對天津濱海兩座開啟橋的觀察與體會

王一帆

[摘要]天津濱海新區塘沽海門大橋和響螺灣開啟橋是坐落在海河上的兩座典型的開啟式橋梁，分別采用了垂直升降式和立轉式兩種開啟方式，對保證海河通航和海河兩岸通行發揮了非常重要的作用。區開放開發、天津自貿區建設的不斷推進，將會有越來越多的開啟橋會矗立在美麗的濱海新區，本文作者從自己的認識出發，對兩種開啟方式的開啟橋的不同特色、優缺點進行了分析，對濱海新區開啟橋的建設有一定的借鑒意義。

[關鍵詞]開啟橋；結構；觀察；體會

天津是一座帶有濃厚的橋梁文化色彩的城市，特別是近代以來，天津建造了大量的造型各異的開啟橋。天津的開啟橋無論是在數量上還是形式上，均堪稱全國之最。茅以升有一句話：“幾乎全國的開合橋都集中在天津，這不能不算是天津的一種‘特產～。天津有兩座開啟橋坐落在濱海新區，一座是建于上世紀八十年代的塘沽海門大橋，一座是建于本世紀初的天津響螺灣開啟橋。由于經常經過兩座橋梁，對兩座橋梁的開啟結構產生了比較濃厚的興趣，通過日常觀察、調查研究、查閱資料和分析思考，對兩座橋梁的開啟結構、運行維護產生了一些認識。

1、塘沽海門大橋和天津響螺灣開啟橋的基本情況

開啟橋又名開合橋，也稱活動橋，是部分橋跨結構可以移動或轉動的一種橋梁。建造開啟橋的目的是江河水面有船舶航行，航道上空的空間不足以建設固定式橋梁時，通過建造開啟橋來實現閉合時橋上走車、開啟時橋下行船的“開啟時通航、閉合時通行”功能。常見的開啟橋的結構有立轉式、升降式、平轉式三種。天津濱海新區塘沽海門大橋和天津響螺灣開啟橋兩座開啟橋分別采用了升降式、立轉式兩種開啟結構。結構情況見下圖：

沽海門大橋位于渤海西岸海河入海口，由塘沽北河岸跨越海河，至西大沽南河岸接岸，由鐵道部大橋工程局設計，鐵道部大橋工程局和交通部和第一航務工程局施工，于1985年11月13日建成通車，是我國目前提升高度最高的垂直升降式開啟橋。大橋總長550.1米，橋寬2×2+14米，主橋分跨為2x48+64+2×48米，中間64米為升降部分，可提升高度24米，在升降部分的兩側各建有45米高的提升鋼塔架。大橋開啟時，寬60米，高31米。升降功能由兩組提升機實現，每組提升機有兩個卷筒，兩卷筒間為機械軸同步，兩套提升機通過平衡電機實現同步運轉。提升機房分別設在橋跨兩端的提升塔樓頂部，控制臺集中在橋跨一端，上面設有高度及高差指示器，能隨時反映橋跨兩端同步情況，當橋的升降部分斜度過大時，自動進行調平。

天津響螺灣開啟橋橫跨海河下游、連接天津于家堡金融區和響螺灣商務區，由天津市市政工程設計研究院設計，中國鐵建十四局三公司承建，2010年7月建成通車，是集土建、機械、液壓、電氣及智能化控制于一體的新型橋梁，是目前世界上最大的雙葉立轉式開啟立。全橋鋼箱梁重1638噸，球墨鑄鐵配重1730噸，橋長868.8米，為雙向4車道，其中主橋為開啟橋，主跨76米，凈跨為68米，橋梁轉動半徑為38米、橋梁開啟最大角度85度，橋下通航凈寬度68米，在不開啟狀態下其凈空大于7米，開啟時凈空超過27米。采用600千瓦的動力轉動裝置，大大提高了開啟速度，開啟時間為315秒，閉合時間為265秒。開啟橋由電氣系統控制的液壓機械完成，橋梁開啟時由橋中間向兩側立轉，就像是古代拉起護城河上的吊橋。

