淺述橋梁設計的發展

顧長青

(廣東省公路勘察規劃設計院股份有限公司)

1 前言

自古以來，人們需求得到滿足時，就會衍生出更多的想法。橋梁的出現并不是單一物體存在，在現在經濟復蘇，城市建設逐漸開始國際化趨勢，橋梁的建設也就不能光滿足承載和運營的要求，要與城市建設風格相統一結合。建筑物從實用的角度得到滿足時，就會要求在外觀上有美的體現，藝術與建筑的結合，美與力量的結合，那么就要求橋梁不但具有經濟適用、結實堅固。更要有美的體現，風格的創新。現在城市發展，要給人們留下標新立異的標志建筑物，橋梁也是每個城市的標志，一座好的橋梁，不僅設計工藝復雜，更能代表一個城市的篇章與內涵。進入21世紀，橋梁的設計應與國際接軌，已經從以往的單純滿足需求過度到橋型新穎、跨徑大、材質輕、具有藝術感等發展目標。從古至今，橋梁的結構形式也發生了多種改變，從古代的常用的石拱橋，到現代懸索、斜拉橋等，也發生翻天覆地般的改變。

2 橋梁設計基本原則

橋梁設計的主要原則有:(1)安全可靠。橋梁的出現就是減短出行時間，能夠以最少的時間，通過一個復雜的地貌，而對于人們出行最重要的就是安全，那么一座橋梁需要的最根本的就是安全，一定要在強度、穩定、耐久性上做足功夫，保證一個安全儲備。橋梁上的安全設施，建造要人性化，務必使駕駛者體驗到安全舒適的運營。橋梁的指示標志也要醒目易懂。同時還要注意這個地區的地址災害問題，在地震帶的橋梁應該具有防震措施。(2)耐久性。在橋梁運營過程中，滿足橋梁荷載范圍內的車輛通過時，橋梁不能出現過大的變形以及過寬的裂縫。還要滿足當地的一個交通流量的需求。橋梁搭板兩端，在車輛上橋時，應該有疏散功能，不造成交通的擁堵。(3)經濟合理。橋梁設計應該就地取材、因地制宜。盡量不要影響當地的交通，技術上越先進越好。(4)外觀。現代對外觀要求比較嚴格，尤其是一座建設在都市里的橋梁，不僅承載運營的作用，還要給市民、游客帶來一種美的享受。要求橋梁設計要流線性、有藝術感和時代感。

3 橋梁的改變

(1)橋梁結構的改變。(2)橋梁跨度的改變。(3)橋梁外觀的改變。例如:最大的斜拉橋—蘇通大橋，全橋長1088m，正是中國經濟飛速發展的體現，也是中國建橋技術的進步的標志。可以看出，斜拉橋的這些記錄都比較年輕，斜拉橋本身也是最年輕的一種橋型，造型優美，但是主跨收到橋塔的高度限制，不可能做得很高。最值得提的是蘇通大橋創造了幾個世界紀錄:最大主跨，最高橋塔，最深基礎，最長拉索。最大的懸索橋—名石海峽大橋(日本)，全橋長1991m，這座橋建造工期長達10年，正是慢工出細活，建造期間遭遇7.2級地震后，居然毫發無損，只是兩橋塔直接的距離由原來設計的1990m變成了1991m，但是通過臨時修改了設計方案，最終這座奇跡般的大橋還是建立起來了，而且十多年來記錄無人能破。其中最值得稱道的就是金門大橋，全長1280m，早在20世紀30年代的美國經濟很不景氣的時候建造成的，如此龐大的工程規模，而且如此具有遠見卓識的一項工程，以至于這座橋迄今為止還能位于世界前十的位置，至今還能發揮作用，至今為止，金門大橋的外形設計依然不顯得過時，實在是工程界的一個里程碑式的浩大工程。最大的拱橋—重慶朝天門大橋，主跨552m，拱橋不愧是咱們老祖宗傳下來的好手藝，最長的梁橋—重慶石板坡大橋，梁橋由于其受力特點及材料限制，一般跨徑都比較小。

一些橋主要為功能而建，對于它們而言安全和壽命先于設計美感。但隨著設計軟件和材料的變革，橋的設計變得越來越出乎人們的意料。有的可以卷起來變成一個八邊形;有的采用了達·芬奇的設計圖;有的漂浮在水面上。世界上最奇特的橋梁，(1)可以卷起來的橋倫敦設計公司H eatherw ickStudio于2004年設計了這座39英尺(約12m)長的木材及鋼鐵結構的橋，架設在倫敦大聯盟運河上。它的特別之處在于:橋欄桿內有一個水壓裝置，可以把整座橋收卷成一個八邊形。這個設計確保運河里的船只能暢通無阻。橋在每周五的中午卷起。(2)錦帶橋位于日本山口縣巖國市的錦川河上，是一座五孔石墩木拱橋，跨度 27.5m，全長193.3m，寬5m，1673年建造完成，是日本三大名橋之一。因其景致而被稱為“錦帶橋”。(3)這座長度達918m的可供船只在其上航行的跨河水道橋于1997年動工，歷時6年完成，于2003年開始投入使用。它將東部的馬格德堡附近的米特蘭德運河與西部的易北——哈維爾運河跨越易北河連接了起來。既有行人行走其上，又有船只航行，構成了這座橋的奇妙景觀。(4)奧斯汀步行橋位于奧斯汀湖附近一個植被茂密地帶，連接了兩岸新建的住房。奧斯汀步行橋如果僅從結構上來看真還沒有很特別的地方。一座典型的拱式結構，五道鋼管組成了兩層主拱圈。在拱頂處五道鋼管拱呈同平面布置，由拱頂開始向拱腳延伸，主拱逐步分離形成兩層拱圈，在拱腳處形成上下兩層起拱線支撐。(5)中國山東青島的膠洲大橋，橫跨青島海灣，猶似霧中蛟龍，氣勢磅礴。(6)挪威的 Leonardo＇s GoldenHorn Bridge，造型優美，感觀奇特。(7)亨德森波浪橋118英尺(約36m)高的亨德森波浪橋是新加坡最高的人行天橋。人行天橋在設計上相比那些需要支持重型車輛的普通大橋更加自由。這座橋波浪形的外觀非常漂亮，內部形狀形成長椅，游客可以坐在上面觀看新加坡的城市景觀。橋長900英尺(約275m)，安裝有一系列LED節能燈，夜晚燈亮時更凸顯橋的蛇形外觀。