大跨度橋梁結(jié)構(gòu)選型調(diào)研報(bào)告

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摘　要: 　大跨度橋梁形式多樣,有斜拉橋、懸索橋、拱橋、懸臂桁架橋及其他的一些新型的橋式,如全索橋、索托橋、斜拉—懸吊混合體系橋、索桁橋等等。其中,懸索橋和斜拉橋是大跨徑橋梁發(fā)展的主流。本文針對(duì)大跨度橋梁結(jié)構(gòu)選型和設(shè)計(jì)這一問(wèn)題做了綜合性的總結(jié)和歸納。
關(guān)鍵詞: 大跨度橋梁; 斜拉橋; 懸索橋; 橋梁造型設(shè)計(jì);
 
1 　引　言
20 世紀(jì)90 年代以來(lái), 隨著世界經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展, 大跨度橋梁的建設(shè)出現(xiàn)了前所未有的高潮。目前, 懸索橋的最大跨徑已經(jīng)達(dá)到1 991m , 斜拉橋的最大跨徑達(dá)到890 m。隨著橋梁跨徑的逐步增大, 橋梁結(jié)構(gòu)的柔性化趨勢(shì)日趨明顯, 橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、行車(chē)舒適性、架設(shè)方便性等一系列問(wèn)題開(kāi)始變得愈來(lái)愈突出。如何更好地解決伴隨著橋梁跨徑長(zhǎng)大化而出現(xiàn)的這些問(wèn)題, 成為21世紀(jì)世界橋梁工作者共同面對(duì)的挑戰(zhàn)。本文簡(jiǎn)要回顧了大跨度橋梁的發(fā)展歷史, 對(duì)現(xiàn)有大跨度橋梁建設(shè)的成就與問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析, 在此基礎(chǔ)上, 提出了有關(guān)大跨度橋梁設(shè)計(jì)的一些新構(gòu)想, 希望對(duì)未來(lái)橋梁設(shè)計(jì)的發(fā)展有所幫助。
2 　現(xiàn)代斜拉橋的發(fā)展與演變
2.1　早期的斜拉橋
斜拉橋由索塔、拉索、主梁三部分組成。從歷史上看, 影響斜拉橋發(fā)展的技術(shù)因素主要有三個(gè)第一, 力學(xué)分析手段的進(jìn)步。第二, 材料性能的改進(jìn)。第三, 施工技術(shù)的發(fā)展。從力學(xué)分析的角度講, 斜拉橋?qū)儆诙啻纬o定體系, 在沒(méi)有電子計(jì)算機(jī)幫助的條件下, 手工進(jìn)行力學(xué)分析相當(dāng)復(fù)雜。現(xiàn)存的早期斜拉橋中, 較有代表性的是1867 年建造的新加坡Cavenagh 橋和1874 年建造的倫敦Albert橋。二十世紀(jì)五、六十年代, 斜拉橋獲得了較快的發(fā)展。1955 年, 瑞典建成了主跨183m 的Stromsund橋; 1959 年, 聯(lián)邦德國(guó)建成了主跨302 m 的Severin橋。早期建造的斜拉橋有兩個(gè)比較顯著的特點(diǎn): 一是單柱式索塔比較多; 二是斜拉索很少
2.2　密束斜拉體系的出現(xiàn)
