穆祥纯
(北京市市政工程设计研究总院,北京100082)
近期笔者有机会赴东欧的匈牙利和波兰三个城市进行业务考察,重点考察了匈牙利的城市桥梁建设情况,借鉴其在城市桥梁建设的相关经验,更好地从事我国的工程设计工作。
如众所知,欧洲著名的多瑙河畔座落着一座古老而美丽的城市,这就是被人们誉为“多瑙河明珠”的匈牙利首都布达佩斯(Budapest)。布达佩斯原是隔多瑙河相望的一对姐妹城市——布达和佩斯,1873年这两座城市正式合并。蓝色的多瑙河从西北蜿蜒流向东南,河流穿越市中心;河上有9座别具特色的铁桥飞架在多瑙河上,并有一条地铁隧道横卧其底,将这对姐妹城市紧紧地连为一体。布达在多瑙河西岸,公元一世纪建市,1361年成为都城,匈牙利历代皇朝均在此建都。它依山而建,群山环绕,丘陵起伏,林木苍翠,这里有富丽堂皇的旧王宫,建筑精致的渔人堡,以及大教堂等著名建筑群。布达的山坡上别墅星罗棋布,科研机关、医院和休养所群集。
匈牙利共和国的人口为1019万人,首都布达佩斯人口为400万人,占全国的人口39%,其GDP占全国的40%。因此重点考察了布达佩斯市的城市桥梁建设。由于二战期间布达佩斯市未被德军摧毁,因此其古老的建筑和城堡被保留下来,譬如布达区的古城堡和佩斯区的皇宫,同时一批精美的桥梁建筑也得以完整地保留下来。
美丽的多瑙河从匈牙利首都布达佩斯穿城而过,把布达佩斯分为两个部分。而中世纪西岸的布达和东岸的佩斯是两个各自独立的城市。1849年,多瑙河上架起了第一座铁桥。1873年,布达和佩斯合并为一个城市。布达佩斯以北的多瑙河湾一带,是匈牙利著名的风景区。
作为河滨城市的布达佩斯,桥梁不仅是两岸交通来往的重要载体,也是布达佩斯的一道亮丽的风景线。布达佩斯的多瑙河段上共有九座桥梁,连接着布达和佩斯两个地区,是多瑙河上的重要文化景观。这九座大桥分别是:新佩斯铁路桥、阿尔帕德桥、玛尔吉特桥、链子桥、伊丽莎白桥、自由桥、裴多菲桥、拉吉马纽什桥、厄塞哥得铁路桥。每一座桥梁均有其独特气质,而每一座桥梁都给来访的游客留下深刻的印象。
著名的链子桥,位于匈牙利首都布达佩斯,是横跨多瑙河的一座悬索桥,建成于1849年。这座桥梁系连接西岸——布达及东岸——佩斯的重要通道,也是在布达佩斯横跨多瑙河的第一座永久桥梁。大桥的两端分别是:东岸的罗斯福广场,广场周边有格雷沙姆宫殿和匈牙利科学院;西岸的亚当·克拉克广场,广场上有零公里石和城堡山索道,从这里可直达布达城堡(Buda Castle)。
这座大桥最初是以建设它的一个主要支持者伊什特万·斯捷琴伊(István Széchenyi)的名字来命名的。大桥的建设被视为当时世界的一个奇迹,在其国家的经济生活中有着十分重大的意义。作为欧洲最漂亮的工业纪念标志,其桥梁的装饰由铸铁制成的,它的建筑,充分展现着尊严和平衡。它成了体现进步、民族觉醒及东西方紧密联系的一个象征。人们后来将此桥称为链子桥,主要是对悬索桥外形的俗称。
