穆祥純
(北京市市政工程設計研究總院有限公司,北京市100083)
瑞士位于歐洲中部,與德國、法國、意大利等國接壤。國土面積約41 285 km2,人口約為850 萬。瑞士是全球最富裕、經濟最發達和生活水平最高的國家,人均GDP 居世界前列,旅游資源豐富,有“世界公園”的美譽。伯爾尼是聯邦政府所在地,蘇黎世和日內瓦分別被列為世界上生活品質最高城市的第一名和第二名。
為了學習和借鑒中歐國家在城市橋梁建設方面的成熟經驗,筆者前些年曾赴瑞士伯爾尼和盧塞恩等城市,對其橋梁建設情況進行了專題考察,并與瑞典同行們進行交流,了解了瑞士在城市橋梁設計、建設和管理方面的相關情況。
伯爾尼是瑞士的首都和伯爾尼州的首府,位于瑞士的中西部,是瑞士的政治和文化中心。阿勒河把該城分為兩半,西岸為老城,東岸為新城,7 座橋梁橫跨阿勒河,將老城和新城連接起來。盧塞恩也是瑞士的重要城市,歷史悠久,風景如畫。這兩座城市都留下許多珍貴的古老橋梁。
圖1 為尼德格大橋(Nydeggbrücke)。該橋位于瑞士伯爾尼東部老城區,是連接新城區的7 座橋梁之一。這座古老的橋梁興建于公元15 世紀,為3 跨石拱橋,主拱圈的跨徑約40 m,橋梁全長160 m。橋梁外型線條柔和悅目、細膩考究,反映了歐洲文藝復興時期建筑造型的藝術思想。該橋在工程設計和藝術創作上給世人留下一份寶貴的文化遺產。

圖1 伯爾尼尼德格大橋
尼德格大橋的東北方向是大教堂,游人站在橋上視野非常好;老城北、東、南三面被穿城而過的阿勒河所包圍,好像在古城來了個180℃的掉轉,流成了一個“U”形,將老城攬在懷中,河水清澈碧綠,令人流連忘返。
盧塞恩最負盛名的便是卡佩爾廊橋(Kapellbrücke)(又稱教堂橋),這是盧塞恩的城市標志(見圖2),這座橋始建于1333 年,也是歐洲最古老的有頂木橋,橋梁的橫眉上繪有120 幅宗教歷史油畫。
卡佩爾廊橋橫跨羅伊斯河,長200 m,橋身近中央的地方有一個八角型的水塔,曾經是作戰時安放戰利品及珠寶之處,有一段時間也用作監獄及行刑室。卡佩爾廊橋在1993 年8 月17 日為一場火所毀,只剩下水塔未被破壞。如今橋梁早已重新修補完整,但新舊痕跡仍可清晰辨認,雖然梁上的繪圖卻不及當年那么引人入勝了,但黃昏時在此漫步,仍可領略盧塞恩浪漫的中古情懷。如今,這座古老的橋梁仍在發揮交通作用,也是現今盧塞恩發行的明信片中不可缺少的景物。

圖2 盧塞恩的卡佩爾廊橋
圖3 為瑞士塔瓦納薩橋(Tavanasa Bridge)。該橋建成于1905 年,跨徑51 m,為一座箱形三鉸拱橋,矢高5.5 m。之所以這座靜定結構選用三鉸拱橋梁,是因其適用于瑞士冬季的寒冷地區,在因溫度變化、材料收縮、墩臺位移等原因引起變形時,其拱內不會產生附加應力。這座已建成近110 年的箱形三鉸拱橋至今使用正常,其優美的橋型和成功的設計和建造,常被人們所稱贊。

圖3 塔瓦納薩橋
圖4 為瑞士瓦萊州的尼歐克大橋(Niouc Bridge)。該橋坐落于安尼維爾山谷,建造于1922 年,,是為了運輸水源而建的大橋,距崖底190 m,是瑞士最高的懸索橋。

