面向歐洲—非洲的新橋梁形式

朱崇愷

2018年9月19日在英國《皇家學會學報》上發表了一篇論文，表明他們使用數學建模技術得出了超大跨度橋梁的最佳形式。橋的跨度指的是兩個相鄰橋墩之間的距離，目前跨度的世界紀錄是日本的明石海峽大橋，主跨距離接近2千米。最常見的大跨度橋型是懸索橋，例如著名的金門大橋。但最近斜拉橋正變得越來越受歡迎，例如蘇通長江公路大橋。

隨著橋梁跨度的變長，需要更多的材料來承載橋梁自身的重量，而不是承載跨越橋梁的交通。而這會產生惡性循環：跨度的小幅增加需要橋梁使用更多的材料，橋梁結構必然加重，這又需要更多的材料來支撐它。因此，這就限制了橋梁跨度的長度。一種改善的手段是使用更輕更堅固的材料。然而，現實中鋼仍然是首選的材料，因為它堅固、易于獲得且相對便宜。所以增加跨度的唯一方法就是改變橋梁的設計。

謝菲爾德大學負責這項研究的馬修·吉爾伯特教授說：“懸索橋已經存在了數百年，但我們從未停下尋求看看它是否真的是最好用的形式。我們的研究表明，確實存在結構更有效的形式，這可能為未來明顯更長的橋跨打開大門。”

例如，位于歐洲和非洲大陸之間的直布羅陀海峽寬14千米。如果要修建跨越直布羅陀海峽的橋梁，可能需要5千米跨度，傳統的鋼制懸索橋設計在此并不成立，但新提出的橋梁形式只需要較少的材料，并且計算表明這個距離的跨度是可行的。