来源：说桥

作者：说桥

欧洲大跨度混凝土拱桥扎尔科·沙沃尔 & 叶莲娜·布莱齐费尔（ Zlatko AVOR & Jelena BLEIZIFFER ）

欧洲大跨度混凝土拱桥

扎尔科·沙沃尔 & 叶莲娜·布莱齐费尔

（ Zlatko AVOR & Jelena BLEIZIFFER ）

扎格雷布大学，土木工程学院

克罗地亚，扎格雷布

关键词 : 拱桥，世界纪录跨度，混凝土，复合桥面板，钢桥面板，高强度混凝土，欧洲

摘要 : 本文提供了欧洲长跨度混凝土拱桥的概述，介绍了 1997 年前的世界纪录跨度——法国阿尔贝·卢普桥（ Albert LouppeBridge ）、瑞典桑多桥（ Sand?Bridge ）、葡萄牙阿拉比达桥（ Arr á bida Bridge ）和克罗地亚克尔克桥（ Krk Bridge ）。本文对欧洲近期大跨度混凝土拱桥进行综述，揭示了拱桥设计的新趋势。

与 1980 年代之前建造的混凝土拱桥相比，如今对更宽桥面板有了更高的要求。因此，现代拱桥设计通常采用复合材料——法国的沙托布里昂桥和莫尔比汉桥（ Chateaubriand and Morbihan Bridges ），德国的维尔德·盖拉桥 (Wilde Gera Bridge ），加那利群岛的蒂洛斯拱桥 (Arco Delos Tilos Bridge) ，克罗地亚的斯克拉丁桥 ( Skradin Bridge ）或钢结构——挪威 / 瑞典的斯维内松德 II 桥 (Svinesund II Bridge) ），以及高强度混凝土——西班牙的第三千年桥 (Tercer MilenioBridge) ，旨在减少恒载，同时努力设计美观的形状和细节。

1. 引言

在过去的一个世纪中，混凝土拱桥的跨度世界纪录从一个国家转移到另一个国家，但是大部分记录都在欧洲。许多这些纪录跨度的混凝土拱桥在某种程度上与伟大的尤金·弗雷西内（ Eug è ne Freyssinet ）有关。实际上，他还是格拉德斯维尔桥 Gladesville Bridge 的顾问工程师，对施工方法有特别的贡献 ^[1] ，该桥在 1964 年至 1980 年间将世界纪录从欧洲带到了澳大利亚，因此在本次关于欧洲大跨度混凝土拱桥的综述中，首先描述他的成就是合适的。

表 1 长跨度混凝土拱桥

2 尤金·弗莱西奈的拱桥

尤金·弗莱西奈（ Eug è ne Freyssinet ）是世界上最杰出的工程师之一，杰出的发明家，充满激情和创造力的建筑师。他努力提高混凝土的使用极限，通过建造大型桥梁和各种其他结构，赢得了三项连续的混凝土拱桥跨度世界纪录 ^[2] ：

- 维伦纽夫 - 苏尔 - 洛特桥 Villeneuve-sur-LotBridg ， 96 米跨度混凝土拱（ 1914-1920 ）
- 圣皮埃尔 - 杜 - 沃弗雷桥（ Saint-Pierre-du-VauvrayBridge ）， 131 米跨度钢筋混凝土拱 (1922-1923)
- 阿尔贝·卢普桥（ Albert Louppe Bridge ），位于埃洛尔河上的普洛加斯特尔， 3 跨 186 米的钢筋混凝土拱（ 1925-1930 ）

