布格林斯基大桥——新西伯利亚新的交通枢纽  

奥沃西比尔斯克是俄罗斯人口第三大城市，也是西伯利亚主要的工业、科学和交通中心。包括郊区在内，全市总人口约为 160 万。新西伯利亚是跨西伯利亚国际欧亚运输走廊最大的运输和中转枢纽。鉴于新西伯利亚市的战略重要性，市政府制定了直至 2030 年的总体发展规划，其中包括在鄂毕河上修建新跨河大桥的项目，其中第一个项目就是最近开通的布格林斯基大桥。在城市总体规划中确定了跨河大桥的规划位置及其边界。大桥全长 2.09 公里，有六条车道和两条人行道。该段奥布河道宽约 550 米。地质条件由三种不同的工程地质构造决定 -- 泥盆纪页岩和砂岩沉积，被上古生代花岗岩侵入所打破。河床上有一条地震断层带。在这一区域，无法在 90 米处找到具有足够强度和变形特性的土壤，而在断层区的边缘，坚固岩石的顶面与水平面的倾角高达 50 °。  

最安全可靠的解决方案是将地基置于断裂处的陡峭落石区之外，即建造一座主跨长约 380 米的桥梁。因此，地质条件决定了主跨的长度。此外，通航条件要求通航净空为160米，高度为 15米。当时考虑了两种主跨设计方案：拱桥和斜拉桥。第一种方案设想采用380米长的拱形跨度，拱形跨度引桥处的钢筋混凝土跨度约为105米；第二种方案是斜拉桥，主跨 380米长，边跨170米长，斜拉跨度引桥处的钢筋混凝土跨度约为105米。因此，380 米长的拱形跨度被选为最经济的方案。尽管跨度相当大，但拱形变体在给定断面内非常适合奥布河的广阔范围。此外，在新西伯利亚的建筑中，拱形是一个相当普遍的图案，那里现有的许多桥梁都是拱形跨度。顺便提一下，在新西伯利亚市的市徽上就可以看到一座连接两岸的拱形桥。因此，所选择的方案也具有与城市历史密切相关的象征意义。

该桥的主跨拟采用网状拱桥，而非传统的垂直吊杆，后者是最常见的下承式拱桥类型。传统的底部拱桥设计对各种不等和不对称的临时荷载极为敏感；这些荷载会导致拱肋顶部和桁架构件产生巨大的弯矩，吊杆上的巨大力差也会导致疲劳问题。这些因素意味着承重构件必须具有较大的横截面，这反过来又增加了桥梁的总材料消耗，从而增加了架设构件的重量。倾斜吊杆可以缓解这些问题，但解决这些问题的最有效方法是使用倾斜的相交吊杆，这种结构被称为网状拱桥。大桥的拱结构高度为 72.7 米，高度与跨度之比约为 1:5，吊杆数量为 156 根。拱的水平倾角为 12°，横截面尺寸宽度为 36.9米，双向各有三条宽 3.75 米的车道，两条分别位于边缘和隔离栏栅处的 1.5 米和 1.0 米的安全车道，以及两条各宽 1.5 米的人行道。  

网拱的主要优点是降低材料成本。然而，任何拱桥的弱点都在于其组装，而与传统拱桥相比，网状拱桥的施工尤其困难。在这种情况下，拱桥是在现场组装和安装的。首先，将构成拱形支撑的主梁与拱形结构分开，在临时支撑上滑动，然后从支撑的两端沿着主跨方向滑动拱形拱顶。加劲梁的安装涉及到拱跨 5-6 和相邻跨 1-5 的组合梁的纵向推力。在临时结构的安装时间和材料强度方面，考虑了几种拱形拱顶安装方案：用浮船运输，然后吊装到设计位置；用桁架升降机安装拱形拱顶；拱形拱顶推力；以及用安装在 5 号和 6 号支撑上的塔架安装拱形拱顶。经过比较，采用了垂直-径向推力法。顶推在半径为 300 米的垂直圆曲线上进行。据悉，这是世界上首次进行这样的顶推。  

