面向欧洲—非洲的新桥梁形式

2018-11-27 05:02朱崇恺
知识就是力量 2018年11期
关键词:桥型悬索桥跨度

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。

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