维伦纽夫 - 苏尔 - 洛特桥的拱形结构配筋非常少，实际上被视为一个纯混凝土拱桥。承载道路的拱肋系统由一系列柱子和半圆形拱组成，全部采用砖砌 ^[3] 。

阿尔贝·卢普桥是位于法国布列塔尼地区布雷斯特附近的埃隆河口的跨越桥。根据比林顿 ^[4] 的说法，“正是它在施工程序上的优雅，无论是视觉上还是概念上，使得弗莱西奈在工程师和建筑师中声名显赫。”确实，这座桥的每个拱跨度为 186 米，矢高 27.5 米，采用空心箱型截面（ 9.1 × 4.5 米），拱圈在岸上用木支架浇筑，端对端连接以确保稳定，并通过定制的混凝土驳船浮运到桥位 ^[5] 。

弗莱西奈的另一个世界纪录，是 1912 年建成的维尔德桥（ VeurdreBridge ）在拱的细长比。维尔德桥的 1/15 细长比与著名的亚历山大三世桥（ 1903 年建成，采用钢材）相匹配。维尔德桥在第二次世界大战中被毁，但其双胞胎——布图龙桥的设计完全相同，尽管跨度稍小，接近 100 年的服务仍然保存完好 ^[6] 。

图 1 法国尔贝 - 卢普桥（左）和西班牙马丁·吉尔高架桥（右）

3. 桑多桥（ SAND BRIDGE）

桑多桥从阿尔贝 - 卢普桥手中接过世界最长拱跨度的称号，并保持了 20 年。该桥于 1943 年建成，跨越瑞典北部的昂厄尔曼河。它是一座薄型单肋钢筋混凝土拱桥，跨度为 260 米，面高出河面 39 米。桑多桥之前还有另一座长跨度钢筋混凝土拱桥——哥尔摩的特拉内贝里桥（ TraneergBridge ），跨度 181 米，由瑞典桥梁工程师设计，尤金·弗莱西奈担任顾问。

图 2 瑞典的大跨度拱桥：桑多桥和特拉内贝里桥

桑多桥与一起灾难性事件相关。桥的中间部分在浇筑过程中因一组架手架被冲走而倒塌，导致 18 名施工工人遇难。新的支架设计更加保守，支撑模板的支柱间距非常紧密。这一事件促使西班牙工程师托罗哈（ Torroja ）在几个月后采用梅兰法来建造 210 米跨度的埃斯拉铁路桥——马丁·吉尔高架桥（ Viaducto Mart í n Gil ）。梅兰法（ Melan method ）于 1898 年开发，包含构建一个与最终混凝土拱桥相同跨度的钢桁架拱，既作为脚手架又作为配筋。最初，为埃斯拉桥（ Esla Bridge ）建造了一个木质支架 ^[7] ，但在西班牙内战期间由于缺乏维护而遭到损坏，因此采用钢拱桁架，但在混凝土浇筑之前（后原文错误）被拆除 ^[8] 。

尽管经历了悲剧，桑多桥仍然是结构工程的杰作。该桥在 1997 年进行了翻新，并于 2003 年重新开放。

4. 波尔图的桥梁

尽管与埃菲尔的玛利亚·皮亚桥（ Maria Pia Bridge ）或塞里格的多路易斯一世桥（ Dom Lu í s I Bridge ）等伟大结构竞争是困难的，但在葡萄牙波尔图有两座杰出的大跨度混凝土拱桥。

阿拉比达桥（ Arr á bida Bridge ）建于 1963 年，是杜罗河上最下游的桥梁，曾在短短两年内创造了世界纪录，当时它比跨越悉尼港的格拉德斯维尔桥（ Gladesville Bridge ）短 35 米，比连接巴拉圭和巴西的友谊桥短 20 米。该桥由著名的葡萄牙桥梁工程师埃德加·卡多索（ Edgar Cardoso ）设计，总长度为 493 米，其中钢筋混凝土拱跨度为 270 米，拱高 52 米。拱肋由两个 8 米宽的双腔箱肋组成，通过对角支撑连接。阿拉比达桥无疑是一座极其美丽的结构。这座桥承载着 25 米宽的车道，距离水面 70 米。