工程成本分析的依据是，该方案需要的辅助钢结构数量最少，施工时间也较短。拱形拱顶的推力有一些特殊性，决定了工程的主要要求。首先是拱形拱顶在平面图上的构造多变，这意味着拱顶轴线之间的距离在顶推开始时为 3.8 米，顶推结束时为 26 米。第二个特点是临时支撑的高度很高，在临时支撑上进行顶推。第三个特征是存在一条垂直环形曲线。推力线与拉紧面的倾斜角为 36 °。总长度为 412 米的拱形拱顶使用 36 米长的超前梁从主梁两侧向拱顶中心推进。叠加的半拱的最大控制台长度为 76 米。整个推进过程包括 19 个阶段。 有两次技术停顿：一次是在支腿支撑在中间临时支撑上后拆除最外侧的临时支撑，第二次是在拱顶前移块支撑在中央临时支撑上后拆除支腿。最后一个阶段是合拢拱顶组件。之后，拆除支撑块并拧紧拱顶。  

拱形拱顶的所有组装和安装工作都是在永久支撑 5 号和 6 号区域内建造的两条滑道上进行的。 滑道跨度的倾斜角度由拱形拱顶的圆形曲线决定。为了支撑临时荷载，滑道配备了支架，将荷载转移到永久支撑上，同时通过后挡板将纵向力从滑道转移到桩上。装有运输小车的导向架用于在推力作用下支撑大型砌块，位于滑道的跨度上。在无负载的情况下，导向架可横跨桥梁轴线移动。在上部结构中，导向架的纵向位置由其自身的止动器固定。 来自止动器的力被传递到滑道梁上。四个千斤顶作为推动装置，每个千斤顶的起重能力为 300 吨（每个梁轴两个千斤顶）。在组装好的拱顶部分移动过程中，纵向力被千斤顶自身的挡块和运输小车吸收。大梁每个轴上的最大推力为 390 吨，运输小车仅沿桥梁轴线移动；横向挡块的存在确保了无横向位移。  

临时推力支撑安装在张紧系统上，并用拉杆固定。所有临时支架都配备了滚动轨道，以实现可变拱顶推力。在每个临时支架上，都准备了一套高度可变的滑块，滑块表面摩擦系数为 0.07。拱顶在持续的大地测量控制下进行推移和组装。在拱顶块通过中央临时支撑的滚动路径后，拆除支腿块。在顶升过程中，使用了 Dywidag 杆件来固定拱顶，同时也用来重新装载千斤顶和连接砌块。由于半梁的结构多变，因此无法使用侧挡板来调整结构在临时支撑上的计划推力位置。确保推力梁设计位置的唯一方法是调整滑道上的顶力，顶力由计算机控制。在施工过程中，对临时支撑的垂直度进行了大地测量控制，并对临时支撑的受力和拉索的受力进行了控制。顶推完成后，拆除临时结构，同时安装吊杆由于临时支撑和滑道给这一过程带来困难，所有吊 杆 被分为三组进行张拉：需要临时支撑的吊 杆 、只能在部分拆除中央临时支撑后才能安装的吊 杆 以及只能在完全拆除中央临时支撑和滑道后才能安装的吊 杆 。  

由于吊杆的安装是分批进行的，同时还要拆除临时结构，因此很难找到最佳的吊杆安装顺序，也很难计算所有的安装状态。在计算拉索结构时，寻找吊杆元件安装的合理顺序是最困难的任务之一。工程师们利用离散优化方法，成功找到了符合吊杆系统供应商所有设计标准的吊 杆 安装顺序，同时也符合总承包商的进度要求。吊杆系统安装完毕后，车行道铺设了沥青混凝土。然后对吊杆张拉力的最终精确调整进行计算，以获得跨度的设计轮廓，并将实际吊杆与设计值的偏差降至最低。计算采用非线性数学编程方法。随后，吊杆系统安装公司的专家们在极短的时间内完成了吊杆的提取工作。同时，还在拱桥与吊杆系统交接处安装了装饰元素，为大桥增添了新的建筑风格。

布格林斯基大桥成为城市地标之一，在高度和视野上都占据主导地位，大桥两侧的广袤土地（毗邻布格林斯基丛林园、岛屿和海滩等休闲区）也多了一个重心点。新西伯利亚布格林斯基大桥于 2014 年 10 月投入使用，吸引了众多专家和贵宾的热情评论。所有专家都指出了这座创纪录大桥的独特性和战略重要性。这座大型基础设施由新西伯利亚市市长办公室道路建设部下令建造，总设计师为 JSC Institute Stroyproekt，总承包商为 JSC Sibmost。目前，新西伯利亚市政府正在准备实施第四座鄂毕河大桥项目。Stroyproekt 公司在该桥的公开设计竞赛中获胜。