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顾盼结构–顾磊的另类游记(八),桥梁钢结构

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本文是顾磊博士的另类游记的第八期,每一期都非常精彩。可回看前几期内容:

顾盼结构–顾磊的另类游记(一),东京代代木国立体育馆

顾盼结构–顾磊的另类游记(二),深圳应急医院建设记录

顾盼结构–顾磊的另类游记(三),大跨度结构见闻

顾盼结构–顾磊的另类游记(四),裸露的结构设计带来的视觉体验

顾盼结构–顾磊的另类游记(五),结构设计没有贫富之分,只有优劣

顾盼结构–顾磊的另类游记(六),采光顶浅谈

顾盼结构–顾磊的另类游记(七),行走在德国看结构

顾磊:“边走边看·建筑结构”讲座(第三期),录播回放

顾磊:钢结构装配式住宅的技术路线和案例


记得我17岁去重庆读大学的第一个星期天

就与寝室刚相识的兄弟们

从沙坪坝乘公交去渝中区逛长江大桥

如今

站在朝天门来福士超高层摩天大楼上

山城美景尽收眼底

近处两江大桥

一座跨越长江,一座跨越嘉陵江

特别是嘉陵江上的千厮门大桥与洪崖洞景点相邻

优美的天梭状桥塔和斜拉桁架桥造型

使其成为重庆夜景的绝对网红

往下游望去

朝天门长江大桥不断变换的各色灯光

按拱桁架杆件布置的灯线清晰地闪亮出结构之美

桥往往是结构的忠实表达

用心领悟即可

勿须过多解读

然而有些桥的历史蕴含着丰富的工程故事

兰州中山桥旁的“黄河第一桥”石碑读起来耐人寻味

丝路名城兰州

黄河纵贯全境

冬日行走冰面过河

夏日则全赖羊皮小筏

明初建镇远浮桥

24只大木船间隔5米一字排开

2根120丈铁链锁住

搭檩木连接

上铺木板

名曰“降龙锁蛟”

(图片源于网络)


著名桥梁专家茅以升所著《中国古桥技术史》中

曾引用清代王光晟《冰中行》的赞誉

“天下神桥此第一”

然而浮桥冬拆春建

事烦费巨

1907年2月

出任兰州道、同时负责甘肃洋务总局的彭英甲

在陕甘总督升允支持下改建铁桥

美国桥梁公司设计

德国泰来洋行喀佑斯承修

史料记载黄河铁桥建造合同相当缜密

修桥之先后

无论何时

倘有河水涨发

河水开冻之际

冰水流急

伤损此桥

包固限八十年

如限内稍有损伤

泰来洋行管保赔修

(包80年免费维修)

包固八十年期限之内

无论冬夏倘因起蛟

河水涨发水势过大

已进城

因蛟水神力

将桥冲坏与泰来洋行无干

除起蛟外

(类似现代合同的除不可抗力外)

有损坏泰来洋行一定赔修

不管施工难度如何

河底是否是石砂泥土水眼等

铁桥都必须按时完工

(关门工期)

否则不但要如数退回“原领之银”

而且在退回桥价之外

还要甘愿照原领银数认罚

(违约责任)

不管何事故

统归泰来洋行保管

不与甘肃相干

(甲方排除一切安全责任)

亦无求赏津贴等项之说

1908年2月开工

1909年6月竣工

桥长233.5m,总宽8.36m

桥面铺以木板

共用库平银30万6千6百余两

为黄河第一座永久性公路桥

升允题额曰第一桥

(图片源于网络)


1942年改名中山桥

1949年8月26日

兰州解放时

桥面木板被焚

杆件及纵梁多处受损

交通中断

兰州军事管制委员会

组织工程技术人员和工兵星夜抢修

于9月6日修竣

1954年国家拨款60万元全面维修加固

并在原平行弦杆上端

置拱式钢梁将荷载提高到汽-10级

4月1日开工,6月20日完工

今天兰州黄河铁桥的形象基本成型

1989年

大桥80年保固期届满

兰州市政工程管理处拟全面大修

不意于8月9日

被自重260吨失控供水船猛烈撞击而遭受重创

当即夜以继日进行抢修

始于9月1日,终于12月5日

将桥面修复并加宽人行道

装饰桥身焕然一新更见雄伟壮观

此役耗资130余万元

漫步桥上抚摸百年铁桥的钢杆和精致的铆接

想象着百年前

每一根铁条、每一颗铆钉、每一桶油漆

不远万里从德国运至天津港辗转到兰州

堪称洋务运动中外工程合作的典范

此类铆接钢结构桥是上个世纪的一种典型桥型

世界上很多座都延用至今

成为城市历史建筑

上海苏州河上的外白渡桥

启用于清光绪三十三年(1907年)