隨著有限元技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及, 高次超靜定結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析開(kāi)始變得簡(jiǎn)單易行。1967 年, 聯(lián)邦德國(guó)建成了主跨280m 的Friedrich2E2bert 橋, 從此拉開(kāi)了密束體系斜拉橋建設(shè)的序幕。通過(guò)將導(dǎo)入拉索的預(yù)應(yīng)力分布式地傳遞給主梁, 可顯著減小梁中的彎矩, 并且易于采用懸臂法進(jìn)行施工。因此, 密束體系斜拉橋的出現(xiàn)加速了斜拉橋跨度, 特別是預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋跨度的迅速增長(zhǎng)。1986 年, 加拿大建成了主跨465 m 的An2nacis 橋; 1991 年, 挪威建成了主跨530 m 的Skaron2sundet 橋。
二十世紀(jì)九十年代, 世界斜拉橋的建設(shè)進(jìn)入了一個(gè)鼎盛時(shí)期。1993 年, 中國(guó)建成了跨度位居當(dāng)時(shí)世界第一的主跨602 m 的上海楊浦大橋; 1995 年,法國(guó)建成了主跨856 m 的Normandy 大橋; 1999 年, 日本建成了跨度位居世界第一的主跨890m 的多多羅大橋。九十年代的大跨度斜拉橋建設(shè)有兩個(gè)特點(diǎn): 一是大部分出現(xiàn)在中國(guó); 二是倒Y 型和分離式倒Y型(有文獻(xiàn)稱(chēng)之為鉆石型) 索塔被廣泛采用。倒Y型和分離式倒Y型索塔的廣泛使用, 既有技術(shù)方面的原因, 也有審美習(xí)慣和技術(shù)傳統(tǒng)的影響, 下文將對(duì)此做具體的分析。
2.3　斜拉橋索塔的造型與選擇
索塔的形態(tài)可以多種多樣, 需要指出的是, 索塔的形態(tài)通常和斜拉索的配置密切相關(guān)。如果采用單索面, 則通常會(huì)選用單柱塔或倒Y型塔。單柱塔可能存在的問(wèn)題主要有兩點(diǎn): 一是從人體工程學(xué)的角度看, 如果橋面不是太寬的話(huà), 單柱塔相對(duì)寬大的塔柱會(huì)對(duì)汽車(chē)駕駛員的運(yùn)動(dòng)視線產(chǎn)生一些阻斷,給人某種程度的壓迫感。二是從建筑美學(xué)的角度看, 由于單柱塔上塔柱和下橋墩的剖面尺寸有時(shí)相差懸殊, 給人以整體不協(xié)調(diào)的感覺(jué).　
單索面的使用通常有兩個(gè)前提條件: 一是主梁 (橋身) 要有固定拉索的中央分割帶; 二是主梁本身要有比較大的抗扭剛度。雖然采用單索面的日本鶴見(jiàn)翼大橋, 其主梁跨度達(dá)到了510 m , 但對(duì)于大多數(shù)橋梁設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō), 在設(shè)計(jì)大跨度斜拉橋時(shí), 處于技術(shù)和心理感受兩方面的考慮, 他們通常更傾向于選擇雙索面布置。和單索面橋構(gòu)造上最接近的是雙側(cè)單索面橋, 即在橋面的兩側(cè)各布置一根互不相連的塔柱, 每根塔柱獨(dú)立張拉出一面索。象荷蘭的Waal 大橋這樣采用雙根單柱橋塔的斜拉橋?qū)嶋H上并不多見(jiàn), 原因有技術(shù)方面的, 也有心理感受方面的。從技術(shù)的角度看, 由于垂直索面的結(jié)構(gòu)剛度相對(duì)比較弱, 風(fēng)載作用下存在發(fā)生振動(dòng)發(fā)散的可能。從心理學(xué)的角度看, 設(shè)計(jì)師通常更傾向于結(jié)構(gòu)在橫橋向存在某種形式上的連接。
