“钢结构设计“
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
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
为小型船只提供航道
(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
文字/顾磊
配图/顾磊
排版/Akane
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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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