然而，由于它的位置距离大西洋仅几公里，导致在服役四十年后出现了显著的结构劣化——脱层、剥落和钢筋暴露 ^[9] 。

阿拉比达桥是在钢支架上建造的，其组装方式与弗莱西奈在委内瑞拉的卡拉卡斯 - 拉瓜伊拉高速公路上的三座高架桥相似 ^[10] 。卡拉卡斯高架桥（ Caracas viaduct ）于 1953 年完工，是唯一部分应用的悬臂混凝土拱桥建造；不幸的是，一号高架桥自 1980 年代以来一直受到逐渐滑坡的困扰，并在两年前倒塌 ^[11] 。阿拉比达桥的支架由四根钢拱肋组成，通过水平和垂直支撑连接在一起。与卡拉卡斯高架桥一样，支架的端部首先使用锚固在岸上支柱上的拉索架设，然后中间部分吊装到位。在下游拱肋混凝土浇筑后，支架被移动到位以完成第二根肋，最后在拱肋之间移动以浇筑对角支撑。

图 3 波尔图的阿拉比达桥

亨利王子桥（ Prince Henry Bridge ）是一座优雅的马伊拉特型（ Maillart-type ）钢筋混凝土上承式拱桥，矗立在杜罗河上方 75 米。由安东尼奥·阿当·达·丰塞卡（ Ant ó nio Ad?o daFonseca ）设计， 4.5 米高的预应力混凝土箱梁桥面长 380 米，宽 20 米，由 280 米跨度和 1/11.2 的矢跨比的拱桥弹性支撑。这个由直段构成的柔性拱，高度仅为 1.5 米。桥梁采用悬臂法建造，其中桥面（受拉）、拱（受压）以及永久和临时支撑和临时索形成了一个桁架。在两岸建立了临时柱，以减少施工期间的跨度 ^[12] 。

图 4 波尔图的亨里克王子桥

（分别为埃菲尔的玛丽亚·皮亚桥和卡多索的圣约翰桥）

5. 克罗地亚：亚得里亚海桥

克尔克桥（ Krk Bridge ）于 1980 年将世界纪录混凝土拱跨径带回欧洲，跨越格拉德斯维尔桥主跨 85 米。克尔克桥由伊利亚·斯托亚丁诺维奇（ Ilija Stojadinovi? ）设计，包含两个长跨度钢筋混凝土拱，跨径分别为 390 米和 244 米。

图 5 克尔克桥

图 6 克尔克 I 桥：悬臂施工和拱支撑

两个拱均为三腔箱型截面：较小的为 8 × 4 米，较大的为 13 × 6.5 米。它们采用悬臂法分两阶段施工。首先，中心箱腔由预制板构成，作为顶部和底部板以及两个内部腹板。

纵向和横向接缝在现场浇筑。设计了一种创新的悬臂施工方案，其中拱肋、混凝土侧柱、临时钢拉索上弦和对角杆结合形成了一个桁架。在拱顶（拱肋中心单元）的液压千斤顶激活后，拆除临时钢拉索，两个外侧拱单元由预制板和现浇接缝构成，使用中拱作为支撑。 390 米的跨径并不建立在岸上，而是从位于离海岸线约 35 米的倾斜支撑和水平梁形成的支撑上升起。海峡两侧的倾斜支撑基础位于海平面以下 19 米。

为了实现这一异常大的跨径，有必要尽可能减少恒载。采用了最小静态可接受尺寸的结构构件，桥梁上部结构的混凝土保护层非常小，仅为 2.5 厘米。此外，整个施工程序必须根据现场可用设备进行调整——只有两台 10 吨起重能力的缆索起重机。克尔克桥的世界纪录跨径之前是由? ibenik （ 1966 年）和 Pag （ 1968 年）桥所创造，这两座桥也位于克罗地亚，设计者同样是伊利亚·斯托亚丁诺维奇。? ibenik 桥 246 米跨径的拱段是在一个 27 米长的脚手架平台上浇筑的。拱的悬臂由锚固在坚固基础上的拉索支撑。每完成一个段落后，脚手架由浮动起重机向前移动。 Pag 桥的 193 米跨径的建造方式与此相似，但没有在拱起点顶部的辅助钢桩，后拉索直接锚固在岩石上。

