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桥梁跨径的世界记录之争
   发布日期：2009-08-21   来源：《中国交通报》中国智能交通网   作者：智能小二   浏览次数：89
　　跨径：竞争的最大舞台　 人类热爱竞争。在刚刚过去的2008年北京奥运会上，人们竞相决出跳得最高者、跑得最快者、游得最快者、投球入篮次数最多者和将铅球推得最远者。正如达尔文所提出的生物进化论，竞赛的本质和驱动力也许来自于人类发展历史中，我们的祖先在竞争环境中求得生存的需求。因此，我们有了吉尼斯纪录大全来认证所有的世界之最。　　对于一座桥梁而言，记录世界之最的方式有多种：最高、最长、最早、最大跨径等。有的桥梁甚至以其为世界上最昂贵的建筑物而作为荣耀，虽然这并不属于人们所羡慕的。人们认为大的跨越距离代表着更多的困难和花费。因此跨径长度一般就成为了人们竞相努力超越的目标之一。大多数的跨径纪录自然是由于当地的建设条件对跨越距离的需要。但在一些特定条件下，人们也会为了取得世界纪录而人为地加大跨径需求，后者将导致很大的额外花费。　　比赛项目多了金牌也多了　　在主跨3300米的意大利墨西拿海峡大桥竣工之前，当今世界上最大跨度的桥梁是日本的明石海峡大桥，主跨1991米。然而，就像奥运会中为100米短跑、200米短跑、200米蝶泳和其他各种比赛项目设定世界纪录一样，在桥梁跨度世界之最上也可以设定不同的世界纪录。在2008年的北京奥运会上，比赛项目超过300个，每个项目一枚金牌，这样产生的金牌总数也超过了300枚。同样，对于桥梁的竞赛也可以这么做，只是问题将会变得无法控制，也许也会让金牌毫无意义。　　通常来说，我们将桥梁划分成四种类型：拱桥、梁桥、悬索桥和斜拉桥。我们也可以进一步将每种桥型细分为很多桥型，比如世界最大跨的五墩梁桥。后者的桥型划分方式显然太琐细了，因此我们将侧重于四种主要桥型进行描述。　　拱桥：古老的大跨度桥　　拱桥是最古老的大跨度桥梁。虽然最先建造的桥梁也许是梁桥，但由于那时可能用来建造桥梁的材料只有石头和树木，跨度肯定很小。当然，石质梁桥和木质粱桥不可能跨越太大距离。　　从历史上看，在远古的年代桥梁建造者并不把桥梁跨越距离作为一个主要目标，比如在罗马帝国时期，桥梁的壮观性显得更为重要。这种效果可以通过一些小跨径的桥梁组合而成。　　罗马拱桥主要采用半圆形拱。虽然这是一种很强健的拱型，然而半圆形拱的拱矢却要达到直径或者跨度一半的长度。因此，大跨度的半圆形拱桥就需要拱矢非常高，这也导致这种拱桥实用性不佳。第一座大跨非半圆形拱桥是建于公元600年中国隋朝的安济桥(又名，赵州桥)。该桥跨度37米，拱矢仅7米，其跨度与拱矢之比达到5?3，与现代拱桥已经很接近了。　　1779年，在英国柯尔布鲁克代尔的塞文河上建成的铁拱桥是铸铁桥梁的杰作。该桥跨度为100英尺<30．5米)，但同很多同时代石质桥梁相比，甚至于同比其早12个世纪的中国安济桥相比，其跨越距离仍是没有突破。　　古斯塔夫·埃菲尔(编者注：法国金属结构专家、巴黎埃菲尔铁塔创造者。)建造了几座现代拱桥。1877年在葡萄牙建造的主跨160米的PiaMaria大桥，及他建造的最后一座大桥——1884年建于法国的165米跨度的GarabitViaduct大桥，都是他的杰出代表作。他好像在同自己竞赛。　　19世纪中期，由于钢材的应用使得大量的拱桥被建造。古斯塔夫·林登塔尔在纽约市建造的赫尔盖特大桥成了引领潮流的建筑。该桥主跨298米，按大型列车荷载设计。　　赫尔盖特大桥的建成促使另外两座著名钢拱桥的建成：1932年建于澳大利亚的跨径503米的悉尼铁桥和1931年建于纽约的跨径503．6米的巴约娜大桥。巴约娜大桥由奥特玛·安曼设计，他曾是古斯塔夫·林登塔尔的助手，由于同悉尼铁桥竞争，该桥开工虽然晚了，但竣工却最终赶在了前面，而且主跨跨径也超了一点。　　1978年，更大跨径的新河峡大桥在美国西弗吉尼亚建成，跨径达到518．3米，比巴约娜大桥晚了47年。目前的世界纪录保持者在中国，即2004年在上海建成的卢浦大桥，其主跨跨径达到了520米。