对天津滨海两座开启桥的观察与体会

文/王一帆 天津 300000

对天津滨海两座开启桥的观察与体会

文/王一帆 天津 300000

天津滨海新区塘沽海门大桥和响螺湾开启桥是坐落在海河上的两座典型的开启式桥梁，分别采用了垂直升降式和立转式两种开启方式，对保证海河通航和海河两岸通行发挥了非常重要的作用。区开放开发、天津自贸区建设的不断推进，将会有越来越多的开启桥会矗立在美丽的滨海新区，本文作者从自己的认识出发，对两种开启方式的开启桥的不同特色、优缺点进行了分析，对滨海新区开启桥的建设有一定的借鉴意义。

开启桥；结构；观察；体会

天津是一座带有浓厚的桥梁文化色彩的城市，特别是近代以来，天津建造了大量的造型各异的开启桥。天津的开启桥无论是在数量上还是形式上，均堪称全国之最。茅以升有一句话：“几乎全国的开合桥都集中在天津，这不能不算是天津的一种‘特产’”。天津有两座开启桥坐落在滨海新区，一座是建于上世纪八十年代的塘沽海门大桥，一座是建于本世纪初的天津响螺湾开启桥。由于经常经过两座桥梁，对两座桥梁的开启结构产生了比较浓厚的兴趣，通过日常观察、调查研究、查阅资料和分析思考，对两座桥梁的开启结构、运行维护产生了一些认识。

1、塘沽海门大桥和天津响螺湾开启桥的基本情况

开启桥又名开合桥，也称活动桥，是部分桥跨结构可以移动或转动的一种桥梁。建造开启桥的目的是江河水面有船舶航行，航道上空的空间不足以建设固定式桥梁时，通过建造开启桥来实现闭合时桥上走车、开启时桥下行船的“开启时通航、闭合时通行”功能。常见的开启桥的结构有立转式、升降式、平转式三种。天津滨海新区塘沽海门大桥和天津响螺湾开启桥两座开启桥分别采用了升降式、立转式两种开启结构。结构情况见下图：

沽海门大桥位于渤海西岸海河入海口，由塘沽北河岸跨越海河，至西大沽南河岸接岸，由铁道部大桥工程局设计，铁道部大桥工程局和交通部和第一航务工程局施工，于1985年11月13日建成通车，是我国目前提升高度最高的垂直升降式开启桥。大桥总长550.1米，桥宽2×2＋14米，主桥分跨为2×48＋64＋2×48米，中间64米为升降部分，可提升高度24米，在升降部分的两侧各建有45米高的提升钢塔架。大桥开启时，宽60米，高31米。升降功能由两组提升机实现，每组提升机有两个卷筒，两卷筒间为机械轴同步，两套提升机通过平衡电机实现同步运转。提升机房分别设在桥跨两端的提升塔楼顶部，控制台集中在桥跨一端，上面设有高度及高差指示器，能随时反映桥跨两端同步情况，当桥的升降部分斜度过大时，自动进行调平。

天津响螺湾开启桥横跨海河下游、连接天津于家堡金融区和响螺湾商务区，由天津市市政工程设计研究院设计，中国铁建十四局三公司承建，2010年7月建成通车，是集土建、机械、液压、电气及智能化控制于一体的新型桥梁，是目前世界上最大的双叶立转式开启立。全桥钢箱梁重1638吨，球墨铸铁配重1730吨，桥长868.8米，为双向4车道，其中主桥为开启桥，主跨76米，净跨为68米，桥梁转动半径为38米、桥梁开启最大角度85度，桥下通航净宽度68米，在不开启状态下其净空大于7米，开启时净空超过27米。采用600千瓦的动力转动装置，大大提高了开启速度，开启时间为315秒，闭合时间为265秒。开启桥由电气系统控制的液压机械完成，桥梁开启时由桥中间向两侧立转，就像是古代拉起护城河上的吊桥。