另外两座较新建造的亚得里亚海拱桥是 1997 年建成的跨径 200 米的马斯连尼察桥，采用预应力混凝土梁，以及 2005 年建成的跨径 204 米的斯克拉丁桥（ Skradin Bridge ），采用组合梁。

6. 新趋势：钢/组合梁，高强度混凝土

沙托布里昂桥（ Chateaubriand Bridge ）由伟大的法国工程师雅克·马蒂（ Jacques Mathivat ）瓦设计。这座桥横跨法国布列塔尼的朗斯河，于 1991 年完工。这座 424 米长、 12 米宽的桥包括一个 260 米的钢筋混凝土拱跨，采用悬臂施工方法，使用临时索支撑架设。选择了复合梁，因为它比混凝土梁。它由两根 1.1 米深的钢板梁和上面 20-40 厘米厚的混凝土板组成。为了改善桥梁的美观，工程师和建筑师特别努力塑造拱的起始部分，遗憾的是，由于水位较高，这些部分在大部分时间内都被淹没 ^[13] 。

图 7 沙托布里昂桥（ Chateaubriand Bridge ）和莫尔比昂桥（ Morbihan Bridge ）

位于法国布列塔尼的拉罗什 - 贝尔纳尔德的莫尔比昂桥，由米歇尔·维尔洛热（ Michel Virlogeux ）设计，其设计深受沙托布里昂桥的影响。该桥的钢筋混凝土拱跨径为 201 米，支撑着 20.3 米宽的复合钢筋混凝土箱梁。拱的建造采用悬臂法，随后组合梁在钢筋混凝土侧墙柱上架设。该桥于 1996 年完工。桥的一大特色是拱上设有行人步道 ^[13] 。

维尔德·盖拉桥（ Wilde Gera Bridge ）是德国跨度最长的混凝土拱桥，跨径为 252 米，承载着高速公路穿越同名河流。双腔箱截面的拱（ 10.3 × 5.5 米）采用悬臂法建造，使用了临时支撑和后支撑。

552 米长、 25.5 米宽的组合梁由单个梯形钢箱组成。采用 20-44 厘米厚的混凝土桥面板。钢结构是通过混凝土支撑拱柱架设的。第二座重要的德国混凝土拱桥是基尔谷高速公路高架桥（ Kyll Valley motorway viaduct ），建成于 1999 年。该结构独特之处在于它包括一个 223 米跨径和 56 米拱高的混凝土拱，其实心矩形截面在拱基处为 7x3.5 米，在拱顶处减小至 7 × 1.5 米。拱由两个肋组成，每个

肋支撑两个柱（实心截面），而这些柱又支撑 1.5 米深的板式预应力混凝土上部结构。整体上部结构宽度为 30 米。拱是通过自由悬臂施工的，使用了临时索支撑，但由于拱肋的弯曲抗力非常低，传统技术必须进行实质性调整，并在两岸建立了临时支撑，以及在腹梁上方建立了临时桥塔 ^[14] 。

拉帕尔马的蒂洛斯拱桥（ Arco de los Tilos Bridge ）于 2004 年完工。该拱桥的跨径为 255 米，拱高为 50 米，由高强度混凝土（ C75 ）制成，因此拱肋的截面仅为 6 × 3 米 ^[15] 。为了进一步减小恒载，拱肋柱采用相同的高强度混凝土，而 12 米宽的桥面由两根 1 米深的钢箱梁和厚达 26 厘米的混凝土板组成。该桥采用悬臂法施工，使用临时斜拉索形成普拉特桁架（ Pratttruss ）。在拱箱截面的两端放置并张拉好斜拉索后，拱肋柱在爬模中浇筑混凝土，最后钢梁部分通过行走起重机运输到已完成的上部结构上，并旋转 180 °至最终位置。

