淺述橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展

顧長(zhǎng)青

(廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司)

1 前言

自古以來(lái)，人們需求得到滿(mǎn)足時(shí)，就會(huì)衍生出更多的想法。橋梁的出現(xiàn)并不是單一物體存在，在現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇，城市建設(shè)逐漸開(kāi)始國(guó)際化趨勢(shì)，橋梁的建設(shè)也就不能光滿(mǎn)足承載和運(yùn)營(yíng)的要求，要與城市建設(shè)風(fēng)格相統(tǒng)一結(jié)合。建筑物從實(shí)用的角度得到滿(mǎn)足時(shí)，就會(huì)要求在外觀上有美的體現(xiàn)，藝術(shù)與建筑的結(jié)合，美與力量的結(jié)合，那么就要求橋梁不但具有經(jīng)濟(jì)適用、結(jié)實(shí)堅(jiān)固。更要有美的體現(xiàn)，風(fēng)格的創(chuàng)新。現(xiàn)在城市發(fā)展，要給人們留下標(biāo)新立異的標(biāo)志建筑物，橋梁也是每個(gè)城市的標(biāo)志，一座好的橋梁，不僅設(shè)計(jì)工藝復(fù)雜，更能代表一個(gè)城市的篇章與內(nèi)涵。進(jìn)入21世紀(jì)，橋梁的設(shè)計(jì)應(yīng)與國(guó)際接軌，已經(jīng)從以往的單純滿(mǎn)足需求過(guò)度到橋型新穎、跨徑大、材質(zhì)輕、具有藝術(shù)感等發(fā)展目標(biāo)。從古至今，橋梁的結(jié)構(gòu)形式也發(fā)生了多種改變，從古代的常用的石拱橋，到現(xiàn)代懸索、斜拉橋等，也發(fā)生翻天覆地般的改變。

2 橋梁設(shè)計(jì)基本原則

橋梁設(shè)計(jì)的主要原則有:(1)安全可靠。橋梁的出現(xiàn)就是減短出行時(shí)間，能夠以最少的時(shí)間，通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的地貌，而對(duì)于人們出行最重要的就是安全，那么一座橋梁需要的最根本的就是安全，一定要在強(qiáng)度、穩(wěn)定、耐久性上做足功夫，保證一個(gè)安全儲(chǔ)備。橋梁上的安全設(shè)施，建造要人性化，務(wù)必使駕駛者體驗(yàn)到安全舒適的運(yùn)營(yíng)。橋梁的指示標(biāo)志也要醒目易懂。同時(shí)還要注意這個(gè)地區(qū)的地址災(zāi)害問(wèn)題，在地震帶的橋梁應(yīng)該具有防震措施。(2)耐久性。在橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，滿(mǎn)足橋梁荷載范圍內(nèi)的車(chē)輛通過(guò)時(shí)，橋梁不能出現(xiàn)過(guò)大的變形以及過(guò)寬的裂縫。還要滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)交通流量的需求。橋梁搭板兩端，在車(chē)輛上橋時(shí)，應(yīng)該有疏散功能，不造成交通的擁堵。(3)經(jīng)濟(jì)合理。橋梁設(shè)計(jì)應(yīng)該就地取材、因地制宜。盡量不要影響當(dāng)?shù)氐慕煌ǎ夹g(shù)上越先進(jìn)越好。(4)外觀。現(xiàn)代對(duì)外觀要求比較嚴(yán)格，尤其是一座建設(shè)在都市里的橋梁，不僅承載運(yùn)營(yíng)的作用，還要給市民、游客帶來(lái)一種美的享受。要求橋梁設(shè)計(jì)要流線性、有藝術(shù)感和時(shí)代感。