作为布达佩斯首屈一指的名桥,它是19世纪上半叶由匈牙利著名政治家兼作家塞切尼·伊斯特万倡议建造的,大桥于1849年正式通车。该大桥以巨大钢索为骨架、河中设有两座石墩做支架的钢结构大桥,全长375 m,宽16 m,主跨202 m,系19世纪中叶世界上跨度最大的铁索桥。桥两端各有一对巨大的石狮作为桥头建筑.。这座桥梁早已成为布达佩斯的名胜和标志,可惜在第二次世界大战中被炸毁。后来,匈牙利人民按照原型修复,经历了150 a的石狮,依然雄踞桥头。应该说,这座链子桥体现了欧洲19世纪厚重的建筑特点——整体结构为拉链式吊桥,该桥主缆由双眼锻铁杆组成。桥头耸立着“凯旋门”式的建筑,其建筑雕塑和铸铁装饰十分精美,世界各地的游人至此无不流连忘返,也充分展示了欧洲悬索桥的发展历程和成果。详见图1~图4所示。
图1 著名的布达佩斯链子桥全貌实景
图2 著名的布达佩斯链子桥桥头建筑实景
图3 著名的布达佩斯链子桥(吊索和栏杆)实景
图4 著名的布达佩斯链子桥(钢梁和桥塔)实景
多瑙河流经布达佩斯有一座伊丽莎白大桥,也被称为茜茜公主大桥。大家都知道,著名的电影“茜茜公主”是根据伊丽莎白·亚美莉·欧根妮的传奇故事改编的。茜茜公主1837年12月25日出生于德国慕尼黑,是巴伐利亚女公爵的公主,后来成为奥地利皇后兼匈牙利王后。伊丽莎白大桥就是以茜茜公主命名的大桥,该桥原建于1897—1903年,单跨度290 m,是当时世界上跨度最大的桥梁。该桥梁在二战中结束的前夕,被败退的德国军队炸毁,1964年在旧址重新建成。由于大桥损毁十分严重,按原样重建已不可能,因此一座崭新的桥梁在原地兴建,并采用了与原来的大桥相同的跨度。其反映了20世纪60年代悬索桥的风格。变成了精巧的现代的钢缆悬索桥,全桥呈白色,寓秀逸于雄伟之中。白色的伊丽莎白大桥娉婷婀娜,宛如一名少女横陈在多瑙河上,将山地布达与平原佩斯连在一起。穿过伊丽莎白桥,沿着多瑙河岸向链索桥走上古老的城堡,则是布达佩斯最浪漫和富有诗情画意的地方。
这座悬索桥在结构上有以下几个特点:一是桥塔采用钢结构,主要采用焊接方式;二是预制平行钢丝索骨架架设主缆;三是吊索采用美式流派的竖直4股骑跨方式;四是鞍座采用铸焊混合方式;五是主缆索股与锚锭内钢构架采用预应力工艺锚固;六是桥面铺装采用钢桥面板的现代沥青混合料。
这座优美的悬索大桥既舒展大方,又使人产生许多遐想和回味无穷。详见图5、图6所示。
图5 布达佩斯伊丽莎白大桥全貌实景
图6 布达佩斯伊丽莎白大桥(桥塔)实景
横跨多瑙河的自由大桥(Freedom Bridge),系连接布达和佩斯的重要通道。这座大桥建于1894年到1896年,系当时最美观的仿链型桥梁。当时的国王弗朗茨·约瑟夫一世曾出席开幕仪式,并亲自安装了最后一个银铆钉。这座桥梁最初也是以这位皇帝命名。大桥原是该城市最南边的第三座公共道路桥梁,处于市中心的南端。后来另一座桥梁拉吉马纽什桥(Lágymányosi híd)于1995年11月建成后,该桥成为城市最南边的第四座桥梁。
这座世人瞩目的自由大桥建于1894年到1896年间,大桥全长333.6 m,共三跨,中孔跨径为170.75 m,桥宽20.1 m。由于过于密集的电车通过这座双线公路桥,给大桥的汽车交通带来了沉重的负担。因此在布达佩斯地铁四线建成后,已将该桥改建成仅供行人通行的桥梁。桥柱的顶端装饰着四个Turul铜像,反映着古代匈牙利神话中类似猎鹰的鸟。这座古老的钢桁架桥有如下特点:一是桥梁结构采用了当时具有跨时代意义的格贝式桁架梁,能充分发挥钢材的受力特性;二是其下部结构采用重力式桥墩,且实体式桥墩体量适度,不仅满足受力要求,而且遵循安全耐久和满足轮船撞击的要求;三是其桁架钢梁均涂成绿色,该桥又被称之为绿桥,与周围的景色融为一体;四是其钢桁梁的门式刚架和组合桁架结构设计合理,且具有建筑的韵律,系桥梁结构设计和景观设计的成功之作。详见图7~图10所示。