图 8 阿尔科·德·洛斯·蒂洛斯（ Arco de los Tilos ）和斯维内松桥（ Svinesund Bridge ）的施工

斯克拉丁桥（ Skradin Bridge ）（设计者：兹拉特科·沙沃尔 Zlatko ? avor ）位于克罗地亚的希贝尼克附近，于 2005 年完工，用于跨越克尔卡河峡谷的高速公路。该桥长 360 米，宽 22.5 米，由两根钢箱梁、间隔 4 米的横梁和顶部的钢筋混凝土预制板组成，支撑着一根跨越 204 米、拱高 52 米的钢筋混凝土拱 ^[16] 。该拱采用悬臂法建造，使用临时支撑和斜拉索，同时桥面梁被推进到最终位置。

斯维内松二桥（ Svinesund II Bridge ）于 2005 年通车。这座 704 米长的桥包括一根纤细的混凝土拱，钢箱梁车道悬挂在拱的两侧。这座 247 米跨径和 30 米拱高的拱桥一半位于挪威，一半位于瑞典，承载着奥斯陆 - 哥德堡高速公路跨越伊德峡湾 ^[17] 。该拱桥的横截面在拱座为 6.27 × 4.2 米，在拱顶处为 4.0 × 2.7 米。它是通过悬臂法以 5.5 米长的段落建造的，从第三段开始由 80 米高的临时混凝土塔通过临时索支撑悬挂。

这些塔又通过岩石锚固的后支撑进行稳定。斜拉索撑在三个层次上连接到临时塔。在关键段就位并混凝土硬化后，索支撑被拆除，临时塔被拆除，基础被覆盖以自然石材。钢箱梁与正交异性桥面，约 3 米深和 11 米宽，由 6 对间隔 25.5 米的吊杆悬挂。悬挂的桥面段长 128 米，重 1400 吨，被运送到现场并提升到最终位置 ^[18] 。

萨拉戈萨的埃布罗河上，第三千年（ Tercer Milenio ）拱桥由胡安·何塞·阿雷纳斯（ Juan Jos é Arenas ）设计。该桥于 2008 年 6 月初投入使用。这座桥的设计让人想起他 1992 年在西班牙塞维利亚建造的巴尔克塔桥（ Barqueta Bridge ），桥长 270 米，宽 43 米，纵向（采用内外预应力筋）和横向预应力混凝土桥面悬挂在一个跨径 216 米、拱高 36 米的钢筋混凝土拱上，拱的横截面尺寸为 6 × 2 米 ^[19] 。该桥采用高强度混凝土：拱体使用 C75 ，腹梁使用 C60 。

7. 结论

为了使拱桥在经济上具有竞争力，需要选择合适的地点，确保良好的土壤以提供足够的基础条件。另一方面，拱桥具有显著的优势，在于拱桥本身具有有趣的形状、强烈的视觉吸引力和美观性。对欧洲大跨度混凝土拱桥的综述揭示了拱桥设计的新趋势。与 1980 年代之前建造的混凝土拱桥相比，如今对更宽的桥面有了更高的要求。因此，现代拱桥设计通常采用复合材料或钢结构，以及高强度混凝土，以减少恒载，并额外努力设计美观的形状和细节。

混凝土拱桥跨径的最大可能限制问题仍然存在。主要问题似乎是昂贵的临时工程和非常复杂的施工。早在 1930 年，弗莱西奈就指出了建造 700 到 1000 米跨度混凝土拱的可能性。随着过去几年若干初步设计 ^[20] ^{， [21]} 的提出，是否能够达到这些极限仍有待观察。

参考文献

[1] 韦奇伍德 , R. & 谢泼德 , B. 2001. 格拉德斯维尔桥悉尼：历史与性能。在 C. Abdunur （编） ARCH ’ 01 会议录： 41-48. 巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。

[2] 欧仁·弗雷辛内建筑艺术的革命， 2004 ，巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。