3 橋梁的改變

(1)橋梁結(jié)構(gòu)的改變。(2)橋梁跨度的改變。(3)橋梁外觀的改變。例如:最大的斜拉橋—蘇通大橋，全橋長(zhǎng)1088m，正是中國(guó)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的體現(xiàn)，也是中國(guó)建橋技術(shù)的進(jìn)步的標(biāo)志。可以看出，斜拉橋的這些記錄都比較年輕，斜拉橋本身也是最年輕的一種橋型，造型優(yōu)美，但是主跨收到橋塔的高度限制，不可能做得很高。最值得提的是蘇通大橋創(chuàng)造了幾個(gè)世界紀(jì)錄:最大主跨，最高橋塔，最深基礎(chǔ)，最長(zhǎng)拉索。最大的懸索橋—名石海峽大橋(日本)，全橋長(zhǎng)1991m，這座橋建造工期長(zhǎng)達(dá)10年，正是慢工出細(xì)活，建造期間遭遇7.2級(jí)地震后，居然毫發(fā)無(wú)損，只是兩橋塔直接的距離由原來(lái)設(shè)計(jì)的1990m變成了1991m，但是通過(guò)臨時(shí)修改了設(shè)計(jì)方案，最終這座奇跡般的大橋還是建立起來(lái)了，而且十多年來(lái)記錄無(wú)人能破。其中最值得稱(chēng)道的就是金門(mén)大橋，全長(zhǎng)1280m，早在20世紀(jì)30年代的美國(guó)經(jīng)濟(jì)很不景氣的時(shí)候建造成的，如此龐大的工程規(guī)模，而且如此具有遠(yuǎn)見(jiàn)卓識(shí)的一項(xiàng)工程，以至于這座橋迄今為止還能位于世界前十的位置，至今還能發(fā)揮作用，至今為止，金門(mén)大橋的外形設(shè)計(jì)依然不顯得過(guò)時(shí)，實(shí)在是工程界的一個(gè)里程碑式的浩大工程。最大的拱橋—重慶朝天門(mén)大橋，主跨552m，拱橋不愧是咱們老祖宗傳下來(lái)的好手藝，最長(zhǎng)的梁橋—重慶石板坡大橋，梁橋由于其受力特點(diǎn)及材料限制，一般跨徑都比較小。

一些橋主要為功能而建，對(duì)于它們而言安全和壽命先于設(shè)計(jì)美感。但隨著設(shè)計(jì)軟件和材料的變革，橋的設(shè)計(jì)變得越來(lái)越出乎人們的意料。有的可以卷起來(lái)變成一個(gè)八邊形;有的采用了達(dá)·芬奇的設(shè)計(jì)圖;有的漂浮在水面上。世界上最奇特的橋梁，(1)可以卷起來(lái)的橋倫敦設(shè)計(jì)公司H eatherw ickStudio于2004年設(shè)計(jì)了這座39英尺(約12m)長(zhǎng)的木材及鋼鐵結(jié)構(gòu)的橋，架設(shè)在倫敦大聯(lián)盟運(yùn)河上。它的特別之處在于:橋欄桿內(nèi)有一個(gè)水壓裝置，可以把整座橋收卷成一個(gè)八邊形。這個(gè)設(shè)計(jì)確保運(yùn)河里的船只能暢通無(wú)阻。橋在每周五的中午卷起。(2)錦帶橋位于日本山口縣巖國(guó)市的錦川河上，是一座五孔石墩木拱橋，跨度 27.5m，全長(zhǎng)193.3m，寬5m，1673年建造完成，是日本三大名橋之一。因其景致而被稱(chēng)為“錦帶橋”。(3)這座長(zhǎng)度達(dá)918m的可供船只在其上航行的跨河水道橋于1997年動(dòng)工，歷時(shí)6年完成，于2003年開(kāi)始投入使用。它將東部的馬格德堡附近的米特蘭德運(yùn)河與西部的易北——哈維爾運(yùn)河跨越易北河連接了起來(lái)。既有行人行走其上，又有船只航行，構(gòu)成了這座橋的奇妙景觀。(4)奧斯汀步行橋位于奧斯汀湖附近一個(gè)植被茂密地帶，連接了兩岸新建的住房。奧斯汀步行橋如果僅從結(jié)構(gòu)上來(lái)看真還沒(méi)有很特別的地方。一座典型的拱式結(jié)構(gòu)，五道鋼管組成了兩層主拱圈。在拱頂處五道鋼管拱呈同平面布置，由拱頂開(kāi)始向拱腳延伸，主拱逐步分離形成兩層拱圈，在拱腳處形成上下兩層起拱線支撐。(5)中國(guó)山東青島的膠洲大橋，橫跨青島海灣，猶似霧中蛟龍，氣勢(shì)磅礴。(6)挪威的 Leonardo＇s GoldenHorn Bridge，造型優(yōu)美，感觀奇特。(7)亨德森波浪橋118英尺(約36m)高的亨德森波浪橋是新加坡最高的人行天橋。人行天橋在設(shè)計(jì)上相比那些需要支持重型車(chē)輛的普通大橋更加自由。這座橋波浪形的外觀非常漂亮，內(nèi)部形狀形成長(zhǎng)椅，游客可以坐在上面觀看新加坡的城市景觀。橋長(zhǎng)900英尺(約275m)，安裝有一系列LED節(jié)能燈，夜晚燈亮?xí)r更凸顯橋的蛇形外觀。