2、兩座開啟橋的活動橋跨的受力分析

垂直升降式開啟橋主要考慮活動的橋跨所受到力的平衡，立轉式開啟橋主要考慮的不僅僅是活動的橋跨所受到的力的平衡，還要考慮所受的力矩的平衡。具體受力分析如下：

2.1塘沽海門大橋升降部分受力情況分析

存在以下力的關系：

G=F1+F1，可以保證能夠將橋的活動部分進行升降

F1=F1，可以保證橋的活動部分能夠保持一個基本水平的狀態進行升降。

2.2天津響螺灣開啟橋開啟部分（兩片中的一片）受力情況分析

3、兩座開啟橋優劣情況的認識

兩座開啟橋采用的垂直升降式和立轉式兩種不同的開啟方式，具有不同的結構特點，體現出不同的優勢，也存在各自的缺點。我認為兩座開啟橋至少存在以下幾方面的不同：

3.1開啟速度和通行效率方面

塘沽海門大橋是垂直升降式開啟橋，開啟或者閉合一次需要20分鐘左右時間，天津響螺灣開啟橋是立轉式開啟梁，每完成一次開啟或者閉合都僅需3分多鐘。快速的開啟與閉合對于緩解大橋開閉所造成的車流擁塞會產生立竿見影的效果，所以立轉式橋梁通行效率更高一些。將來隨著響螺灣商務區和于家堡金融區建設的不斷推進，特別是天津自貿區的各項事業的蓬勃發展，天津響螺灣開啟橋的船舶通行量和地面交通通行量會比塘沽海門大橋增長的更快更多。所以就開啟效率上看，天津響螺灣開啟橋所采用的立轉式開啟方式更有優勢，每開啟一次可以節約半個小時以上有時間，通行效率會有很大提高。

3_2開啟寬度和開啟高度方面

塘沽海門大橋開啟后，通航凈寬60米，開啟后的凈空高31米。天津響螺灣開啟橋通航凈寬度68米，開啟時凈空27米。從了解到數據上看，兩座橋各有千秋，相差不多，但是從功能上均能夠滿足海河通航的基本要求。我感覺在建設開啟橋中，由于垂直升降的結構簡單、明快，相對更加容易實現，而立轉式開啟橋結構、技術、設備和控制要求均要更加高精尖一些，采用垂直升降式的開啟橋，通航的寬度和通航的高度更容易提升、拓展。所以如果是有更寬更高的開啟通航要求，而對通行效率要求相對較低一些的地區，可以考慮垂直升降式開啟橋，要更優于立轉式開啟橋。

3.3技術含量和運行安全方面

塘沽海門大橋的開啟機構的兩套提升機依靠一種稱作“平衡電機”的設備實現同步，同一提升機的兩個卷筒通過機械軸連接實現同步，這樣就保證了啟升和下降過程中橋的四個角的保持水平，這種控制和運行的特點是低速穩定、可控性強、超重載荷，可以說雖然犧牲了開啟速度，但是實現了安全和平衡。天津響螺灣開啟橋采用了較多的高科技，在開啟橋閉合時兩塊臂梁鎖緊形成一個鋼性整體，關閉后液壓馬達自動鎖死，同時采用了工業以太網通過水下光纜進行連接，通過計算機程序進行控制，使起升液壓系統有條不紊的工作，這些新思路、新方法、新技術的集合運用，運行更加科學有序、安全高效、穩定可靠。

總結：

開啟橋不是一般意義上的橋梁，它是機電液與結構的完美組合體，可以滿足江河航道的通航功能和江河兩岸的通行功能。橋梁結構經濟合理，占地與拆遷量小，減少了工程造價。不同開啟方式的開啟橋適用于不同的環境，應根據實際需要選用不同的開啟方式。隨著我國經濟實力的增強，這種橋梁型式將煥發新的青春，為我國橋梁建設和社會經濟發展，發揮其自身獨特的作用。論公路瀝青路面早期破壞及預防措施