是一座简支全钢铆接不等高桁架桥

2008年3月

钢桁架从原处拆下用船送往上海船厂大修

2009年3月

外白渡桥运回原地安装



布拉格旅游一定要去查理大桥

这是一座古老的石桥

桥上有很多精致的雕塑

伏尔塔瓦河把布拉格城分为东西两半

18座大桥将两岸连接

登上莱特纳公园的山顶俯瞰

游客都不由自主地数数能看到几座桥

老城通往莱特纳公园的契夫桥

是一座建成于1908年的钢桥

它的钢结构位于桥面以下

桥头一左一右矗立着两座天使雕像

因此并没有突出钢桥的工业感

而是将其融入了隽永的古城风貌



德国科隆

霍亨索伦桥与大教堂一起成为著名旅游景点

原桥由两座铁路桥和一座公路桥平行组成

1945年3月6日

美军开入科隆市中心

撤退的德意志国防军工兵把霍亨索伦桥炸毁

现为三座平行的铁路桥

并在铁路桥的外侧增添了人行道和自行车道

其中1989年建成的桥没有采用铆接

而是用了焊接

情侣们在分隔铁路与人行道的栏杆上锁满了连心锁

把钥匙丢入莱茵河

以示永结同心

这里让我蒙太奇一下

插入两张年轻时登黄山的照片

一路很多铁链上也锁满连心锁

钥匙应该是丢入了深深的山谷

呵呵

东西方对永恒专一的爱情有着何其一致的期许



美国波士顿海上

有一座钢桥表面已被铁锈密密实实覆盖

我在纽约也看到了不少这样锈迹斑斑的钢桥正常使用

而我国和欧洲的钢桥表面油漆都维护得很好

美国是使用了耐候钢吗?

但钢构件表面好像有败落的皮

亦或是美国规范要求

钢结构板件厚度要考虑使用寿命内腐蚀裕度?

还是美国大量钢桥年久失修疏于维护?

密实的铁锈是否是一种天然的保护层

使内部不再生锈?

经向有美国工作经验的朋友了解

上世纪中期美国特别流行一种耐候钢

这些桥应该都用了耐候钢

并且美国会对桥梁进行定期检测

虽然没有安全问题

但是满身锈迹实在有碍观瞻

后来美国也很少用了



2004年

我在法国南部参观了正在施工的米劳高架桥

它最高的桥塔比埃菲尔铁塔还要高

工地旁建设陈列馆的模型

非常详细地展现了这座斜拉桥的结构



伦敦剑桥大学有座桥美其名曰“数学桥”

又名“牛顿桥”

看出来了吗?

它的结构构成是由直线木条编织出曲线的拱桥

体现了“以直代曲”的微积分原理

(图片源于istructure)


泰晤士河上的伦敦桥

虽然桥塔外表是维多利亚时代的砖石风格

但桥的结构很明显是钢结构

高塔内藏着机械装置

有大船时

中间跨的桥面可以迅速转起使其通过

摩天轮与桥常常相伴出现

泰晤士河边的伦敦眼摩天轮是一个典型的车辐式结构

泰晤士河上看结构一定要看千禧桥

从游船上的视角可以清晰地看出千禧桥结构超薄

千禧桥的结构非常简洁

就是2组悬索承重

压上桥面板保持稳定

但是由于桥墩上的悬挂点太低

使得悬线的矢高太小(因而超薄)

桥面板也比较轻

看似并没有配置与悬索反向的下压稳定索

2000年开放仅2天

便因挤满的行人

引起了桥梁显著的晃动而紧急关闭

停用两年

最后通过安装阻尼器解决了水平和竖向摇晃问题

才于2002年2月重新开放

结构设计的创新往往蕴含着技术风险

但我们还是要为创新而喝彩



荷兰阿姆斯特丹会议中心的一座连桥

与伦敦千禧桥的结构构思一致

但是索的矢高较高

而且还引入了稳定索

因而毫无振动之感



我曾在英国纽卡斯尔市泰恩河畔的一个酒店下榻

巧遇了著名的盖茨亥德千禧桥

(Gateshead Millennium Bridge)

纤细优雅的斜拱

高高地通过一组钢索拉住同样优雅的弧形桥面

(图片来自网络)


这座桥的造型逻辑并非是为了视觉上博人眼球

它两岸的支座暗藏机关

(图片来自网络)