一方面是出于結(jié)構(gòu)受力方面的考慮, 另一方面是出于尋找視覺(jué)上的支撐, 兩種因素匯合起來(lái)的結(jié)果, 使設(shè)計(jì)師們更傾向于用橫梁將兩根獨(dú)立的單柱聯(lián)接在一起, 以形成垂直于橋面縱軸的框架型橋塔支撐體系。當(dāng)橫梁在塔頂將兩根獨(dú)立的單柱聯(lián)接在一起時(shí), 便形成了門(mén)型橋塔。而當(dāng)橫梁在塔的中部將兩根獨(dú)立的單柱聯(lián)接在一起時(shí), 便形成了H 型橋塔。將門(mén)型橋塔的塔柱向內(nèi)側(cè)傾斜至極限,可形成倒V 型橋塔; 將H 型橋塔的塔柱向內(nèi)側(cè)傾斜至極限, 則形成了倒A 橋塔。究竟是什么原因促使設(shè)計(jì)師紛紛將塔柱向內(nèi)傾斜? 塔柱向內(nèi)傾斜的直接好處是什么? 不利之處在哪里? 有什么辦法能夠平衡兼顧, 揚(yáng)長(zhǎng)避短。加斜拉索的最初目的是給主梁提供一個(gè)豎向支撐, 從而減小主梁由于重力荷載而產(chǎn)生的豎向彎矩和變形, 使主梁在跨度增加的同時(shí), 并不顯著增加梁的內(nèi)力和變形。僅從抵抗重力荷載的角度考慮, 索平面應(yīng)盡可能地和主梁平面垂直, 以保證斜拉索在沿橋向(縱向) 鉛垂面上的投影, 和水平面的夾角最大。因此, 單柱塔、雙根單柱塔、門(mén)型塔和H 型塔是該條件下比較合適的塔型選擇。但實(shí)際面對(duì)的問(wèn)題是, 主梁除了要承受豎向重力荷載外, 還必須承受橫向風(fēng)荷載等其它方向的荷載, 并且橫向風(fēng)荷載的影響程度隨主梁跨度的增加迅速增長(zhǎng)。從力學(xué)分析的角度看, 要有效地抵抗橫向風(fēng)荷載, 索平面應(yīng)和主梁平面保持比較適當(dāng)(注意, 不是最大) 的夾角, 以保證索力在橫橋方向上的投影, 有比較合適的大小。因此, 此時(shí)的最優(yōu)塔型,應(yīng)當(dāng)是適度扁平的倒V 型或倒A 型橋塔。隨著橋面寬度的增大, 相對(duì)扁平的倒V 型和倒A 型橋塔, 會(huì)使橋墩基礎(chǔ)的占用空間增大。比較簡(jiǎn)單的解決辦法有兩種: 一是在增大塔柱陡度的同時(shí)增大索力; 二是將柱塔在主梁以下向內(nèi)收縮間距, 形成所謂的鉆石型塔身。顯然, 抵抗豎向重力荷載和抵抗橫向風(fēng)荷載對(duì)最優(yōu)塔型的要求存在一些矛盾。另外, 大跨度斜拉橋還需要考慮抗扭曲的問(wèn)題。綜合幾個(gè)方面的因素, 人們發(fā)明了一種最簡(jiǎn)單和最直接的解決辦法, 即在倒V 型(包括鉆石型)橋塔的頂部向上增加一根垂直立柱, 并將斜拉索錨固在新增加的垂直立柱上。倒V 型橋塔加垂直立柱形成的新塔型, 就是目前在大跨度斜拉橋建設(shè)中廣
泛采用的倒Y型橋塔
當(dāng)橋梁跨度比較大的時(shí)候(500 m～600 m 以上) , 倒Y型橋塔中的垂直立柱會(huì)變得比較粗, 結(jié)果使橋塔沿橋向和橫橋向的風(fēng)阻大大增加。降低橋塔風(fēng)阻的最簡(jiǎn)單、也是最實(shí)用的辦法之一, 是將倒Y型橋塔中的垂直立柱橫橋向壓扁、沿橋向鏤空,也就是將立柱變成橫橋向的比較細(xì)長(zhǎng)的H 型或日型框架, 由此形成的橋梁塔型, 本文稱(chēng)之為分離式倒Y型橋塔。事實(shí)上, 倒A 型橋塔也可以歸類(lèi)為分離式倒Y型橋塔。
當(dāng)橋梁跨度低于500 m 時(shí), 同樣可以采用分離式倒Y型橋塔。分離式倒Y型橋塔近年來(lái)得到廣泛采用的原因主要有以下幾點(diǎn): 一是橋塔本身的造型比較美觀; 二是對(duì)橋面寬度變化的適應(yīng)能力比較強(qiáng); 三是垂直立柱分離使正橋向原先存在的索面空間閉合狀態(tài)被打破, 由此形成的開(kāi)放式視覺(jué)空間,可以有效降低傾斜索面對(duì)行車(chē)人視覺(jué)可能產(chǎn)生的壓迫感。