图7 布达佩斯的自由大桥立面实景
图8 布达佩斯的自由大桥(全貌)实景
图9 布达佩斯的自由大桥(钢梁)实景
图10 布达佩斯的自由大桥(钢桁梁)实景
在布达佩斯多瑙河的上游有一座简式斜拉桥——拉吉马纽什桥。这座大桥是以布达地区南部的拉吉马纽什区(Lágymányos)命名的。这座桥系布达佩斯最南端的且为最新的一座城市桥梁。它建成于1995年。大桥的佩斯一端是切派尔·海夫车站,车站附近是新匈牙利国家剧院和艺术宫。
这座上世纪90年代中期建成的桥梁,其主体为5塔钢板拉索的简式斜拉桥,亦即矮塔斜拉桥。桥梁的跨径布置为:(38+76×4+38)m。主梁为预应力箱型梁,下部结构为双矩形桥墩,并与上部结构固结。其结构设计有以下五个特点:一是采用钢板拉索的矮塔斜拉桥型式,其结构设计合理,造型独特,全桥外观明快、轻盈;二是采用钢板拉索既满足安全性要求,也减少了养护费用;三是由于主梁和墩柱采用连续刚构型式,且在桥面上部设置了斜拉结构的矮塔,降低了对环境的影响,且与常规的连续刚构所需的梁高相比大大降低;四是下部结构采用双矩形的桥墩,并在桥墩两侧设置了防撞措施,既满足了安全性和耐久性要求,也与上部结构相协调;五是在满足通航的前提下,桥梁孔径布置合理,满足安全性、耐久性和经济性要求。详见图11所示。
图11 多瑙河上的斜拉桥实景
以上介绍了布达佩斯最著名的四座桥梁。多瑙河流经布达佩斯地段共有九座大桥,这九座大桥自北向南分别是:新佩斯铁路桥-阿尔帕德桥-玛尔吉特桥-链子桥-伊莉莎白桥-自由桥-裴多菲桥-拉吉马纽什桥-厄塞哥得铁路桥。有些桥梁的桥面较宽现在仍在通行电车。由于这些桥梁的桥面距多瑙河面高出很多(桥下净空很大),因此並不像俄罗斯的圣彼得堡的桥梁是可以中央开启的。同时,多瑙河布达佩斯地段的另五座桥梁,均为人们所熟之的常规桥梁结构在此就不在赘述了。
图12为匈牙利某高速公路上的一座斜腿刚构桥梁。该桥修建于20世纪70年代,亦是一条高速公路上的跨线立交桥梁。这座桥梁的跨度为(15.2+32.5+15.2)m。为了减少超静定约束的影响,同时又能保持结构足够的刚度,在斜腿刚构的两端设置了活动支座,腿趾处设铰支座而成为三次超静定结构。其特点如下:一是针对路堤为梯形断面,采用斜腿刚构在结构上十分合理,且桥型布置也很舒展,比例适度,在总体上也很协调;二是该桥采用预应力混凝土结构,上部结构采用等截面梁,斜立柱亦为箱型断面,其隅节点相邻截面的预应力钢筋贯穿于隅节点,并在隅角内交叉后锚固在梁顶和端头上,确保了结构安全性和耐久性的要求;三是在斜腿(斜立柱)上标有明显的防撞标志;四是桥上的栏杆采用现浇栏板,既美观大方,又能保证桥上行车的安全。
图12 匈牙利某高速公路上的斜腿刚构桥梁实景