[3] 穆勒， J. 2001 ，关于长跨度混凝土拱桥的设计与施工。 = 在 C. 阿卜杜努尔（编） ARCH ’ 01 会议录： =17-26 。巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。

[4] 比林顿， D.P. 1985 。塔与桥：结构工程的新艺术。普林斯顿大学出版社。

[5] 特罗亚诺， L.F. 2004 。大型混凝土拱的施工程序。在拱桥 IV 会议录 – 评估、结构设计与施工的进展： 53-63 。巴塞罗那： CIMNE 。

[6] 泽尔卡维斯 , P., 法尔热 , B & 贾尔图 , P. 2007. 在欧仁·弗雷辛内监督下建造或设计的桥梁的长期性能。见 CONSEC ’ 07 会议录： 183-194. 巴黎： LCPC 。

[7] Castellon,F., Villalba, C., Salazar A. & Torroja, E. 1942-1943. 马丁·吉尔高架桥。公共工程杂志。

[8] 佩雷斯·法东·马丁内斯 , S. 2004. 拱：演变与未来趋势。见拱桥 IV 会议录 – 评估、结构设计与施工的进展： 11-25. 巴塞罗那： CIMNE 。

[9] 阿普尔顿 , J. 2001. 阿拉比达桥 – 检查与评估。见 ARCH ’ 01 会议录： 29-34. 巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。

[10] 疾病高架桥高架桥 No.1 ，位于加拉加斯 - 拉瓜伊拉高速公路。 www.geocities.com/spulidos(19-06-2008)

[11] Radi?, J.& Bleiziffer, J. 亚得里亚海拱桥：土木工程的重要遗产。收录于《建筑遗产保护的施工方面会议论文集》 : 27-34. 萨格勒布： SECON 。

[12] 阿达奥·达·丰塞卡 , A. 2007. 亨里克王子桥横跨波尔图的杜罗河。收录于 P.B. Louren?o,D.V. Oliveria & A. Portela ( 编 ) 《第五届国际拱桥会议 ARCH ’ 07 论文集》 :931-960. 吉马良斯： Multicomp,Lda.

[13] 维尔罗热 , M. 1996. 桥梁的结构与建筑设计。结构工程国际 2: 80-83.

[14] 德国联邦交通、建筑与城市发展部 . 2000. 联邦公路的桥梁与隧道，基尔塔尔桥，比特堡 . 交通公报 - 出版社 . [15] P é rez-Fad ó n Mart í nez, S. 2005. 拉帕尔马，加那利群岛的蒂洛斯拱门 . 在《桥梁的生命：构思与诞生》 . 圣塞巴斯蒂安

[16] 沙沃尔 , Z., 穆伊卡诺维奇 , N. & 赫雷利亚 , G. 2006. 克尔卡河拱桥的设计与建造 . 在 J. Radi? ( 编 ) 《桥梁会议录》 : 85-96. 萨格勒布 : SECON.

[17] Jordet, E.A.& Jakobsen, S.E. 2007. 斯维内松桥，挪威 / 瑞典。结构工程国际 4:309-313.

[18] 施泰纳 , G. & 瓦格纳 , P. 2005. 2005. 斯维内松桥，钢结构设计、制造和安装的特点。钢结构 74/2:73-86.

[19] 阿雷纳斯·德·巴勃罗 , J.J. 2005. 工程质量：创新与成熟。在《桥梁的生活：构思与诞生》中。圣塞巴斯蒂安。

[20] 钱德尔利奇 , V., 布莱齐费尔 , J. & 曼迪奇 , A. 2001. 巴卡尔桥采用反应性粉末混凝土设计。在 C. Abdunur ( 编 )ARCH ’ 01 会议录： 695-700 。巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。

[21] Spielmann,A. 2001. 一座 600 米的拱。见 C. Abdunur ( 编 )ARCH ’ 01 会议录： 683-692 。巴黎：法国国家桥梁与道路工程学校出版社。