2、两座开启桥的活动桥跨的受力分析

垂直升降式开启桥主要考虑活动的桥跨所受到力的平衡，立转式开启桥主要考虑的不仅仅是活动的桥跨所受到的力的平衡，还要考虑所受的力矩的平衡。具体受力分析如下：

2.1 塘沽海门大桥升降部分受力情况分析

存在以下力的关系：

G=F1+F1´，可以保证能够将桥的活动部分进行升降

F1=F1´，可以保证桥的活动部分能够保持一个基本水平的状态进行升降。

2.2 天津响螺湾开启桥开启部分（两片中的一片）受力情况分析

力存在以下关系：G1（矢量）+ G2（矢量）= T1（矢量）+ T2（矢量）

力矩存在以下关系：G1 * S1 = G1 * S1 + T1 * S3

3、两座开启桥优劣情况的认识

两座开启桥采用的垂直升降式和立转式两种不同的开启方式，具有不同的结构特点，体现出不同的优势，也存在各自的缺点。我认为两座开启桥至少存在以下几方面的不同：

3.1 开启速度和通行效率方面

塘沽海门大桥是垂直升降式开启桥，开启或者闭合一次需要20分钟左右时间，天津响螺湾开启桥是立转式开启梁，每完成一次开启或者闭合都仅需3分多钟。快速的开启与闭合对于缓解大桥开闭所造成的车流拥塞会产生立竿见影的效果，所以立转式桥梁通行效率更高一些。将来随着响螺湾商务区和于家堡金融区建设的不断推进，特别是天津自贸区的各项事业的蓬勃发展，天津响螺湾开启桥的船舶通行量和地面交通通行量会比塘沽海门大桥增长的更快更多。所以就开启效率上看，天津响螺湾开启桥所采用的立转式开启方式更有优势，每开启一次可以节约半个小时以上有时间，通行效率会有很大提高。

3.2 开启宽度和开启高度方面

塘沽海门大桥开启后，通航净宽60米，开启后的净空高31米。天津响螺湾开启桥通航净宽度68米，开启时净空27米。从了解到数据上看，两座桥各有千秋，相差不多，但是从功能上均能够满足海河通航的基本要求。我感觉在建设开启桥中，由于垂直升降的结构简单、明快，相对更加容易实现，而立转式开启桥结构、技术、设备和控制要求均要更加高精尖一些，采用垂直升降式的开启桥，通航的宽度和通航的高度更容易提升、拓展。所以如果是有更宽更高的开启通航要求，而对通行效率要求相对较低一些的地区，可以考虑垂直升降式开启桥，要更优于立转式开启桥。

3.3 技术含量和运行安全方面

塘沽海门大桥的开启机构的两套提升机依靠一种称作“平衡电机”的设备实现同步，同一提升机的两个卷筒通过机械轴连接实现同步，这样就保证了启升和下降过程中桥的四个角的保持水平，这种控制和运行的特点是低速稳定、可控性强、超重载荷，可以说虽然牺牲了开启速度，但是实现了安全和平衡。天津响螺湾开启桥采用了较多的高科技，在开启桥闭合时两块臂梁锁紧形成一个钢性整体，关闭后液压马达自动锁死，同时采用了工业以太网通过水下光缆进行连接，通过计算机程序进行控制，使起升液压系统有条不紊的工作，这些新思路、新方法、新技术的集合运用，运行更加科学有序、安全高效、稳定可靠。

总结：

开启桥不是一般意义上的桥梁，它是机电液与结构的完美组合体，可以满足江河航道的通航功能和江河两岸的通行功能。桥梁结构经济合理，占地与拆迁量小，减少了工程造价。不同开启方式的开启桥适用于不同的环境，应根据实际需要选用不同的开启方式。随着我国经济实力的增强，这种桥梁型式将焕发新的青春，为我国桥梁建设和社会经济发展，发挥其自身独特的作用。

[1]杨婧.天津近代开启桥的前世今生[J].天津中学生，2012(12)：38-39.

[2]陈洪钺.天津塘沽海门大桥(开启桥)提升机[J].起重运输机械，1987(10):6.

[3]张洪海,谢宝来,曹景.天津响螺湾开启桥设计概况[J].城市道桥与防洪，2012(8)：58-60.

[4]冯涛,刘敬贤.天津响螺湾开启桥通航环境与安全研究[J].中国水运，2007(10)：18-19.

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[6]王璐.读《海河桥梁》有感[J].俪人：教师，2015(1)：258-258.

王一帆（身份证号：12010919990714651 X），男，天津市人，高中在校学生,研究方向：土木工程专业。