郭勇軍

[摘要]瀝青混凝土路面作為一種柔性路面結構，因其行車舒適、養護便利開放交通快等特點，已廣泛應運于我國高速公路與城鎮主要道路的建設中，是我國最重要且最常用的一種路面結構形式。但也由于其受溫感性較高（夏季強度較低）和施工過程不規范等因素的影響，往往會過早的出現推移、泛油、裂縫等病害。基于此，本文筆者以工程實例為依據，理論試驗為手段，就我國瀝青混凝土路面早期破壞形式及機理進行深入研究，并有針對性的提出防護措施，旨在更好的服務于我國交通事業的建設。

[關鍵詞]瀝青路面；早期破壞；機理分析；防護措施

作為我國現階段最常見的一種路面結構形式，瀝青混凝土路面的施工與運營過程隨著時代的發展越來越受到人們的關注。如何加強瀝青混凝土路面施工技術，防止其發生早期破壞，提高路面整體運行質量，促使其更好的服務于人民與社會，已成為現代交通從事看們共同面對的課題。

1、工程實況

1.1工程簡介

楚大（楚雄～大理）高速公路是國道主干線320云南境內滇西方向的重要路段，主線全長179.112Km，屬于“滇西紅層”的山嶺重丘區，地質復雜，沿線材料以砂巖為主。自通車后路面進行了多次修補，調查時路面存在的主要病害有：縱、橫裂縫、車轍、沉陷、擁包、泛油、坑槽、積水。

1.2路況調查

（1）彎沉測量。實測最小彎沉值32.0（0.01mm）、最大彎沉值200.0（0.01mm），原設計容許彎沉值40.0（0.01mm），代表彎沉值大于容許彎沉值約占路段的60%，表明結構承載能力己偏不安全。路面代表彎沉值的增加與實際路況的顯著變化吻合。

（2）探坑調查。級配碎石基層以泥巖為主要細料，且整體處于極為潮濕的飽水狀態。粉料最高含量29.1%，平均含量16.0%，嚴重超出規范≤7.0%的要求；38%的細料中塑性指數lP最大值為17.8，超出規范≤6.0的要求；71%的樣品液限指數最大為34.7%，超出規范≤28.0%的要求，塑性細料含量多。

2、早期破壞發生的主要形式及原因

通過對楚大高速實際路況調查，本文經過綜合分析，就常見且具有代表性的幾點病害進行簡要分析，具體內容如下：

2.1裂縫

裂縫作為瀝青路面最常見的早期破壞之一，其最大的危害在于路面開裂后，使得水分不斷進入道路下層（路基）結構，致使路基因軟化而導致承載力下降，進而促使路面破壞速度加快。

2.1.1橫向裂縫

瀝青路面橫向裂縫包括非荷載性裂縫與荷載性裂縫兩大類，究其形成原因，主要為路基壓實度控制（過低時易形成）與瀝青材料特性（干縮和溫縮）有關。荷載性裂縫產生的主要原因—般是由于施工的粗糙性和設計的欠缺性所造成，或是隨著時間的推移，在長期重載交通作用下，瀝青路面因疲勞性和不可恢復性損傷逐漸發育成橫向裂縫；非荷載裂縫作為橫向裂縫的主要表現形式，其包括基層反射性裂縫和溫縮性裂縫，研究表明，常規的發育較淺的橫向裂縫不會對路面結構造成太太損傷，一定條，件下是允許其存在的。

2.1.2縱向裂縫

縱向裂縫的形成，一是由于瀝青面層攤鋪時，縱向接縫處理不合格，使其剝落開裂，加之行車荷載作用而形成；二是由于路基因縱向不均勻沉降而形成，其原因為路基壓實不均勻所致。

2.2水損壞

水損壞為瀝青路面早期破壞常見的—種形式，其破壞機理主要為路面及表層結構中的積水進入公路結構層所造成，一旦形成早期破壞，其損傷力較大。—般情況下，水進入路面表層后會滯留在面層下部及其交界處，茌長期疲勞荷載作用下，各面層間的瀝青由于逐漸失去粘結力而形成剝落現象，隨著時間的推移，病害逐漸發育至上部，加之外載的反復作用，從而形成變形和網裂。