從拓?fù)潢P(guān)系看, 分離式倒Y型橋塔可根據(jù)變形路徑的不同, 退化演變?yōu)榈筜型、H 型和門(mén)型橋塔中的任何一種。換句話(huà)說(shuō), 從分離式倒Y型塔型出發(fā)進(jìn)行結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化, 可以發(fā)現(xiàn)目前已知常用塔型中的最優(yōu)塔型。
斜拉橋的跨度最大能夠達(dá)到多少是人們非常關(guān)心的一個(gè)話(huà)題。在正面回答這個(gè)問(wèn)題之前, 我們先分析一下影響斜拉橋跨度急速增大的因素主要有哪些。顯然, 有技術(shù)方面的因素, 也有經(jīng)濟(jì)和美學(xué)方面的因素。事實(shí)上, 正是多因素的復(fù)合限制了斜拉橋跨度的急速增大。從力學(xué)的角度看, 斜拉橋跨度急速增大帶來(lái)的主要問(wèn)題是: 第一, 由于斜拉索索力的水平分量需由主梁中的內(nèi)力來(lái)平衡, 隨著斜拉橋跨度的增加, 塔處主梁根部的壓應(yīng)力急劇增大,因此, 主梁的抗壓穩(wěn)定性將成為制約斜拉橋跨度急速增大的一個(gè)主要因素。第二, 長(zhǎng)柔的拉索比較容易發(fā)生獨(dú)立索振動(dòng), 加穩(wěn)定索和抗風(fēng)阻尼器雖在一定程度上可以緩解這一問(wèn)題, 但因此付出的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是否值得則有待商榷。從經(jīng)濟(jì)學(xué)和美學(xué)的角度看, 限制斜拉橋跨度急速增大的主要因素是: 第一, 斜拉索的最小傾斜角有一個(gè)合理的下限, 這個(gè)下限值大致在20 度左右。第二, 斜拉橋索塔的高度有一個(gè)合理的上限, 這個(gè)上限值大致在300 m～350 m左右。綜合這兩個(gè)因素, 我們估計(jì)斜拉橋最大可以接受的跨度應(yīng)當(dāng)在1 250 m～1 500 m 左右。
3 　現(xiàn)代懸索橋的發(fā)展與演變
3.1大跨度懸索橋的出現(xiàn)與流行
懸索橋通常由主塔、主纜、吊索、加勁梁、錨碇五部分組成。懸索橋自古就有, 但近代意義上的大跨度懸索橋則出現(xiàn)在十九世紀(jì)中葉。1855 年, J1A1 Roebling 建成了世界首座跨度為250 m 的鐵路懸索橋。1883 年, 美國(guó)布魯克林橋的跨度達(dá)到了486m。1931 年, 喬治•華盛頓大橋的跨度首次超過(guò)1000 m。1937 年, 跨度1 280 m 的金門(mén)大橋在美國(guó)建成。1981 年, 英國(guó)建造了跨度1 410 m 的亨伯橋。1998 年, 日本明石海峽大橋的跨度接近2 千米, 達(dá)到1 991 m。
懸索橋跨度的不斷增大一方面來(lái)源于材料科技和建造技術(shù)的進(jìn)步, 但最主要的原因恐怕直接來(lái)源于設(shè)計(jì)思想的根本性轉(zhuǎn)變。
在近代懸索橋的發(fā)展歷史上, 曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)3 次比較大的設(shè)計(jì)思想變革。