另外一座主跨跨径552米的钢拱桥，即重庆的朝天门大桥，将于2009年建成通车。除了卢浦大桥，这些桥梁的拱肋均为桁架结构，这样就使得新一代拱桥更加轻盈。采用这种构造，原来认为拱肋结构只能产生压力的理论将不再适用。在拱肋中既可以存在很高的拉应力，也可以存在很高的压应力，这部分力由钢构件承担。　　斜拉桥：中国后来居上　　瑞典的斯特罗姆松德桥是世界公认的第一座现代斜拉桥。该桥1955年建成，主跨183米，由弗朗茨·基辛格设计。人们发现斜拉桥对于中等跨度的桥梁很适合。　　在随后的20多年里，一大批斜拉桥在二战后的德国建成。直到20世纪?o年代早期的格尼桥(主跨320米)和纽恩坎桥(主跨350米)建成，斜拉桥的跨径在德国一直保持增长。格尼桥为独塔斜拉桥，若采用双塔．它的跨径相当于600米，这样该桥也许将能更长时间地保持世界纪录了。　　此后，众多的大跨度斜拉桥在世界范围内相继建成。1994年，在中国建成的杨浦大桥将世界纪录增加到602米，1995年在法国建成的诺曼底大桥达到856米，2000年日本建成了跨度890米的多多罗大桥。主跨1018米的香港昂船洲大桥正在建设，而位于中国的主跨1088米的苏通大桥(目前为世界第一跨径的斜拉桥)已于2008年5月通车。　 悬索桥：5000米跨径不是梦　 据报道，最初的铁链桥出现在中国．早在公元600年，中国就建造了跨径约60米的兰津桥。中国还建造了许多铁链桥，有些直到今天还能见到，这些早期的悬索桥是现代悬索桥的特殊形式，我们今天称之为“悬带桥”，桥面木板直接放置于铁链之上。　　麦地海峡大桥是公认的最早建造的现代悬索桥之一，该桥是托马斯·泰尔福德在美国人詹姆斯·芬雷的构思基础上设计的。这座跨径176米的大桥于1826年1月建成，采用的是眼杆与销铰作悬链的方式。美国人詹姆斯·芬雷也建造了多座悬索桥，但最终均没有成功。早期悬索桥均存在抗风性能缺陷，这些问题直到20世纪才得以很好地解决。　　1834年，由约瑟夫·查莱设计的跨径273米的“悬索大桥”横跨瑞土弗里堡的萨林峡谷，该桥设计采用冷抽铁丝，但在实际建造中采用了比铁丝强度更高也更有弹性的钢丝。
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　　查尔斯·埃莱特设计的跨越俄亥俄河的威灵桥以跨径308米成为当时世界上最大跨径的桥梁。因该桥存在严重的抗风性缺陷。稍后经约翰·罗柏林进行了改进。约翰·罗柏林是第一位使用斜拉索来防风从而成功稳定桥梁的工程师，虽然当时空气动力性能还没被人们掌握。1940年塔科马老桥的倒塌引发了人们对空气动力稳定问题的研究，研究结果为更大跨度悬索桥及其他桥型提出了一种抗风设计思路。　　在1886年建成的跨径486米布鲁克林大桥之后，多座世界纪录的悬索桥都成功建成。1931年，乔治·华盛顿大桥的主跨跨径首先打破1000米大关。1937年，雄伟壮观的金门大桥建成，跨径1280米。1964年，在纽约建成了跨度1298米的维列扎诺大桥。　　在一段很长的时间里，悬索桥世界纪录一直由美国保持。直到1981年英国的跨径1470米的亨伯桥建成，接着1998年丹麦建成了跨径1624米的斯托伯尔特桥。目前，最大跨径的悬索桥是2000年建成的跨径1991米的的日本明石海峡大桥。　　此外，主跨3300米的意大利墨西拿海峡大桥正在施工中，同时一座横跨直布罗陀海峡双跨5000米悬索桥方案近来已经由林同棪提出，这说明就目前的建造材料和工程技术，建造更大跨度的桥梁已经成为可能。　　梁桥：因预应力焕发青春　 梁桥显然是各种桥梁桥型中最为古老的形式。在古时候，人们在沟溪上面放置一段树干或在石墩上面放置石板就成了基本的桥梁形式。然而，由于树木长度的限制和石材的抗拉能力不足，导致这些桥梁跨径非常小，我们在讨论世界桥梁跨径纪录时往往将梁桥忽视。　　较大跨径梁桥的建造是在铸铁应用于桥梁建设之后才得以实现的。最初桥梁的形式多是桁架式，其中最壮观的当属福斯桥。该桥1890年竣工，主跨径512米。在此27年后，世界纪录的保持者、跨径549米的魁北克桥建成。它们建得都很高、很重，建设花费也大。　　实际上，这些桥的结构系统并不属于梁桥。