从一座奇特的桥说开去
meizaidatang
2013年09月09日 14:10:01
来自于桥梁工程
只看楼主

本帖最后由 meizaidatang 于 2013-9-9 14:34 编辑 这座桥曾经被网友贯以“史上最牛的桥”、“中国最神奇的桥”、“世界上独一无二的桥”......等等称号,宣称此桥“颠覆了物理学常识”、“改变了我的人生观”。这是怎样一座桥,先上图。 这个桥,桥墩是悬空的!就象在一条吊桥上建起几个桥墩,然后在桥墩上搭桥面。

本帖最后由 meizaidatang 于 2013-9-9 14:34 编辑


这座桥曾经被网友贯以“史上最牛的桥”、“中国最神奇的桥”、“世界上独一无二的桥”......等等称号,宣称此桥“颠覆了物理学常识”、“改变了我的人生观”。这是怎样一座桥,先上图。

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这个桥,桥墩是悬空的!就象在一条吊桥上建起几个桥墩,然后在桥墩上搭桥面。



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这就是在桥两端的悬带和桥面结合处,也是两个受力点之一。



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来个近景,请留意这是一个峡谷,下面就是河水,如果桥墩一直到底,那应该需要多长,多粗。


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桥志铭,上面写着桥的名字:淘金大桥,建于一九八八年,已经二十多年过去了,这桥还安然无恙。上面第一个人名,吴琦瑛,就是这座桥的设计者和项目指挥。

【背景】
湖南洞口淘金桥——洞口淘金桥位于湖南省洞口县距县城15km的淘金村。该桥跨越渍水上游古楼河的木鱼塘峡谷,是一座自锚上承式悬带桥。桥长74m,设计跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m 。于1989年1月建成通车。




这座桥无疑是构思巧妙的,但网上的介绍总是参杂了太多的错误信息,融入了太多的主观意念。让我们拂去那些浮尘,找出事实的真相。

误区1:这座桥是独一无二的。
分析:当然不是。淘金大桥这种自锚上悬式悬带桥设计非但不是独一无二的,也不是全球第一座这种设计的桥,甚至它还不是国内第一座。全世界第一座采用这种设计的大桥是1972年建成的哥斯达黎加的里奥-科罗拉多大桥,是美籍华人林同炎设计的。此后,在原东德和日本两地,分别还建起过两座同类型的桥。在国内,曾经在甘肃刘家峡黄河大桥的设计中应用过这样的设计理念,已经做出了模型,但是最后好像没有实施


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上图:建于1972年的里奥-科罗拉多大桥,位于哥斯达黎加。


误区2:这座桥没有桥墩。

分析:其实还是有的,就看大家如何定义桥墩了,是不是一定要立在地面的才算桥墩。淘金大桥应用了多根立柱排架,也起到了分担承重的作用,只是这些力最后都压在了悬带上,而不是在地面。

误区3:设计者是70岁的老人,仅有初中文化。

分析:无语了,人是在不断进步的,吴工程师的确是初中毕业就出来工作,现在也70岁了。但是他是1956年初中毕业,当年的初中可不比现在,在那时候初中生已经是高知识分子了。而且他在毕业后不断努力学习,在1960年拿到了函授专业本科学历,大家回家问问老人家,60年代的函授专科等同什么概念,那绝对比现在的硕士生来的地位高。至于年龄,拜托,他设计这座桥的时候正是50岁的黄金年龄,怎么能说是老人。

误区4:这种设计是吴工程师自己想出来的。
分析:这个不用争了,吴工曾经写了一篇题为《自锚上承式悬带桥的设计与施工》的论文,文中明确地提到了他是在前人的基础上设计这座桥,而且设计是多人研究的共同成果。文中还有论及设计桥的理念和实施步骤等等,有兴趣的可以去下载来看。

误区5:这桥颠覆了物理学常识。
分析:我只能说,真是有好多人的物理课没有上好啊。





为什么起这样一条桥,相信这是大家都想问的问题,总不会是因为这样看起来够酷吧。

吴工在他的论文里做出了解释:淘金大桥位于一个狭窄的山谷中, 以接线路基标高控制, 上口宽63m, 深23m,山谷倾料角度在60度左右, 两岸均为风化的砂质页岩。枯水深在左右, 洪枯水位差在左右。因此, 采用支架施工有困难, 既不安全、也不经济;采用其他施工方法, 对地方来说, 不理想, 也不现实。在此条件下, 从经济性、施工性、安全性以及美观等方面出发进行考虑,经比较权衡利弊, 为发展新技术, 探索新桥型, 本桥决定采用自锚上承式悬带桥桥型方案。