第一次變革出現(xiàn)在二十世紀(jì)初。1888 年, Me2len 提出了考慮載荷引起的變形對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算影響的撓度理論, 奠定了近代懸索橋設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。撓度理論發(fā)現(xiàn), 懸索橋的整體剛度主要由主纜的重力剛度構(gòu)成, 加勁梁自身的剛度對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)不大。因此, 隨著橋梁跨度的增加, 加勁梁的高度可基本維持不變。1909 年, 采用撓度理論設(shè)計(jì)的曼哈頓橋在美國(guó)建成。
第二次變革出現(xiàn)在二十世紀(jì)四十年代。1940年, 美國(guó)建成了塔科瑪橋。4 個(gè)月之后, 在19m•s - 1的風(fēng)速下, 發(fā)生劇烈彎扭振動(dòng)而坍塌。塔科瑪橋坍塌的事故導(dǎo)致了兩個(gè)積極的結(jié)果: 第一, 人們開(kāi)始重新審視撓度理論, 發(fā)現(xiàn)加勁梁保持必要的剛度, 特別是抗扭剛度十分必要。第二, 橋梁的抗風(fēng)設(shè)計(jì), 或者說(shuō)橋梁的抗風(fēng)穩(wěn)定性問(wèn)題開(kāi)始引起人們的高度重視。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn), 風(fēng)引起的扭轉(zhuǎn)或彎扭耦合模態(tài)的發(fā)散性振動(dòng)是導(dǎo)致塔科瑪橋坍塌的主要原因。為加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗扭剛度, 加勁梁的高度開(kāi)始出現(xiàn)大幅反彈, 普遍達(dá)到7 m～12 m。桁架式加勁梁幾乎成了大跨橋加勁梁的固定做法。
第三次變革出現(xiàn)在二十世紀(jì)六十年代。塔科瑪舊橋坍塌事件對(duì)橋梁設(shè)計(jì)思想的影響, 在北美和在歐洲是完全不同的。美國(guó)人的做法是采用桁架式加勁梁解決減小風(fēng)阻的問(wèn)題, 并將加勁梁的高度大幅增加以提高斷面的抗扭剛度。英國(guó)人則認(rèn)為, 改善橋梁氣動(dòng)穩(wěn)定性的合理方式, 應(yīng)當(dāng)是采用合理的加勁梁剖面形式, 主要通過(guò)降低風(fēng)阻和控制氣流分離的辦法減小扭矩, 通過(guò)將橫剖面閉合的辦法增加箱梁的抗扭剛度。1966 年, 英國(guó)人的設(shè)計(jì)思想在塞文橋中得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)時(shí), 塞文橋988 m的跨度雖然并不起眼, 但它首次采用的流線型扁平鋼箱梁設(shè)計(jì)卻使整個(gè)橋梁界產(chǎn)生了強(qiáng)烈的震撼。塔科瑪舊橋垮橋事件后, 對(duì)于大跨懸索橋, 桁架式加勁梁曾被認(rèn)為是最有效的加勁梁形式, 這一看法由于塞文橋的出現(xiàn)而開(kāi)始受到人們的質(zhì)疑。塞文橋的設(shè)計(jì)思想, 在土耳其的博斯普魯斯I 橋上得以再次展現(xiàn)。1981 年, 英國(guó)人建造了跨度1 410 m的亨伯橋。亨伯橋不僅從美國(guó)的維拉扎諾海峽橋(, 跨度1 298 m , 建于1964 年) 那里奪走了跨徑世界第一的寶座, 而且在造型上的特征異常鮮明: 一是橋塔很矮, 只有155 m。二是邊跨比很小, 且左右不對(duì)稱(chēng)(分別為0120 和0138) ?！?br /> 塞文橋的著名并不在于它的跨度是否曾經(jīng)達(dá)到過(guò)世界第一, 而在于它首創(chuàng)了一個(gè)全新的設(shè)計(jì)理念。唯其如此, 著名德國(guó)橋梁設(shè)計(jì)師F1 Leonhardt認(rèn)為, 塞文橋的出現(xiàn)標(biāo)志著現(xiàn)代懸索橋設(shè)計(jì)風(fēng)格的開(kāi)始[4 ] 。