该桥可以通过两端的液压机械进行旋转

弧形桥面抬升之后成为了另一个斜拱

为小型船只提供航

(图片来自网络)


由于这是一座人行和自行车桥

这样的转动设计避免了为通航提高桥面高度

不至于造成上桥坡度过大和配置长引桥

非常人性化

看这座桥的旋转升起成了纽卡斯尔的一道风景

桥边还有福斯特设计的盖茨亥德音乐厅



近年来各地也出现了几座斜拱弧桥

大多并无转动设计

只是模仿了盖茨亥德千禧桥的造型

不免有东施效颦之嫌

巴西利亚JR总统大桥的三联拱

仅仅将拱与桥面斜交

跨过桥面

而拱身保持垂直

赋予变换又使拱的受力处于合理状态

格拉斯哥的克莱德弧线桥(Clyde Arc)

好像从巴西利亚取来了一跨

这类欧洲建筑师

借助强大的结构顾问作为技术后盾

把玩出的精巧构思如今也来到了中国

在成都锦城绿道上多座大跨人行桥设计中

中建科工引入了丹麦设计公司

DISSING+WEITLING Architecture

(D+W曾是哥本哈根著名的蛇形自行车道的设计者)

其中一座名曰“竹桥”,为两联单侧斜拉弧桥

一联跨科华南路

一联跨锦江

这座桥的斜拉传力机制为逐级斜拉

虽然结构效率比常规斜拉桥有所降低

但显得更为优雅

D+W为厦门“和美桥”设计了一座

V形桅杆单侧悬挂的曲线型悬索人行桥

清晰的结构悬挂带来了桥面的悬浮感

超级震撼

这座桥的成型同样取决于曲线的桥型

弧形桥面实质上扮演了类似体育馆罩蓬内环索的角色

桥面环向的拉力平衡着悬挂索的反向张力

底部铰接的V形桅杆通过4根背索拉地

我清楚地记得施莱希大师著作《轻•远》中

德国波鸿加仑索大街人行桥的照片

结构概念非常类似

猜测“和美桥”的结构一定是SBP做的

在SBP施莱希公司公众号上

果真查到了“和美桥”的信息

据说216.7m的跨度是该类桥的世界之最



北京芳草地购物中心是京城一座时尚网红打卡地

充满钢结构元素的艺术中庭内有一座斜拉连桥

钢构架桥塔与艺术品融为一体

钢构件和节点的表面处理貌似达到了

“建筑外露结构钢(AESS)”较高级别的要求



埃及苏伊士运河是连接红海和地中海的黄金水道

红海海域

亚历山大城的地中海海岸

地中海边的亚历山大城奎贝堡


2021年3月23日

台湾“长赐”号货轮(Ever Given)

在苏伊士运河搁浅造成了世纪大堵塞

一时间苏伊士运河管理局这个机构名声大噪

该局总部位于距开罗120公里的伊斯梅利亚市

我在2019年10月到访了这里

成都建材设计研究院和四川路桥联合体

EPC承接了苏伊士运河转体桥工程

该桥横跨亚非大陆

连接伊斯梅利亚省和西奈半岛

项目包括在新运河上新建一座

主跨340米的双翼平旋开启铁路钢桥

并对旧运河上已有的一座双翼平旋开启桥

进行维修、改造和升级

两座桥的钢结构工程由中建科工承建

旧桥为我提供了学习转体桥构成的实例

平时两翼平行于河道停在岸边

不影响运河正常通航

每翼的桥底中间是转体机械装置

桥面铺铁轨

过火车时,

两翼转体90°可成为跨越运河的铁路桥

  

我未能看到苏伊士运河转体桥的转体操作

但是在巴塞罗那海边碰巧看到了一座人行桥的转体

放游艇进出避风港

  

桥梁结构简单纯粹

但巧妙的受力,特别是一旦动起来

很有趣

很撩人

未完待续

文字/顾磊

配图/顾磊

排版/Akane


本文是顾磊博士的另类游记的第八期,每一期都非常精彩。可回看前几期内容:

顾盼结构–顾磊的另类游记(一),东京代代木国立体育馆

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顾盼结构–顾磊的另类游记(五),结构设计没有贫富之分,只有优劣

顾盼结构–顾磊的另类游记(六),采光顶浅谈

顾盼结构–顾磊的另类游记(七),行走在德国看结构

顾磊:“边走边看·建筑结构”讲座(第三期),录播回放

顾磊:钢结构装配式住宅的技术路线和案例


来源:建筑和桥梁钢结构博物馆,编辑:钢博君,作者:顾磊 ,如有侵权请联系我们。



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作者: ganggouren

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