太复杂的技术问题就不要探讨了。毫无疑问的是,这种设计少用了不少材料,省了不少钱。这点非常重要,吴工程师是从上世纪50年代走来的人,在那个年代,如何能为国家为集体节省经费,是非常重要的。等会我们会从一篇介绍他的文章里看到。

我们下面主要从桥梁安全和施工难以方面来讲。这种桥梁的建筑过程还真是蛮有趣的。


我们拿这种设计的鼻祖,里奥-科罗拉多大桥的施工图来演示给大家看。

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由于科罗拉多大桥是混合结构,自轴上承式悬带设计主要是在中段,所以大家请从STAGE 3开始看起。



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步骤一:先引渡主索并临时外锚, 锚固无须复杂的张拉施工工艺。



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步骤2:调索后在主索上安装预制块形成吊板悬带。


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步骤3:然后在悬吊底板上横向设置立柱排架


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步骤四:在排架上架设T梁后, 转外锚为自锚。


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步骤5:现浇桥面后, 即在主索槽内用混凝土包裹主索形成悬带


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步骤6:最后处理伸缩缝和安装栏杆。竣工!


可以看到,这种施工方式不用在深深的峡谷起桥墩,也就不用立支架打桩,一直都是悬空作业,所以也就不用考虑峡谷有多深,不用考虑洪水的影响,施工相对简便很多,竣工后也不用担心大桥受到洪水的影响。在施工的难易程度和安全性、桥梁的安全性等方面,都是很好的选择。




业界对这座桥的评价很高,很多教科书上都有这个案例,它是国内第一座建成的自锚上承式悬带桥,在桥梁设计、成本控制、施工技术等方面都是国际先进水平。

但从另外一个角度来看,我们也不能妄自尊大,这座桥的桥长74m,跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m ,加上它所处的位置,我们只能说,这是一座小规模的“大桥”。而这种设计,也注定不可能建成太大规模的桥(太重就拉不住了),且只能在特定的环境(峡谷)发挥作用,因此它的推广面受到很大的限制。
淘金大桥的江湖地位更多是在技术层面的,而不是在使用层面。这也就是为什么在很长一段时间里,在业界很多人都知道这座桥,而一般民众却不晓得它的存在,直至最近才被驴友们发掘出来。


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免费打赏
xysdxd83
2013年09月10日 10:53:00
2楼
本帖最后由 xysdxd83 于 2013-9-10 11:26 编辑

该桥优势在于经济,劣势也很明显,首先无法承受自重过大的上部结构,其次风摆因素不得不重点考虑,因此这种上承式悬空墩式桥看上去很美,推广困难。从技术角度讲,解决跨深峡谷的桥梁技术已经相当成熟了,比如下承式悬索桥,因为减少了桥墩圬工,自重更轻,跨径可以做的更大,从而成为主流。
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a504236694
2013年09月10日 14:25:44
3楼
这.. 不科学啊。但是不得不佩服中国人民的智慧。
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yrxv
2013年09月10日 14:38:42
4楼
开眼界了。以前只看到了外表,这次看到了内部结构。
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sin0hydr0
2013年09月10日 16:36:42
5楼
个人认为对结构不利。。

不算是一个成功的设计。。

只能说不跨而已。。试想一下这是高速上的一座桥。
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zl1965
2013年09月10日 22:21:13
6楼
长江后浪推前浪,如果没有当年前辈们的努力,也不会出现后面成熟概念的转体式、下承式、中承式等桥型,在此向桥梁界前辈们致敬!!!
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世界真的很小
2013年09月11日 12:41:49
7楼
这桥真棒,让我觉得没有什么是不可能的
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loupoo
2013年09月12日 09:42:16
8楼
比较同意楼主观点。很早就看到过这座桥,以前人家都说很牛,我也不想说什么,既然再次出现,我也来说一下吧:就本桥地形及跨径而言,目前情况做此类桥非常不合适,还不如做1-70m上承式拱桥(即把此拱向下弯曲即可),同样可以在拱上建桥墩,贵州,四川实际应用不计其数。我说这些并不是否认前辈的杰作,而是现在的桥梁水平此桥没有推广价值
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y_m_79
2013年09月22日 17:21:18
9楼
看到了林同炎的设计变成现实的施工过程,恩,不错!
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反复清明
2013年10月06日 02:14:54
10楼
挠度,平稳度应该不怎么样吧。下面包混凝土是怎么控制裂缝的?
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wenleisong
2013年10月06日 09:46:59
11楼
太极城人 发表于 2013-9-10 10:53 该桥优势在于经济,劣势也很明显,首先无法承受自重过大的上部结构,其次风摆因素不得不重点考虑,因此这种 …过年好啊 哈哈 大家过年好
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