圖4 尼歐克大橋照片
從遠處望去,兩條巨大的鋼拉索支撐著尼歐克大橋的運輸管道,V 字形的籠狀結構使得大橋十分堅固。橋面鋪滿了木板道,可使游人安全通過。1996年,大橋被修復并成為歐洲最高的蹦極吊橋,吸引著世界各地蹦極愛好者。
在考察中筆者發現,近20 多年來,瑞士興建了一批現代大跨徑城市橋梁,反映了其國家的綜合實力和建橋水平。下面通過對幾座特大型橋梁的綜合介紹,使我們對瑞士城市大跨徑橋梁的建設有一個總體的了解。
圖5 為Sunniberg 矮塔斜拉橋。這座橋梁位于瑞士Klosters 地區的高速公路上,其橋梁所在的路線跨越Landquart 河谷。

圖5 S unnibe rg 矮塔斜拉橋
Sunniberg 橋無論是在橋梁力學、橋梁建筑、橋梁美學方面,還是在橋梁與環境的協調性、環境保護方面上都有獨到之處,值得借鑒。
Sunniberg 橋的結構型式為5 跨連續雙索面曲線梁矮塔斜拉橋,橋寬為12.378 m,橋梁總長為526 m,跨徑配置為59 m+128 m+140 m+134 m+65 m=526 m,最大跨徑為140 m,橋高50~65 m,橋塔最高距河谷約77 m,平曲線半徑503 m,橋面縱坡3.2。上部結構為預力混凝土結構。橋面鋼索間距10 m,橋面板厚40 cm,兩邊主梁高80 cm。這座橋梁具備了結構的3 個特征:曲線、懸臂梁及斜拉橋。工程師Menn在設計Sunniberg 橋時,因地形限制,采取了高橋墩、矮橋塔、豎琴形鋼索配置,其上部結構為預應力邊主梁曲線梁,并搭載較薄的橋面形成行車系。在橋梁設計過程中,Menn 提出,可經由簡單運算來掌握其可行性和經濟性,在概念設計時,工程師需同時考慮到結構型式、數值分析、施工方式、工期、經費估算與橋址間的關系。
這座矮塔斜拉橋極具橋梁美學效果:一是因其幾何尺寸與比例的關系。其橋梁構件受力情況與普通的斜拉橋不同,矮橋塔與較平緩的鋼索使得上部結構承受著較大的軸力,而細長的橋面板使主梁屈曲穩定成為主要問題,因此在設計中給予了特別的關注。二是由于平面線形的關系,全橋橋面板整體澆筑為一體,并在橋臺處取消了伸縮縫,形成一個平面拱形結構。三是結構體系就是墩、塔、梁三者固結形成剛性約束,進而導致彎矩的重分配。四是橋墩及橋塔為變截面槽形斷面,與橫梁橫向加勁連接,減少自由長度,增加斜拉橋的穩定性。
圖6 為甘特橋(Ganter Bridge)。這座橋梁位于瑞士的瓦里斯,是一座具有獨特風格的斜拉橋,其最大的特點是拉索設置于混凝土薄板內。公路以S 形曲線穿越山谷,只有橋的主跨部174 m 是直線,兩端的邊孔跨徑為127 m,正位于R=200 m 的曲線上。其獨特的外型和合理的結構設計使其成為了經典的橋梁教學案例。

圖6 甘特橋照片
圖7 為薩爾基那山谷橋(Salginatobel)。這座跨越阿爾卑斯山薩爾基那峽谷的大橋,雖然跨徑只有90 m,但其獨特的山勢背景征服了無數游人。20 世紀末,國際橋梁和工程協會組織了“20 世紀世界最美的橋梁”評選,從全世界100 多個國家的上千座橋梁中遴選出15 座,薩爾基那山谷橋奪得桂冠。
薩爾基那山谷橋,由瑞士工程師羅伯特.馬亞爾(R.Maillart)于1930 年設計,這座跨越山谷的鐮刀形上承式拱橋,是梅拉爾特式空箱截面三鉸拱橋的代表之作。橋梁跨徑為90 m,矢高13 m,橋梁全長133 m,其拱厚從拱腳到1/4 處逐步增加,至拱頂再減薄。該橋打破了傳統的結構設計理念,沒有采用常規的梁、柱、墩的形式,經濟、合理,富于創新,輕巧、優美的外觀。該橋鑲嵌在阿爾卑斯山的山谷間,白色的橋身在藍天和青山映襯下顯得格外突出,這座上承式拱橋已成為瑞士旅游名勝,根據此橋梁制作的工藝品、明信片,也成為旅游市場的暢銷品。