由于钢铁冶炼技术的进步，桁架桥变得更加雅致，也更加经济。因此，福斯桥取得了桥梁工程史上里程碑式的成就，但我们在讨论目前的梁桥世界纪录的时候，可先忽略它们。　　也许是由于福斯桥这个大跨桥梁的存在，在钢桁架梁桥跨度上没有太多的竞争。二战后，正交异性桥面板的应用，才使得建造大跨径钢箱梁桥成为可能。首座大跨径钢箱梁桥是1956年建造在塞尔维亚的贝尔格莱德市的跨径261米的萨瓦河1号桥。但在1974年巴西建造了跨径300米的锐欧，尼泰罗伊桥后，没有更大跨径的钢箱梁桥建成，因此该桥也一直保持世界纪录至今。　　在预应力混凝土和悬臂施工技术应用到桥梁领域之后，混凝土箱梁桥的建造才变成了可能。1952年，德国人范斯德沃特首次使用该技术设计了柏德斯顿桥。1962年，他还建造了跨径208米的般道夫桥。　　日本在20世纪60年代后期和60年代早期也建造了很多更大跨径的混凝土箱梁桥，这种趋势一直延续到1978年在美国托管地建成的跨径241米的K—B大桥为止。1986年在澳大利亚的布里斯班建成了跨径260米的门道桥。1997年，中国建成了跨径270米的虎门大桥辅助航道桥。　　目前，世界上跨径最大的箱梁桥是中国重庆的石板坡长江大桥复线桥。该桥主跨径330米，主跨跨中设103米的钢箱梁，其余为混凝士箱梁。钢混箱梁的结合使用将使箱梁桥的跨越能力更大。　　世界纪录“朝不保夕”?　　过去，—座桥梁跨径世界纪录可以保持超过1000年。今天，人们建造的桥梁跨越能力越来越大，世界纪录随之也就在短短几年内被打破。　　目前，中国保持了箱梁桥最大跨径世界纪录(石板坡长江大桥复线桥，330米)，拱桥最大跨径世界纪录(朝天门大桥，552米)，斜拉桥最大跨径世界纪录(苏通大桥，1088米)。在意大利的3300米跨径的墨西拿海峡大桥建成之前，日本的跨径为1991米的明石海峡大桥将一直保持世界最大跨径悬索桥的纪录。　　今天的这些世界纪录会很快被打破吗?　　我们为什么造桥?　　我们可以通过成本与收益的角度来探讨这个问题。任何项目都有它的收益和成本。如果收益超过成本．那么项目是可行的。若收益少于成本，至少从理性上讲，是不可行的。　　桥梁的成本是很直接的。它由建设费、管理费、维修费和其他诸如设计、监控等的软成本费用组成。桥梁的收益来自于功能价值、美学价值和品牌价值几个方面。功能价值是在桥梁的运营过程中节约时间和能源等方面的总和，美学价值是桥梁为城市增加美感而体现的。这些桥梁吸引了众多的游客前往这些城市参观。品牌价值可以包含很多方面：历史事件的纪念，政治理念的表达，或者某位重要人物的追忆。　　当然，世界纪录还可以给人们，特别是政治家们以吹嘘的资本。　　显然，最直接的收益是功能价值，这也是桥梁建设的初衷所在。我们的生活标准在提高，桥梁的功能价值也同样得到提高。最简单的例子是人们由于通行便利和节约了时间而愿意支付过桥的费用。另一方面，建造方法和建设设备也在改进，建桥所需费用的增加速度却并不像人们生活标准的增长速度那么快。这也说明了为何在过去难以建成的桥梁，在将来却可能成为现实。　　同样的逻辑，随着时间的推移，越大跨径的桥梁往往花费越大，但人们也更加能够负担得起。由此看来，越来越多打破跨径纪录的桥梁将会被建造。　　即使有这样的理由，若实际并不需要如此大的跨径，仍旧不应该以不菲的代价来建造破世界纪录的大跨径桥梁。额外的费用必须有对应的额外价值，如果达不到，那么我们就是在浪费纳税人的钱。　　重新审视造桥的动机　　竞争是人类的天性。我们的竞争无处不在：体育、商业和政治等等。当然，建造世界上最大跨径的桥梁也包括其中，竞争的趋势不会停止。然而，在我们踏上世界纪录的竞争之路前，必须仔细核算项目的成本和收益，当然还要考虑我们能保持世界纪录的时间。被打破的世界纪录没有太多意义，但为更高的工程质量而努力也许对我们更加有益。金门大桥已不再是世界纪录的保持者了，但人们仍旧聚集到旧金山来拜访它，因为金门大桥是一个无与伦比的尤物。  发布于：中国智能交通网 在中国智能交通社区讨论
 
  
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