弯的?直的?桥梁线形如何确定?
直的桥梁不是更省材料吗?
甚至有网友调侃
把桥修成环形是因为“风水问题”
那么真相到底是什么呢?
让我们一起来听听专家怎么说
西南交通大学桥梁系教授张方:桥梁的线形主要受路线(包括整体线路,行车半径)、桥址处地质环境、航道要求、桥下净空要求、景观要求等因素的影响,有直桥和弯桥之分。
直桥受力结构更简单,也更节省材料和人工。那些较短的大桥,尤其是跨河、跨谷的单跨部分,大多都被设计成直线,这样可以简化受力,最大限度确保施工和运营安全。
与直桥相比,弯桥在设计时需考虑弯矩、扭矩、弯扭联合作用等方面,受力要复杂许多。而弯桥的“弯”又有竖弯和平弯之分,竖弯是指当桥下净空不足时,通过设置竖向弯曲,来增加桥梁的净空高度,如一些拱桥;平弯则是指在一个水平面上,桥梁存在一定的弯曲度。
一些桥身长、体量大的桥梁
或多或少都有一定的弯曲度
以跨海大桥为例,它的桥长动辄几十公里
世界最长的跨海大桥——港珠澳大桥
主桥长55千米
中国第一座跨海大桥——东海大桥
长32.5千米
日本濑户大桥,长37.3千米……
这些桥都不是直的
原因是什么呢?
重点来了
原因主要有以下几个方面
首先,桥址处水底的地质环境复杂。受到水流侵蚀后,水底有的地方是坚固的基岩,可以直接把桥墩架在上面;有的地方则是疏松的淤泥,需要将桩打到几十米以下的基岩上,桥墩才能稳固;有些地方则干脆就是断裂带,根本就不能搭建任何建筑物,更别说几万吨重的大桥了。
所以在每一座桥梁开建前,设计师们都会仔仔细细地研究桥址处水底的地质结构,巧妙地避开不适合修建大桥的区域,选好大桥的路线,而这条路线或多或少存在一定的弯曲度。
比如我们熟知的港珠澳大桥,海底就是深达几十米的淤泥以及形态各异的岩石,地质环境复杂,也正是由于这一原因,所以整座大桥并不是直的,而是带有一定的弯曲度。
▲港珠澳大桥
其次,航道也是桥梁布线不得不考虑的因素。行驶的船舶经过桥下时,应尽可能与桥身垂直,或者说让行驶的轮船与水流方向尽可能处于同一直线,从而降低轮船撞上桥墩的风险。
而航道又容易受地形、地质等因素的影响。例如沪苏通长江公铁大桥上游侧有一座名叫“长青沙”的江中沙洲,在这一沙洲的影响下,原本连成一块的长江航道被分成主航道和专用航道,两个航道的水流方向也不一致,存在约25度的角度差。对此,主航道桥与专用航道桥分别采取了不同的“姿态”与航道相交,而这样就导致两座“子桥”未能处于同一条直线上,于是沪苏通长江大桥就在两个航道中间的水域出现了一个“拐弯”。
▲沪苏通长江大桥
最后,桥身太长带来的一个问题是桥面路程较远,司机如果在直线路程上长距离行驶,很容易疲劳,引发事故,而设置平弯曲线,可以让驾驶员时刻保持警惕,从而降低发生交通事故的风险。
此外,从美学角度说,桥梁设计成弯曲状易建立艺术性和美感。许多景观桥、观光桥,为了行人或乘客可以在最好的角度看到车外、桥外的风景,会设计成曲线或者折线。比如我国古建筑园林中的曲尺桥。
▲观光桥 (来源于网络)
综上所述
把桥梁修建成一条弯曲的曲线
是因为自然和现实等多种因素影响
并不是在浪费资源
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文字:徐洪江
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