最近,你在手机上肯定刷到这座桥:
它就是重庆的白居寺大桥,因为从桥下角度看过去,有种“星际穿越”科幻感,白居寺大桥也一跃成为网红打卡地,相关话题也是频频冲上热搜。
这座桥确实很美,外行看到它的雄伟、科技魔幻感,而作为所谓的“内行”职业思维使然,脑海里会跳出很多“门道”,这里我一一说来。
图片来自“大渡口发布”公众号
门道一:最初桥梁的寓意是“水滴”而“星际之门”纯属意外
设计之初,桥梁是取“水”为设计元素,重庆,山水交融,桥塔是采用的“水滴”形状,寓意重庆人“水滴石穿,锲而不舍”的精神。
“星际之门”其实纯属意外,也许正好因为枯水季,河岸外露,桥墩凸显。在桥下的那个壮美感,加上特别的角度,“星际之门”的科幻感,就突然爆火了。
门道二:它是双层公铁两用桥,投资性价比高
简单来说,就是用一座桥建设达到了两座桥梁的功能效果,上层走公路车辆,下层走铁路。在国内,越来越多的采用这样的设计,投资性价高。
而这类桥,大多是采用的桁架梁,比如最早的武汉长江大桥,最早的公铁两用桥,就是桁架梁的结构。
门道三:为什么白居寺大桥采用的是斜拉桥,而不采用悬索桥
白居寺大桥桥下通的应该是高铁,高速铁路速度快,对桥梁竖向及横向的变形要求很高。也就是需要结构有很大刚度(简单说就是抵抗变形的能力)。
悬索桥有点像扁担挑水,主要是竖向的拉索托起主梁然后传力到主缆,主要解决了竖向力。
而斜拉桥你可以直观的感受到,由于斜拉索倾斜的拉索除了分解竖向力还能产生水平方向的拉力,它们水平向互相拉撤着。
发挥自己的直觉应知道,悬索桥整体看起来更揉,容易变形。而斜拉桥各方向有力互相拉着,整体的刚度即抵抗变形更大。
门道四:为什么白居寺大桥桥塔采用A型(钻石型),而不采用H型
你肯定看到过的各种斜拉桥的桥塔形状,常见的就是A型和H型。那么为什么白居寺桥采用的是A型。
也许你想到它最初的寓意“水滴”,因为水滴的形状,就像A型。其实在我看来,不是因为为了“水滴”才有这样的塔选型,本质上的先后,一定是先有结构选型,然后再加强富余意义,造型上做点变化来点弧度,匹配上那个寓意。
所以,白居寺大桥一定在结构之处选好了A型的桥塔,那么为什么选A而不选H。A型在横向拉索也是倾斜的,自然也会分解产生横向的水平力,互相挤压着。
这样的好处就是A型塔桥梁整体横向刚度相比H型横向的刚度更大。H型在横向可能是竖直的,不产生水平力。
图:武汉天兴洲长江大桥
这也就是为什么在中国桥梁建设史上具有里程碑意义的武汉天兴洲长江大桥(公铁两用桥)也是白居寺大桥类似的样子。
天兴洲长江大桥与白居寺大桥其实骨子里是一样的,只是白居寺披了一件有寓意,美观的外衣。
结束语
当然,以上这些都是我用最简单的话说的最为粗浅的“门道”,实际很多细节,都蕴含大量的结构设计及桥梁工程师的专业素养。