图13为匈牙利某高速公路上的一座连续箱梁桥。其上部结构为等截面箱型梁,下部结构为∏型墩柱。该桥有如下特点:一是针对高速公路的路幅宽度,设计了四孔连续箱梁(15+22+22+15)m,既满足交通要求,且在跨经布置上也很合理,显得舒展大方;二是上部结构为单箱多室的等截面箱型梁,可满足安全性和耐久性要求,结构外形也很轻巧;三是其下部结构采用∏型墩柱,且墩柱略向外倾斜,给人以敦实和安全之感,也比较协调;四是桥面栏杆采用防撞型护栏,且与主梁的悬臂端浇注在一起,既安全,也符合桥梁美学的的要求;五是从总体上看这座桥梁在安全储备上符合桥梁耐久性要求。
图13 匈牙利某高速公路上的连续箱梁桥实景
图14系笔者拍摄的匈牙利城市的一座立交桥梁。该桥梁为双孔闭合框架结构。这座桥梁在闭合框架的加腋处采用45°抹角,且在顶板悬臂板的上部与桥上的道路竖曲线相呼应,既发挥此结构的受力特性,又能满足桥上道路设计的需求。总体上看,这座闭合框架结构的桥梁能与周围的环境融为一体,且坚固和耐久。
图14 匈牙利某高速公路上的闭合框架桥实景
图15为笔者拍摄的匈牙利某高速公路上的跨线桥。该桥梁上部为两跨连续梁结构,墩柱为矩形,并设置了盖梁,基础为打入式方桩。这座常规式的桥梁的特点是:桥形简约,且防撞栏杆与装饰栏杆融为一体,满足了安全性和美观性的要求。
图15 匈牙利某高速公路上的跨线桥梁实景
图16系匈牙利跨越某河流的一座古老的多孔拱桥。如众所知,拱桥是一种弧形承重结构。这座建于上世纪50年代桥梁,系采用实腹式钢筋混凝土拱桥结构,下部为重力式墩。拱桥的拱轴线为抛物线。为防止河水对拱桥上部的冲撞,外端的桥墩向桥外突出设置。这座拱桥有如下特点:一是桥型舒展大方,比例适度;二是较好地解决了桥梁防撞的问题;三是在每个拱顶上部,设置了排水装置,有利于桥面积水的宣泄;四是桥身涂成白色,使桥梁的整体感观好,反映了刚劲之美;五是拱桥桥身与栏杆连成一体,满足安全性、耐久性和美观行要求。
图16 匈牙利某古老拱桥实景
图17为笔者拍摄的布达佩斯市轨道交通的一座跨线人行桥梁。虽然这座建于上世纪60年代的桥梁其结构简单,跨径只有8 m,但仍有可点评之处。一是钢板梁的上部结构十分坚固,当轨道车辆经过时,振动的声音较小,说明其自身刚度较大,且钢轨下面的垫石层比较坚固、合理;二是两侧的混凝土桥台使用50 a来仍无大碍,说明其建造和养护的质量很好;三是栏杆与钢板梁相连接,通透性好,且坚固耐用。
图17 布达佩斯轨道交通跨线桥梁实景
图18、图19为匈牙利跨越某河流的一座钢桁架拱桥。该桥梁的结构为柔性梁柔性拱,即主梁为钢板梁,设有六条纵肋用连接桥面与拱的钢斜撑直接支撑。从纵向看,钢斜撑形成一个个空间的三角形桁架。这座建于上世纪70年代的桥梁,其跨径布置为:65 m×5,桥面宽12 m,下部为重力式桥墩,上部结构钢桁架与桥墩为固接,栏杆与钢板梁连在一起。这种钢结构的桁架拱上部结构高度较小(拱轴线为抛物线),具有节约钢材,制造和运输简单的显著特点,该桥梁总体上感觉其桥形舒展、大方、造型美观,与周围的环境融为一体,亦是一座值得人们称赞的成功之作。
图18 跨越某匈牙利河流的一座钢桁架拱桥(1)实景
图19 跨越匈牙利某河流的钢桁架拱桥(2)实景
图20为跨越匈牙利某河流的另一座钢桁架拱桥。这座架设在多瑙河上的桥梁,其结构型式为5跨连续的钢桁架拱,其主桁高度随主肋曲线的变化而变化。上部结构钢桁架与桥墩为铰接,下部为重力式桥墩;这座建于上世纪70年代的桥梁,其跨径布置为:40 m+85 m×3+40 m,桥面宽15 m,这种钢结构的桁架拱受力明确,因其拱轴线为抛物线,具有上部结构高度较小,利于船舶的通航;并具有制造和运输简单,节约钢材等显著特点。该桥梁美观的造型、舒展的桥形,能与周围的环境融为一体,为多瑙河增加了美色。