3.2索橋主塔的造型與選擇
現(xiàn)代懸索橋的主塔形式主要有三種: 第一種是使用水平桿件將兩根塔柱相連的剛架式;第二種是使用水平橫桿和交叉斜桿將兩根塔柱相連的桁架式; 第三種是路面以上為剛架, 加勁梁下用交叉斜桿連接的混合式。在懸索橋(同樣適用于斜拉橋) 橋塔的設(shè)計(jì)中, 有幾點(diǎn)是需要仔細(xì)處理的: 第一, 要合理安排下、中、上三個(gè)塔段的高度分割比例。依據(jù)美學(xué)原則, 類(lèi)似甘蔗的節(jié), 按由短到長(zhǎng)順序設(shè)置的塔段高度給人以穩(wěn)重、流暢的感覺(jué)。如果做到下短上長(zhǎng)有困難, 則應(yīng)逐步減小上層塔柱的截面尺寸。第二, 如果橋面以上塔柱的高度低于橋面以下塔柱高度的2 倍,則橋面以上的塔柱間應(yīng)使用單橫梁。強(qiáng)度不夠時(shí)可將頂部橫梁的高度加大, 橫梁下緣做成拱型曲面。第三, 橋上、橋下的塔段設(shè)計(jì)風(fēng)格應(yīng)當(dāng)盡可能地和諧。適度的變化是允許的,只要構(gòu)造上蘊(yùn)涵的內(nèi)在節(jié)奏和韻律不遭到破壞。第四, 需要仔細(xì)安排塔柱剖面尺寸、橫梁剖面尺寸和塔高間的相對(duì)比例關(guān)系, 不要使塔柱和橫梁顯得過(guò)于笨重, 給人以不舒服的沉重感。
塔型設(shè)計(jì)是一門(mén)綜合性的藝術(shù), 是結(jié)構(gòu)工程學(xué)和建筑美學(xué)的有機(jī)結(jié)合。塔型設(shè)計(jì)同時(shí)又是一門(mén)個(gè)性化的藝術(shù), 她的身上不可避免地鐫刻著建筑傳統(tǒng)和設(shè)計(jì)師個(gè)人風(fēng)格的烙印。前者要求塔型構(gòu)造除了本身各部分之間應(yīng)相互協(xié)調(diào)之外, 還必須和加勁梁的設(shè)計(jì)風(fēng)格相協(xié)調(diào)。而兩者的綜合則可以解釋一些令人費(fèi)解的現(xiàn)象。
伊藤學(xué)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象: 日本的大跨懸索橋比較多地采用了桁架式的塔型設(shè)計(jì), 而歐美的同類(lèi)橋梁則比較多地采用了剛架式的塔型設(shè)計(jì)。比較典型的有桁架式的日本明石海峽大橋和剛架式的美國(guó)金門(mén)大橋等。伊藤學(xué)認(rèn)為,造成這一現(xiàn)象的主要原因是, 日本的地震和強(qiáng)風(fēng)等橫向荷載比較大, 采用桁架式的塔型設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)。我們認(rèn)為, 日本明石海峽大橋和美國(guó)金門(mén)大橋設(shè)計(jì)風(fēng)格上的差異更多地源于設(shè)計(jì)傳統(tǒng)和設(shè)計(jì)師的個(gè)人風(fēng)格, 而不是源于地理上的差異。日本人的確喜歡使用交叉桁架式的塔型, 如日本的關(guān)門(mén)橋、南、北備贊瀨戶(hù)大橋、因島大橋等, 但未必源于地理環(huán)境上的差異。