反映工業(yè)化發(fā)展水平的以色列城市橋梁

穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計研究總院有限公司，北京市 100082）

0 引言

以色列（State of Israel），地處地中海東南方向，北靠黎巴嫩，東瀕敘利亞和約旦，西南邊是埃及。1948年宣布獨立，2014年1月人口813萬，其中猶太人611萬，是世界上唯一以猶太人為主體民族的國家。

以色列工業(yè)化程度較高，總體經(jīng)濟實力較強。以色列的科學(xué)家在遺傳學(xué)、計算機科學(xué)、光學(xué)、工程學(xué)及其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的貢獻都十分杰出。自建國以來，以色列一直致力于科學(xué)和工程學(xué)的研究，其在城市橋梁的工業(yè)化發(fā)展水平上亦走在世界的前列。

1 以色列現(xiàn)代城市橋梁擷英

以色列城市橋梁的建設(shè)充分反映和體現(xiàn)了其工業(yè)化發(fā)展水平的新趨勢。下面通過以色列城市橋梁擷英，來彰顯其城市橋梁建設(shè)的精華之處。

1.1 謝赫扎耶德大橋

謝赫扎耶德大橋是一座位于以色列南部城市貝爾謝巴的步行鋼橋，連接高科技園區(qū)、Ben-Gurion大學(xué)以及Beer-ShevaTzafon火車站，由普利茲克建筑獎得主扎哈哈迪德設(shè)計，被稱為“迄今為止史上最復(fù)雜的橋梁”。該橋于2016年6月12日正式投入使用。

謝赫扎耶德大橋全長842 m，主橋長210 m，橋面到河床64 m，橫跨在城市軌道交通站點之上。這座橋梁的奇妙之處在于巨大的橋體僅通過3個V型鋼柱支撐。這種極簡的支撐體系之所以可行，得益于橋體魚眼式的雙曲線結(jié)構(gòu)造型，它可以通過抵抗水平應(yīng)力來增強結(jié)構(gòu)的強度，同時也為穿行其中的行人帶來動態(tài)和變化的行走體驗。

這座鋼橋建成后，成為當(dāng)?shù)氐囊粋€著名景點和地標(biāo)性建筑。其設(shè)計融合了超過200種不同鋼梁的橫截面，從而形成獨特的集合形態(tài)——四跨鋼拱形結(jié)構(gòu)。橋體呈現(xiàn)著彎曲和扭曲，分別形成110 m和70 m的兩個大開口，將橋面從對稱的鋼鐵拱架上“落空”，宛若波浪般的流動剪影，又恰似一個充滿理性的正弦曲線在空中舞動，造型新穎別致。

這個獨特的設(shè)計令人贊嘆不已。這種高超的橋梁設(shè)計水平和先進的造橋技能，正是以色列工業(yè)化發(fā)展水平在城市橋梁建設(shè)中的成功展現(xiàn)。圖1為謝赫扎耶德大橋的拱形結(jié)構(gòu)。

圖1 謝赫扎耶德大橋的拱形結(jié)構(gòu)

1.2 科爾德斯大橋

科爾德斯大橋位于以色列耶路撒冷市，建于2006年。這座大橋為一座異形拱塔斜拉橋。大橋距離地面118 m，使用70根線纜將140 m的一段橋身懸浮起來。這座橋能夠承載輕重量的列車運輸系統(tǒng)，而且還有一個透明玻璃人行道用于步行。

圖2 科爾德斯大橋的異形鋼主拱塔

圖2是科爾德斯大橋映襯在日落之后的景色。這座橋梁采用了拋物線形狀的異形鋼拱塔造型，以舒展的鋼拱為橋身，其斜拉索按照不同規(guī)律變換，宛如在空中布設(shè)了一張奇妙的網(wǎng)。兩側(cè)的橋梁欄桿簡潔、明快、實用。這座橋梁的奇妙設(shè)計充分反映了以色列人的創(chuàng)新意識和高超的建橋技術(shù)，既體現(xiàn)了以色列工業(yè)化發(fā)展水平，同時也體現(xiàn)了其傳承民族文化和與周圍環(huán)境和諧、共融的設(shè)計理念。

