面向欧洲—非洲的新桥梁形式

朱崇恺

2018年9月19日在英国《皇家学会学报》上发表了一篇论文，表明他们使用数学建模技术得出了超大跨度桥梁的最佳形式。桥的跨度指的是两个相邻桥墩之间的距离，目前跨度的世界纪录是日本的明石海峡大桥，主跨距离接近2千米。最常见的大跨度桥型是悬索桥，例如著名的金门大桥。但最近斜拉桥正变得越来越受欢迎，例如苏通长江公路大桥。

随着桥梁跨度的变长，需要更多的材料来承载桥梁自身的重量，而不是承载跨越桥梁的交通。而这会产生恶性循环：跨度的小幅增加需要桥梁使用更多的材料，桥梁结构必然加重，这又需要更多的材料来支撑它。因此，这就限制了桥梁跨度的长度。一种改善的手段是使用更轻更坚固的材料。然而，现实中钢仍然是首选的材料，因为它坚固、易于获得且相對便宜。所以增加跨度的唯一方法就是改变桥梁的设计。

谢菲尔德大学负责这项研究的马修·吉尔伯特教授说：“悬索桥已经存在了数百年，但我们从未停下寻求看看它是否真的是最好用的形式。我们的研究表明，确实存在结构更有效的形式，这可能为未来明显更长的桥跨打开大门。”

例如，位于欧洲和非洲大陆之间的直布罗陀海峡宽14千米。如果要修建跨越直布罗陀海峡的桥梁，可能需要5千米跨度，传统的钢制悬索桥设计在此并不成立，但新提出的桥梁形式只需要较少的材料，并且计算表明这个距离的跨度是可行的。