圖7 薩爾基那山谷橋照片
圖8 為Trift 懸索橋。阿爾卑斯山脈綿延歐洲6個國家,瑞士便是其中之一。瑞士國土面積較小,60%的國土面積被阿爾卑斯山脈所占據。Trift 懸索橋便是為了溝通一所因冰川后退而孤立的木屋所建設。

圖8 Trift 懸索橋照片
Trift 懸索橋的橋長558 英尺(1 英尺=0.304 8 m),離谷底328 英尺,是阿爾卑斯山區最長也是最高的步行吊橋。位于海拔1 720 m 的Trift 懸索橋跨度有102 m,距藍綠色的冰川湖面有70 m 的高度,是歐洲海拔最高的懸索橋。從2004 年建成以來,Trift 懸索橋的“風雨飄搖”不知道嚇退了多少人。2009 年,橋體增加了穩固鉸鏈,護欄也進行了加高,但其恐怖指數依然不減。
通過這座懸索橋,登山者可以快速穿過峽谷,很快到達冰川旁的高山小屋。Trift 冰川正在快速地融化,在過去的十年中,這座冰川減退了幾百米。現在殘留的只是一片附著在傾斜山坡上的冰。冰川的融水在峽谷中形成了一個湖,而且這個湖正在逐漸擴大。Trift 懸索橋由于有繩索的保護,還是比較安全的,每年來此造訪的游客絡繹不絕。
在考察期間,筆者還關注了瑞士的其他城市橋梁建設,其中城市人行橋梁獨具特色,給人留下很深的印象。
圖9 為盧塞恩劇院的人行橋。這座古老、簡易的人行橋梁跨越羅伊斯河,主要供人們觀看盧塞恩劇院的節目。

圖9 盧塞恩劇院人行橋
這座木結構人行橋的特點有:一是橋梁為木結構,采用傳統的橋梁建造工法和材料,雖然經過長期的風吹日曬和雨淋,但運行狀態很好;二是橋墩為木質打入樁既滿足承壓的受力需求,同時橋梁的耐久性也很突出;三是該木橋的木板主梁與欄板有機結合,設計十分合理;四是人行橋的兩端設置了精美的燈柱和欄板,與歌劇院的藝術氣氛十分和諧。
圖10 為特拉弗西納人行橋。該橋梁位于瑞士格勞賓登州圖西斯市,系其南部山谷中的一座懸索橋。這座位于Traversinertobel 的懸索橋由瑞士籍建筑師Jurg Conzett 設計。由于原址的橋梁損毀,Jurg Conzett 和他的助理在維亞馬拉峽谷(Via Mala)兩側陡峭的山崖上找到兩處高低不一(垂直高差22 m)的錨固點,由此修建了這座跨度為56 m 的懸索橋。這座位于山谷中的懸索橋的特點主要是橋址地形十分險要,帶給人們新奇感,并引起人們探索的欲望。
圖11 為Negrellisteg 天橋。這是一個來自巴黎的事務所設計的一個獲獎項目。Negrellisteg 天橋位于瑞士蘇黎世商業區,天橋橫跨Hauptbahnhof 鐵路線,連接鐵路線兩邊不同的區域。設計方案呈現出渾然一體的延續的混凝土結構,其中包括天橋以及及作為入口斜坡臺的兩個商業大樓。這座極具現代氣息的人行天橋,在設計理念和建造手法上充分體現了歐洲后現代主義的理念,其獨具特色的外型、典雅的裝修和舒適的功能都給人們帶來美的享受。

圖10 特拉弗西納人行橋

圖11 Ne gre llis te g 天橋
本文對瑞士伯爾尼、盧塞恩等地各類橋梁進行了的簡要回顧,對其中典型城市橋梁進行了重點介紹,力求使讀者了解瑞士城市橋梁建設的總體水平。縱觀瑞士的城市橋梁建設,古老的盧塞恩卡佩爾廊橋和伯爾尼尼德格橋,建于110 年前的塔瓦納薩橋,極具現代氣息的Negrellisteg 天橋,不僅反映了古代、近代和現代瑞士人的建橋理念和建橋水平,同時彰顯了一個多元文化融合的國家的風俗習慣、生活方式和民族情感,也反映出瑞士深邃的橋梁文化。橋梁藝術積聚著濃厚的民族文化內涵,蘊藏著不同國家、不同民族的審美傳統和精湛技藝,也應成為人類文明交流的紐帶。