1.3 一座造型別致的斜拉橋

2010年，以色列在特拉維夫附近的一個山谷間建造了一座造型別致的斜拉橋（見圖3）。這座跨越在山谷之間的橋梁，由兩張架設(shè)在空中的大網(wǎng)組成。該斜張結(jié)構(gòu)的橋梁在設(shè)計上十分獨特，其斜拉索按不同規(guī)律在空中變換，兩側(cè)山頂上還分別設(shè)有高低不同的錨固點。這座斜張結(jié)構(gòu)的橋梁，是以歐洲后現(xiàn)代主義的理念為主導(dǎo)，給人帶來新奇感和探索的欲望。

圖3 以色列造型別致的斜拉橋

1.4 一座結(jié)構(gòu)新穎的城市景觀橋梁

以色列近年在特拉維夫建造了一座結(jié)構(gòu)新穎的人行景觀橋梁。這座橋最引人矚目的是主塔設(shè)計（見圖4）。變形的斜拉橋主塔，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，呈不規(guī)則造型，仿佛空中豎立的一把剪刀。斜拉索在空中呈不規(guī)則傘狀布置，堪稱塔與鋼索有機結(jié)合的成功典范。整座橋梁風(fēng)格簡約，并準(zhǔn)確地找到了結(jié)構(gòu)和建筑美學(xué)之間的平衡點，無論從結(jié)構(gòu)創(chuàng)意、橋梁建筑美學(xué)及橋梁安全性等方面都為我們提供了成功經(jīng)驗。

圖4 新穎的城市景觀橋梁

橋梁塔高約為40 m，主跨為130 m。主梁為變截面鋼梁，橋梁結(jié)構(gòu)為全焊接鋼結(jié)構(gòu)。從鋼結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計、鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)件以及附屬工程的設(shè)計和實施，該橋都采用了大量的先進工藝，較全面地展示了以色列當(dāng)代工業(yè)化建造水平。

1.5 一座新型跨海斜拉橋

斜拉橋的結(jié)構(gòu)型式是人們在建造大跨徑橋梁時最常采用的一種橋型。在大跨徑城市橋梁的建造上，以色列人同樣展現(xiàn)了其先進的創(chuàng)新理念。

這座位于紅海的新型斜拉橋（見圖5）是以色列于2010年修建的。其主跨約為420 m，主梁采用鋼結(jié)構(gòu)。主梁設(shè)計采用抗扭剛度較大的鋼結(jié)構(gòu)邊主梁，配以傘狀的空間索，以增強其抗風(fēng)性能。其主塔塔身采用新穎的鉆石型，簡潔、大方。大橋結(jié)構(gòu)簡單，受力合理，線形流暢，輕巧新穎。這種橋梁的線形布置，既考慮了對水流的影響最小，又與整座橋梁功能要求的線形結(jié)合起來，使得它在造型優(yōu)美的同時還滿足了環(huán)保上的要求。

由于國土狹窄和地形的限制，以色列在大跨徑城市橋梁的建設(shè)上，機會并不多，他們在這座橋梁的橋孔布設(shè)上，不是簡單、盲目地追求跨徑上的記錄突破，而是合理地確定橋梁結(jié)構(gòu)造型和孔徑布置，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全、合理，符合新潮流趨勢。

1.6 一座體現(xiàn)現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁

圖6 高超應(yīng)用現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的一座橋梁

圖6是筆者在以色列特拉維夫的大街上拍攝的。這是一座城市橋梁的預(yù)應(yīng)力錨固體系。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)是結(jié)構(gòu)工程中一項先進的、有潛力的，也是有廣泛發(fā)展前途的技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土不僅節(jié)約鋼材，更重要的是改善結(jié)構(gòu)的功能，滿足功能需要。在大跨高層建筑、大跨徑橋梁及特種結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，都充分體現(xiàn)了它的優(yōu)越性。從照片上看，這是一座斜拉結(jié)構(gòu)的城市橋梁，以色列人對現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用十分嫻熟，其錨固體系具有豐富的想象力，且結(jié)構(gòu)安全，體系設(shè)計合理，并充分滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

