从一座奇特的桥说开去

本帖最后由 meizaidatang 于 2013-9-9 14:34 编辑

这座桥曾经被网友贯以“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。



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。

误区5：这桥颠覆了物理学常识。
分析：我只能说，真是有好多人的物理课没有上好啊。

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。

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。

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。



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。