淺述橋梁設(shè)計的發(fā)展

顧長青

(廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計院股份有限公司)

1 前言

自古以來，人們需求得到滿足時，就會衍生出更多的想法。橋梁的出現(xiàn)并不是單一物體存在，在現(xiàn)在經(jīng)濟復(fù)蘇，城市建設(shè)逐漸開始國際化趨勢，橋梁的建設(shè)也就不能光滿足承載和運營的要求，要與城市建設(shè)風(fēng)格相統(tǒng)一結(jié)合。建筑物從實用的角度得到滿足時，就會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)濟適用、結(jié)實堅固。更要有美的體現(xiàn)，風(fēng)格的創(chuàng)新?，F(xiàn)在城市發(fā)展，要給人們留下標新立異的標志建筑物，橋梁也是每個城市的標志，一座好的橋梁，不僅設(shè)計工藝復(fù)雜，更能代表一個城市的篇章與內(nèi)涵。進入21世紀，橋梁的設(shè)計應(yīng)與國際接軌，已經(jīng)從以往的單純滿足需求過度到橋型新穎、跨徑大、材質(zhì)輕、具有藝術(shù)感等發(fā)展目標。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)計基本原則

橋梁設(shè)計的主要原則有:(1)安全可靠。橋梁的出現(xiàn)就是減短出行時間，能夠以最少的時間，通過一個復(fù)雜的地貌，而對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，一定要在強度、穩(wěn)定、耐久性上做足功夫，保證一個安全儲備。橋梁上的安全設(shè)施，建造要人性化，務(wù)必使駕駛者體驗到安全舒適的運營。橋梁的指示標志也要醒目易懂。同時還要注意這個地區(qū)的地址災(zāi)害問題，在地震帶的橋梁應(yīng)該具有防震措施。(2)耐久性。在橋梁運營過程中，滿足橋梁荷載范圍內(nèi)的車輛通過時，橋梁不能出現(xiàn)過大的變形以及過寬的裂縫。還要滿足當(dāng)?shù)氐囊粋€交通流量的需求。橋梁搭板兩端，在車輛上橋時，應(yīng)該有疏散功能，不造成交通的擁堵。(3)經(jīng)濟合理。橋梁設(shè)計應(yīng)該就地取材、因地制宜。盡量不要影響當(dāng)?shù)氐慕煌?，技術(shù)上越先進越好。(4)外觀?，F(xiàn)代對外觀要求比較嚴格，尤其是一座建設(shè)在都市里的橋梁，不僅承載運營的作用，還要給市民、游客帶來一種美的享受。要求橋梁設(shè)計要流線性、有藝術(shù)感和時代感。

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1088m，正是中國經(jīng)濟飛速發(fā)展的體現(xiàn)，也是中國建橋技術(shù)的進步的標志?？梢钥闯?，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)造了幾個世界紀錄:最大主跨，最高橋塔，最深基礎(chǔ)，最長拉索。最大的懸索橋—名石海峽大橋(日本)，全橋長1991m，這座橋建造工期長達10年，正是慢工出細活，建造期間遭遇7.2級地震后，居然毫發(fā)無損，只是兩橋塔直接的距離由原來設(shè)計的1990m變成了1991m，但是通過臨時修改了設(shè)計方案，最終這座奇跡般的大橋還是建立起來了，而且十多年來記錄無人能破。其中最值得稱道的就是金門大橋，全長1280m，早在20世紀30年代的美國經(jīng)濟很不景氣的時候建造成的，如此龐大的工程規(guī)模，而且如此具有遠見卓識的一項工程，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，金門大橋的外形設(shè)計依然不顯得過時，實在是工程界的一個里程碑式的浩大工程。最大的拱橋—重慶朝天門大橋，主跨552m，拱橋不愧是咱們老祖宗傳下來的好手藝，最長的梁橋—重慶石板坡大橋，梁橋由于其受力特點及材料限制，一般跨徑都比較小。

一些橋主要為功能而建，對于它們而言安全和壽命先于設(shè)計美感。但隨著設(shè)計軟件和材料的變革，橋的設(shè)計變得越來越出乎人們的意料。有的可以卷起來變成一個八邊形;有的采用了達·芬奇的設(shè)計圖;有的漂浮在水面上。世界上最奇特的橋梁，(1)可以卷起來的橋倫敦設(shè)計公司H eatherw ickStudio于2004年設(shè)計了這座39英尺(約12m)長的木材及鋼鐵結(jié)構(gòu)的橋，架設(shè)在倫敦大聯(lián)盟運河上。它的特別之處在于:橋欄桿內(nèi)有一個水壓裝置，可以把整座橋收卷成一個八邊形。這個設(shè)計確保運河里的船只能暢通無阻。橋在每周五的中午卷起。(2)錦帶橋位于日本山口縣巖國市的錦川河上，是一座五孔石墩木拱橋，跨度 27.5m，全長193.3m，寬5m，1673年建造完成，是日本三大名橋之一。因其景致而被稱為“錦帶橋”。(3)這座長度達918m的可供船只在其上航行的跨河水道橋于1997年動工，歷時6年完成，于2003年開始投入使用。它將東部的馬格德堡附近的米特蘭德運河與西部的易北——哈維爾運河跨越易北河連接了起來。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)上來看真還沒有很特別的地方。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)中國山東青島的膠洲大橋，橫跨青島海灣，猶似霧中蛟龍，氣勢磅礴。(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)計上相比那些需要支持重型車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)部形狀形成長椅，游客可以坐在上面觀看新加坡的城市景觀。橋長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。