1.7 一座新穎的跨河人行桁架橋梁

圖7 以色列某跨河人行桁架橋梁

圖7是以色列某跨河橋梁，系一座桁架結(jié)構(gòu)的人行橋梁。雖然這座橋梁的規(guī)模和跨徑都不是很大，但其特點還是很鮮明的：一是其主梁為薄壁T型梁鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)揮了鋼材的力學(xué)效能；二是薄壁T型梁的橫隔梁為圓形異型鋼板，既可較好地傳遞主梁的受力，又能很好地作為支撐傳遞橋面欄桿重量；三是其下部結(jié)構(gòu)采用簡潔的鋼管作為墩柱，結(jié)構(gòu)可靠，滿足水力上通行小型船舶的需求；四是橋面欄桿和花飾欄板與整座橋梁融為一體。

2 體現(xiàn)以色列工業(yè)化發(fā)展水平的城市橋梁

2.1 城市立交總體布局上的創(chuàng)新理念

圖8系特拉維夫市一座城市立交的鳥瞰圖。這是一座典型的城市立交橋群，人們可從中領(lǐng)略其城市交通和城市橋梁建造的理念和規(guī)劃要點。其創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾點：

一是在該城市立交總體布局上，引進了國際上目前道路交通發(fā)展的新趨勢和新潮流，從規(guī)劃之初的技術(shù)路線就采用了城市交通的新理念和最新理論。立交的主路為雙向2車道加緊急停車道，為使主車道與垂直方向的道路交叉滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，設(shè)置了4條定向匝道橋梁，且主橋上增加了相匹配的車道，使這座立交橋群滿足主干路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向交通需求，真正從城市交通的空間布局和時序布局上解決了該地域的交通需求。

二是主車道的橋梁其主孔采用全焊接、變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，且為工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝相結(jié)合。工業(yè)發(fā)達(dá)的以色列，在該立交橋群的建設(shè)上發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)天然的高強度和延展性，以取得結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全度，使這座橋的創(chuàng)新設(shè)計取得了最佳效益。

三是匝道橋簡支橋跨的主梁均為工廠預(yù)制，全橋的下部結(jié)構(gòu)墩柱均采用工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場拼裝，可滿足快速施工、文明施工的要求。

圖8 特拉維夫市一座城市立交鳥瞰圖

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在以色列的特拉維夫市，筆者觀察到，許多城市橋梁采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)。這些城市橋梁的特點是：其連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的主梁尺寸都比較大，技術(shù)上有足夠的安全儲備；其防撞欄桿與主梁的邊翼板澆筑在一起，完全滿足防撞的受力要求；墩柱采用薄壁墩和矩形墩居多，顯得橋下很有節(jié)奏感。圖9為一座經(jīng)典的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面橋梁結(jié)構(gòu)。圖10為該橋預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)仰視圖。

圖9 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)主視圖

圖10 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)仰視圖

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)在城市橋梁上常被采用，以色列在這方面有自己的獨到之處，應(yīng)用得十分嫻熟和得體（見圖11、圖12）。一是在跨線橋梁結(jié)構(gòu)的選擇上，為滿足快速施工、文明施工和安全經(jīng)濟的要求，他們在橋梁孔徑和與道路橫斷面的布設(shè)上，綜合考慮后才確定；二是采用窄腹T型預(yù)應(yīng)力混凝土主梁，并在主梁翼板上留有足夠的現(xiàn)場現(xiàn)澆部分，以滿足預(yù)制安裝橋梁結(jié)構(gòu)的整體性；三是在下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計上多采用預(yù)制薄壁墩加蓋梁；四是這類城市橋梁在設(shè)計理念和工程建造上都符合以色列工業(yè)化發(fā)展的大趨勢。

圖11 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)1

圖12 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)2

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土桁架墩柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

圖13是筆者在車上拍攝的一座桁架式城市橋梁的橋墩，其桁架墩柱與上部主梁和下部基礎(chǔ)為固結(jié)，因而這座橋梁為剛架結(jié)構(gòu)。圖14是另一座城市橋梁的Y型墩柱。這兩座橋梁盡管結(jié)構(gòu)型式不同，但在滿足各自結(jié)構(gòu)受力體系的前提下，其墩柱的設(shè)計理念和思路反映了以色列人的創(chuàng)新精神。特別是桁架式橋墩和Y型墩柱需進行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)空間計算，并在橋墩的構(gòu)造上配置充分的防裂鋼筋，需要豐富的工程設(shè)計經(jīng)驗。從這一點上可使我們感受其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計和施工規(guī)程。

