平常我们看到的桥都大都是向上拱起的或者桥身平坦,桥底下都会有多个桥墩做为支撑,而在无奇不有的造桥技术领域还有另外一种桥:悬带桥!
上承式悬带桥有别于一般的悬索桥、 斜拉桥,其主索实质上是作为结构的下弦,荷载传递形式类似一般上承式拱桥。
行车荷载由桥面系通过立柱排架传递给主索。由于主索是由混凝土包裹形成的一带状,形如悬带,所以又称 “ 悬带桥” ,国内外也有称 “ 倒悬索桥” 、 反向吊桥” 。因桥面在悬带上面,故称 “ 上承式悬带桥” 。
索的锚固方式可分外锚和自锚,国外建成的实桥均为外锚,唯独我国淘金大桥为自锚,所以可称为 “ 自锚上承式钢筋混凝土悬带桥 ” 。
这种桥外形像把一般的拱桥倒过来,力学上的差别就是传统的上部拱圈受压变成了下部悬带受拉。
悬带桥在20世纪70年代才正式出现,首创者为中国人,而在中国,1989年才建成第一座此类型的大桥——淘金大桥。
淘金大桥位于湖南省邵阳市洞口县古楼乡淘金村,它距离县城15公里,横跨资水支流古楼河木鱼塘峡谷口,大桥总长74米,设计单孔跨径为10米,桥梁高度为22.6米,桥面宽度为4.5米,这座桥在桥梁设计,成本控制,施工技术等方面都是国际先进的水平。
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,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,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。
工程师为了节省成本,另外还有在当时情况下造桥难度也非常的大,为了降低成本和难度,才想出这样的办法来造桥,既节约材料,而且施工方便,对于这样的桥也只有在特定的情况下方可使用这种特殊的造桥方法,因为太重的话就拉不住了,因此它的技术并不适合大众化的桥。
一、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。
二、之后世界上陆续建造了3座同类型的桥,一座是德国易北河上的巴德· 桑德桥,悬吊跨径为100m。
三、另一座是日本九州中部地区深谷川河上的速日峰桥,悬吊跨径为48m。
四、还有就是1989年建成的淘金大桥,中国第一,世界第四!
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,但是最后没有实施。
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。
邵阳洞口淘金大桥湖南洞口淘金桥——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 。该桥上部结构由端锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。桥面系作为受压构件用来平衡悬带的拉力。在施工阶段需要设置临时的隧洞式岩石锚碇,用以锚固两组由48根Φ5钢丝组成的主索。在预制悬带槽形底板安装完成后,现浇主柱排架,然后安装T梁和现浇横隔板,在浇注悬带槽内的混凝土后再放松外锚使整个结构形成自锚体系。
主索悬带是主受力构件,整桥的竖向荷载由预应力索承担,也充分发挥了钢材的抗拉能力;桥面梁板结构既用于通车,又作为受压构件平衡拱的水平力(绝对的“一石二鸟”),也充分发挥了混凝土的抗压能力;中间的主柱排架作为次结构,以减少跨度——整个结构自身锚固平衡,所有材料无一点浪费。它与正常的系杆拱桥相比:
第一,省材料,正常拱产生的是水平推力,只能用受拉构件来平衡;而上承式悬带桥是倒拱,产生的是水平压力,桥面可以直接作为压杆来平衡,节省了一组受力构件;
第二,施工方便,上承式悬带桥自下而上施工,悬带可以直接作为主柱排架和桥面梁板的施工平台,不需要另外支设脚手架。
该桥在世界上也是独一无二的,设计者桥梁专家吴琦英老人,男,汉族,洞口县高沙镇人。
1940年8月山生,原初中文化,共产党员。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,吴琦英被授予“双文明标兵”称号。同年l0月,出席中国共产党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,享受国家特殊津贴。
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