第一, 金門(mén)大橋的橋位位于著名的加利福尼亞強(qiáng)地震帶上, 并且和明石海峽大橋一樣, 曾經(jīng)遭受過(guò)強(qiáng)地震的洗禮。第二, 歐洲和美國(guó)也都有一些桁架式塔型的大跨度懸索橋, 如葡萄牙里斯本的塔古斯河橋、美國(guó)的奧克蘭海灣橋、英國(guó)蘇格蘭福斯灣公路大橋(圖15) 等。第三, 日本人采用剛架式塔型的大跨度懸索橋也不少, 如日本的來(lái)島大橋、大島大橋、東京港彩虹橋、下津井瀨戶(hù)大橋等。還有一個(gè)有趣的現(xiàn)象: 美國(guó)人設(shè)計(jì)的橋塔比較剛勁, 而英國(guó)人設(shè)計(jì)的橋塔則比較纖柔。我們對(duì)這一現(xiàn)象的解釋是: 美國(guó)人設(shè)計(jì)的這些橋梁采用了高度7m～12 m 的高大的桁架式加勁梁, 無(wú)論從美學(xué)還是從力學(xué)的角度看, 橋塔都應(yīng)該設(shè)計(jì)得比較剛勁。而英國(guó)人設(shè)計(jì)的這些橋梁采用了高度為310 m～415 m的扁平的鋼箱梁, 無(wú)論從美學(xué)還是從力學(xué)的角度看, 橋塔都應(yīng)該設(shè)計(jì)得比較纖柔。事實(shí)上, 由英國(guó)人設(shè)計(jì)的香港青馬大橋, 由于加勁梁的高度為717m , 其橋塔同樣設(shè)計(jì)得剛勁有力(圖17) 。因此,對(duì)橋梁設(shè)計(jì)而言, 體現(xiàn)設(shè)計(jì)師的個(gè)人風(fēng)格和魅力固然重要, 但橋型設(shè)計(jì)和橋梁的內(nèi)在功能及與周邊環(huán)境的關(guān)系保持協(xié)調(diào)則更為重要。我們的看法是, 如果采用扁平的鋼箱梁為加勁梁, 則橋塔造型以采用剛架式為宜.
4　結(jié)語(yǔ)
人類(lèi)已開(kāi)始向跨海工程挑戰(zhàn)。世界上寬度在100km以?xún)?nèi)的海峽有20多處。獨(dú)立于大陸之外，具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的近海島嶼無(wú)數(shù)。它們將是21世紀(jì)人類(lèi)用橋梁去征服的目標(biāo)。
21世紀(jì)橋梁將實(shí)現(xiàn)大跨、輕質(zhì)、靈敏的國(guó)際橋梁發(fā)展新目標(biāo)，意大利與西西里島之間墨的西拿海峽大橋，主跨3300米懸索橋，其使用壽命200年。高強(qiáng)度鋁合金、玻璃鋼、碳纖維等太空材料將取代當(dāng)代的橋梁鋼、混凝土，成為橋梁建筑的主體材料，從而實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)目標(biāo)；不同類(lèi)型輕質(zhì)材料組合拼裝的各類(lèi)新型斜拉橋、懸索橋、輕質(zhì)拱橋?qū)⒁豢缍^(guò)大川巨流或小海灣，實(shí)現(xiàn)1500米以上大跨目標(biāo)；橋梁上裝配的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)將可以感知風(fēng)力、氣溫等天氣狀況，同時(shí)可以隨時(shí)得到并反映出大橋的承載情況、交通狀況。綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢(shì)，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來(lái)更大規(guī)模的建設(shè)高潮。
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