图20 跨越匈牙利某河流的钢桁架拱桥实景
图21为布达佩斯的一座钢结构人行天桥。该人行天桥位于布达佩斯的环城公路上,为三跨刚架结构,跨径布置为:18 m+18 m+18 m,刚架结构中跨支点加腋为固接,两端为固定支座。这座人行天桥有五个特点:一是为工厂预制,现场安装,满足快速施工,文明施工的要求;二是其结构为刚构型式,外型轻巧美观,具有节省材料的特点;三是主梁与中墩为固接,不设支座,减少了桥梁的养护工作;四是主梁采用下承式,与刚架结构的弯矩图相吻合,充分发挥结构的受力特性;五是采用此种结构型式,即可满足桥下车辆通行的要求,而且桥型显得大气、舒展。
图21 布达佩斯的一座钢结构人行天桥实景
图22为布达佩斯市某街区的一座单跨人行钢结构天桥,跨径为25 m。其主梁为向上翘起的空间钢桁架。该桥有如下四个特点:一是工厂预制的钢结构桁架梁,通透,美观;二是人行天桥的桥台别具特色,既可满足桥上行人的上下楼梯,又设置了步道上的行人通行洞;三是在两侧桥台伸出45°的斜撑作为钢桁架的斜拉索塔柱,以发挥复合结构的受力优势,减少钢桁架梁的梁高;四是该人行天桥的钢桁架梁,以及桥台均涂成白色,显得简洁、大方,能与当地的街景融为一体。
图22 布达佩斯某街区单跨钢结构人行天桥实景
综上所述,本文通过对布达佩斯古老的城市桥梁,以及其它城市桥梁、城市人行桥的简要介绍和初步分析,力图使读者了解匈牙利在城市桥梁建设和设计的总体水平。
众所周知,桥梁造型艺术积聚着浓厚的民族文化内涵,蕴藏着不同国家,不同民族审美传统、聪明才智和精湛技艺,也应成为人类文明交流的纽带,因此我们应从多瑙河上古老精美的桥型设计和现代桥梁建设上汲取有益的营养成分,创造性地从事我们的桥梁设计。桥梁是人类所建造的最古老、最壮观、最美丽的建筑工程之一。它反映了时代特征,记录着人类文明的发展历程。从以上介绍的匈牙利城市桥梁基于传统和创新理念建造的桥梁建筑,所反映的其独特的结构特征及桥梁建筑美学的功力,也相应带来了独特的艺术魅力。桥梁建筑不仅要表现出结构上的稳定连续、强劲稳固的力感和跨越能力,而且要有美的形态与内涵,内容和形式的高度统一,才能显示出不朽的生命力。艺术和技术是紧密相关的,科学技术本身也是美的因素之一,结构力学、钢材、混凝土的发展,各种现代化新型施工机械的应用,才能使各式轻巧、大跨度的桥梁得以孕育而生。
笔者认为,匈牙利在多瑙河及其它河流上的著名的桥梁、特别是其在20世纪初建成的塞切尼链子悬索大桥等,以其鲜明的形象、强烈的艺术感染力开阔了人们的眼界。因此,我们应从多瑙河河上古老精美的桥型设计汲取有益的营养成分,创造性地从事我们的桥梁设计。
笔者相信,他山之石会对我国城市桥梁建设者和同行们提供相关的启示,有很多值得我们学习和借鉴的东西。让我们携起手来,汲取人类所创造的一切文明财富,进一步推动我国城市桥梁建设的健康发展,促进祖国现代化建设的进程。
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