jié)管、排水井等。進(jìn)行支護(hù)時(shí)，結(jié)構(gòu)主要包括保溫層、凍結(jié)管以及凍土墻。

? ? ? ? 人工凍結(jié)技術(shù)古已有之。據(jù)《三國志》記載，曹操西征馬超時(shí)，因沙土之地，筑壘不成。后謀士婁子伯獻(xiàn)“潑水結(jié)冰”之計(jì)，令兵士于夜晚擔(dān)土波水，隨筑隨凍。等到天明土城筑就，成功抵御了馬超的進(jìn)攻。?

? ? ? ?人工凍結(jié)技術(shù)廣泛應(yīng)用于城市土木工程、礦山豎井工程、地鐵、輸水管道、地下隧道及液化石油氣等地下倉儲(chǔ)工程。其在國際上已有130年的歷史，是比較成功和成熟的技術(shù)。在我國深圳、廣州、上海、南京、北京、天津地鐵中得到廣泛的應(yīng)用。

? ? ? ? 目前我國地下工程規(guī)模大，技術(shù)復(fù)雜，需要解決的困難都是史無前例，世無先例！我們必須加倍努力學(xué)習(xí)，踏實(shí)工作，勇于創(chuàng)新，從而去創(chuàng)造不愧于時(shí)代的地下工程以及燦爛的未來！

4、從獨(dú)木橋到跨海大橋

（1）古代橋梁

? ? ? ? 梁橋、索橋、拱橋、浮橋、獨(dú)木橋、石橋、樹橋。

? ? ? ? 攀藤而渡——索橋（吊橋）。公元前251年四川益州李冰，笮橋、竹索橋。

? ? ? ? 乘船過河——浮橋。

? ? ? ? 拱架橋——古羅馬輸水橋。

（2）現(xiàn)代橋梁

? ? ? ? 鑄鐵橋、鏈桿柔式懸索橋、鋼結(jié)構(gòu)橋、鋼混凝土橋、斜拉橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋（大跨度）。

? ? ? ? 1937年，茅以升，錢塘江大橋；1957年，武漢長江大橋；1968年，南京長江大橋；2009年，朝天門大橋（鋼桁架拱橋）；2008年，蘇通長江大橋（雙塔斜拉橋）；2009年，西堠門大橋（鋼箱梁懸索橋）；2011年，青島海灣大橋（跨海大橋）。?

5、豐富多彩的橋梁形式

（1）橋梁的組成

? ? ? ? ①上部結(jié)構(gòu)：a、橋跨結(jié)構(gòu)——直接承擔(dān)使用荷載；b、支座系統(tǒng)——支承橋跨結(jié)構(gòu)并傳遞荷于墩臺(tái)上。

? ? ? ? ②下部結(jié)構(gòu)：a、橋墩橋臺(tái)——將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳遞到基礎(chǔ)；b、墩臺(tái)基礎(chǔ)——將橋梁結(jié)構(gòu)的反力傳遞到地基。

? ? ? ? ③附屬設(shè)施：橋面鋪裝、排水防水系統(tǒng)、欄桿、伸縮縫和燈光照明等。

（2）橋梁結(jié)構(gòu)類型分類

? ? ? ? ①固定式橋梁——梁橋、拱橋、剛架橋、斜拉橋、懸索橋。

? ? ? ? ②非固定式橋梁——開啟橋、浮橋、漫水橋。

（3）梁式橋——主梁受彎

? ? ? ? 用梁或桁架梁作主要承重結(jié)構(gòu)的橋梁。其上部結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下，支點(diǎn)只產(chǎn)生豎向反力。（簡支梁橋、連續(xù)梁橋）。梁橋又稱平橋，獨(dú)木橋?qū)儆诹簶颉Ｓ捎趯?shí)腹梁不經(jīng)濟(jì)，因此常用桁架橋。主梁的靜力體系包括簡支梁、連續(xù)梁以及雙懸臂梁橋。

（4）拱橋——拱券或拱肋受壓

? ? ? ? 在以承受軸向壓力為主的拱券或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁，其在拱腳處將產(chǎn)生水平推力。（兩鉸拱、三鉸拱、無鉸拱）。拱橋可分為上承式、中承式、下承式。

（5）剛架橋——構(gòu)件受壓彎

? ? ? ? 剛架橋是一種介于梁與拱之間的結(jié)構(gòu)體系，它是由受彎的上部梁（或板）結(jié)構(gòu)與承壓的下部柱（或墩）整體結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu)。（例如門式剛架橋）。剛架橋受力狀態(tài)及跨越能力介于梁橋與拱橋之間，因此截面尺寸小于梁橋（需要凈空或建筑高度受限情況下可以考慮剛架橋）。

（6）斜拉橋——纜索受拉

? ? ? ? 斜拉橋是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁，由承壓的塔受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結(jié)構(gòu)體系。主要包括，主塔、拉索及橋面系。

（7）懸索橋——纜索受拉

? ? ? ? 懸索橋是通過索塔懸掛并錨固于兩岸（或橋兩端）的纜索（或鋼鏈）作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。主要包括，主纜、主塔、吊桿及錨碇。 懸索橋的特點(diǎn)是，剛度小、跨越能力強(qiáng)。

?6、橋梁的設(shè)計(jì)與施工

? ? ? ? 橋梁設(shè)計(jì)需依據(jù)——合理性、造價(jià)、社會(huì)價(jià)值、與環(huán)境的和諧、跨度、水文條件等。橋梁設(shè)計(jì)需要確定結(jié)構(gòu)形式、場地條件、從而初步確定施工方案。

? ? ? ? 橋梁設(shè)計(jì)前，先確定橋梁的用途（用途分類包括，人行橋、城市立交橋、公路橋、鐵路橋、公鐵兩用橋、管線橋、運(yùn)水橋）；然后確定橋梁的材料（例如拱橋按材料可分類為木、石、鋼筋混凝土、鋼、鋼管混凝土拱橋等）；再確定橋梁的跨徑（特大、大、中、小、涵洞等）。之后才可以根據(jù)確定后的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)。

? ? ? ? 100m和1000m拱橋在設(shè)計(jì)方面難度相差不大，但施工方面難度差距懸殊。并且不同的橋梁設(shè)計(jì)，需要的施工方法也不同，例如，鋼管混凝土拱橋常見的施工方法有支架法、轉(zhuǎn)體法、整體吊裝法、纜索吊裝法、混合吊裝法等。最后，橋梁的設(shè)計(jì)施工，最好需同周圍形成和諧之美。