在雨水較多時節，尤其是因降雨形成路面明顯積水時，在行車荷載的反復作用下，使得行車道上的網裂日益擴大，并在車輪與周邊材料的擠壓下空蝕作用下，從而形成空洞，同時又增大了路面結構與水的接觸面積，周而復始，形成—種惡性循環，如不及時修補，最終導致局部損壞的發生。

2-3車轍和坑槽

車轍主要包括流動性損傷、結構性損傷和磨損性損傷三種類型，其表現形式為行車道面層及基層處產生永久性凹性轍形。形成車轍的主要原因為荷載集中性疲勞損壞所造成，尤其是重載交通地區，此類損傷最為容易發生；坑槽現象的發生，通常是由于面層厚度不足或壓實度不夠而導致。壓實度不足主要為瀝青喪失粘結力而造成，使其壓實效果無法達到規范要求，從而在荷載作用下因發生胞性斷裂而形成坑槽，其形成的根本原因為瀝青攤鋪時因混合料溫度過高造成老化而致；道路瀝青面層壓實過程中，當混合料溫度過低時，容易造成因壓實不均勻而在荷載作用下出現不均衡性斷裂，進而導致坑槽的出現。除此之外，厚度不足通常會加強低壓空蝕作用，從而形成坑槽損壞。

3、避免早期破壞發生的防護措施

根據楚大高速實際情況，本文系統性的提出以下幾點預防措施。

3.1合理設計

道路路面結構設計時，不能干篇—律的采用半-剛性基層，而是應因地制宜，合理的進行路面結構組合，結合本地實際隋況和發展特點（如經濟、環境、氣1賄地理），采用合理的交通組合方式。低劑量水泥穩定碎石基層和級配碎石柔性基層適合交通量-不大且重載交通很少的地區；低劑量穩定碎石基層和半剛性基層（需在基層與面層間設置級配碎石柔性排水層）適合交通量大但重載交通較少的地區；半剛性基層摻入適量的土工材料，不僅可以改善結構層間的關系，而且還能對其受力特征起到加強作用，因此比較適合交通量大且重載交通較多地區。

3.2采用改性瀝青

改性瀝青的特點：①擁有較好的低溫抗裂性和高溫穩定性，對裂縫的出現有很好的抑制作用；②增強瀝青混合料的耐久性和路面抗水損壞能力，提高道路使用壽命；⑤提高瀝青混合料的抗變形能力。交通部公路科學研究所對SBS、SBR、PE、EVA等4種改性劑的改性效果進行了比較試驗，結果證明，SBS在高、低溫性能，彈性恢復性能和感溫性等方面都有突出優點。PE僅在高溫穩定性方面顯示出較好的效果。EVA的高溫穩定性不如PE，但低溫性能較PE要稍好—些，但均不如SBS。

另外，大量試驗與實踐證明，評價SBS改性瀝青綜合性能時，在試驗手段與評價方式的選擇方面，如果只是單純的套用普通基質瀝青的一些試驗方法或技術指標來衡量改性瀝青的路用性能，那么就不能完全體現出它的優良特性與社會價值，甚至出現指標假相問題，對此需要格外注意。

3.3提高施工質量

高速公路工程項目的建設是—個復雜、龐大的系統，影響工程質量的因素貫穿整個施工過程。工程質量包括“美觀、經濟、適用、安全”四個方面，只有四者全優，才是真正的優質工程。現如今，國家對于高速公路工程質量管理的要求越來越細、越來越嚴，而基層技術的發展現狀遠遠不能適應這些高標準、嚴要求。基層部門需要綜合監督、設計、監理、施工等多種職能，在工程施工時，做好“一協調”、“兩管理”、“三控制”工作，對建設各方采用—定的經濟手段進行制約，確保工程以優質的品質完成質量目標。

結語：

高速公路瀝青路面的早期破壞形式是多種多樣的，其影響因素也是復雜多變的，通過分析研究高速公路瀝青路面早期破壞產生的原因，從而確定預防破壞產生的措施，從設計，施工及管理等方面入手，采取科學可行的方法加以控制，保證瀝青路面的施工質量，提高高速公路的使用質量和壽命。