圖13 采用預(yù)應(yīng)力混凝土桁架墩柱橋梁

圖14 采用預(yù)應(yīng)力混凝土Y形墩柱橋梁

2.5 預(yù)應(yīng)力混凝土獨柱支承的應(yīng)用

圖15是特拉維夫市的一座采用預(yù)應(yīng)力混凝土獨柱墩的橋梁。其上部結(jié)構(gòu)為等截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，下部為圓形墩柱。其主要的特點是采用獨柱支承橋梁，結(jié)構(gòu)簡潔，受力明確，滿足快速施工需求。這類橋梁的設(shè)計考慮了獨柱支承橋梁的特殊受力特點，避免在扭矩的作用下出現(xiàn)支座脫空和主梁橫移現(xiàn)象，保證橋梁的安全性和耐久性。這也反映了以色列在城市橋梁墩柱設(shè)計上的多樣性。

圖15 采用預(yù)應(yīng)力混凝土獨柱墩的橋梁

2.6 預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩柱的應(yīng)用

圖16是特拉維夫市采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩的一座橋梁。其上部結(jié)構(gòu)為等截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，下部為圓柱墩柱加T型蓋梁。其主要的特點是結(jié)構(gòu)簡潔，受力明確，滿足快速施工需求，同時也反映了以色列在城市橋梁墩柱設(shè)計上的實用、簡潔和多樣性。

圖16 采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩的橋梁

2.7 城市橋梁邊支點及端部的巧妙處理

圖17 城市橋梁支點和端部的處理照片1

圖17和圖18是特拉維夫市兩座城市橋梁邊支點和端部的處理方法。這兩座橋梁的主梁是直接放置在橋臺上，在橋臺的側(cè)墻上并未設(shè)置防震雉墻，主要是考慮上部結(jié)構(gòu)整體板的防側(cè)移功能較好。這兩座橋梁在邊支點及端部的處理上比較巧妙，且簡潔大方。圖17在橋端部設(shè)計了人行梯道，圖18在橋臺的前墻還設(shè)置了裝飾性的圖案。從這些細(xì)節(jié)可看出以色列建橋的理念和工作態(tài)度。

圖18 城市橋梁支點和端部的處理照片2

3 相關(guān)啟示

以色列建國時間不長，且國土也不大，但從其城市橋梁建設(shè)成就來看，映射著先進的工業(yè)化發(fā)展水平。

他們善于采用合理和富有想象力的結(jié)構(gòu)受力體系，展現(xiàn)優(yōu)美的橋型；在大跨徑橋梁設(shè)計理念上，既汲取世界建橋的成功經(jīng)驗，又不盲目追求跨徑上的記錄突破，而是更注重考慮橋梁對自然環(huán)境的影響，滿足環(huán)保的要求；在橋下的墩柱設(shè)計上，采用獨柱墩柱、T型墩柱、Y型墩柱、薄壁墩和矩形墩等，形式多樣，而且采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝相結(jié)合；在城市人行天橋的設(shè)計上，簡潔、新穎，獨具特色的外型與實用的功能需求相結(jié)合，為橋梁結(jié)構(gòu)和景觀設(shè)計的結(jié)合提供了很好的案例。他們對現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力新技術(shù)的應(yīng)用十分嫻熟，預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力最新錨固體系成功的應(yīng)用等，結(jié)構(gòu)安全、體系設(shè)計合理，在滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟性上走在了世界前列。

4 結(jié)語

本文通過對以色列城市橋梁建造的簡要回顧和典型城市橋梁的重點介紹，力求使大家全面了解以色列城市橋梁建設(shè)的總體水平。城市橋梁作為城市建設(shè)的重要載體，蘊含著不同國家、不同民族的審美傳統(tǒng)，是人類文明交流的紐帶。不同國家的橋梁建設(shè)者應(yīng)相互汲取經(jīng)驗，創(chuàng)造性地從事橋梁設(shè)計。我們應(yīng)汲取人類所創(chuàng)造的一切文明財富，推動我國城市橋梁建設(shè)的健康發(fā)展，促進祖國現(xiàn)代化建設(shè)的進程。