从一座奇特的桥说开去

热5已有 556 次阅读  2010-10-27 10:51 新浪 开心 人人 豆瓣 搜狐    最近一座奇特的桥爆红网络，网友纷纷冠之以“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。 

    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。 

    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。 

    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。
      【误区】
    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。       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。我提供个链接：http://ishare.iask.sina.com.cn/f/10939968.html        误区5：这桥颠覆了物理学常识。    分析：咳咳，我只能说，真是有好多人的物理课没有上好啊。      【选择】
    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。     【步骤】    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。详情请参阅这里：http://www.highestbridges.hk/wiki/index.php/Rio_Colorado_Bridge   

    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。   

     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。 

    步骤2：调索后在主索上安装预制块形成吊板悬带。 

    步骤3：然后在悬吊底板上横向设置立柱排架 

    步骤四：在排架上架设T梁后, 转外锚为自锚。 

    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 

    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。     【评价】   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。     【吴琦瑛】    “吴琦瑛，男，汉族，洞口县高沙镇人。 1940年8月山生，原初中文化，中共党员。1956年4月参加工作，先后从事水利、公路、桥梁等专业技术工作，高级工程师。从1979年至1992年2月连任湖南公路学会3届理事。吴奋发自学，刻苦实践，求实创新，开拓进取。共设计、施工大、中整桥梁23座，总长2434延米。与由国家包干勘测、设计与施工所完成的同跨径、长度相比，节约钢材78%，节约木材79%，节约投资60%。1974年建成我国时为最大波跨7米的石砌双曲拱桥—湛田桥；1978年建成净垮87米的石砌单波双曲拱桥—平溪江大桥；1980年建成净跨70米的单室箱型拱—龙井桥，此桥与木瓜桥均被1982年亚洲太平洋地区农村道路交流会上列为推广桥型。1986年运用转体施工工艺建成净跨90米单式程型拱—石背大桥。1989年建成全国第一座跨径70米上承式悬带桥—淘金大桥。1993年建成净跨100米X型双肋中承式拱桥—高沙大桥。吴还先后撰写论文28篇，发表在《公路运输技术》、《桥梁建设》、《中南公路工程》、《湖南公路》及<<湖南交通科技>>等刊物上。1987年，交通部授予“双文明标兵”称号。同年l0月，出席中共第十三次全国代表大会。1989年，湖南省人民改府授予“特等劳动模范”，同年9月，国务院援予“全国先进工作者”称号。1991年9月，全国总工会授予“全国自学成才者”称号。1993年元月起，享受国家政府特殊津贴。”     以上是在很多页面上对吴工的介绍，后来我继续搜索，找到了一篇关于他的长篇报道《歌为冒险者高唱——记高级桥梁工程师吴琦瑛》，可惜不知道什么原因，这篇博文已经被删除，现在还可以从百度快照里看见，可能很快就不能再见到了，如果大家有兴趣，要赶紧去看。请点这里。     【感悟】    这又是一次很有趣的网上搜索之旅，一开始在网上看到这条桥，我产生了兴趣，想了解它的建设原理，然后就开始搜索相关的资料，从而了解到了这种设计的名称：自锚上承式悬带桥，以及大桥设计者：吴琦瑛工程师。之后又从这两个关键词出发，找到了里奥-科罗拉多大桥的资料和吴工的长篇报导，在这过程中，我还了解到了很多桥梁的知识和有关的名人（例如林同炎，之后我会在另外一篇日志里介绍他们一家）。    在观看吴工的事迹材料时，我好几次心生感概，这绝对是创先争优的典型。例如下面这段：    “八十年代，我们国家本来已经有了不少的先进计算设备，可那不是属于只有初中文凭的土工程师所有的，他还得靠笔——钢笔、铅笔、圆珠笔；靠纸——白纸、横格纸、厘米纸；靠算盘来完成他的任务，与数学打交道，枯燥乏味，最容易惹入疲劳，他的办公桌上，便经常摆放着一个个鲜红的干辣椒——他不会喝酒，也不会抽烟，可有这种特殊激素。每当疲劳的时候，他就嚼辣椒，强刺激，强兴奋，新桥型设计就在这种世界上最好的刺激素下设计出来了。”    于是我萌生出要以此为题材，写一篇创先争优的学习材料。但真的提起笔来，又发现之前想落笔写的几个点都很肤浅，自己的学习和理解依然存在很大的差距。与其发表些一知半解的想法，不如继续脚踏实地学习。所以就写下这篇日志，以记载下学习的成果和历程。