萌萌子
在幅员辽阔的中国大地上,充斥着各类复杂的地形。高山峡谷、江河丘陵、海中岛屿……都曾阻碍着人类的交流與社会的发展。桥梁如同蓄力一跃的超人,用身躯帮助人类打破距离,跨越“天堑”。
在见识了跨海大桥的“超能力”之后,小编就要为大家介绍其他“桥梁超人”了!
“梁桥超人”:既古老又现代
首先出场的是“梁桥超人”,它有“单人”形态和组合形态。当它由相邻的两个桥墩架上一座梁时,就是“单人”形态——简支梁桥。当梁体延伸,多个简支梁桥“手拉手”时就成了组合形态——连续梁桥。
梁桥的设计相对简单,施工难度小,因此它的历史比较悠久,我国早在殷商时期便有了关于梁桥的记载。到现代之后,梁桥跨度变得越来越大,其中预应力混凝土技术功不可没。其原理就是人们在混凝土中置入了预先被拉伸的钢筋,就像为桥梁加入“钢筋铁骨”,让它腰杆先“弓”起来,使得它的桥面在荷载延伸时也不会过度弯曲,从而实现更大的跨度。世界第一长桥的纪录便是由连续梁桥丹昆特大桥创造,全长164.851 千米。
“刚构桥超人”:更稳更高
下面出场的是刚构桥,它与梁桥外形相似,但梁体和桥墩是一个整体,是“一荣俱荣”的好朋友,所以桥墩对桥面的承受力影响巨大。因此,刚构桥通常会采用更高的桥墩,让它有更大的“活动”空间,从而灵活地帮助桥面分担变形的压力。
正因如此,在高山峡谷的地形中此类桥较多,贵州赫章特大桥的桥墩高达195 米,是桥梁界当之无愧的“大长腿”。
不过,当刚构桥建在平原地区时,显然就不需要“大长腿”了。这时人们为了减轻桥自身的负担,就需要对墩柱进行“瘦身”,比如降低桥墩高度,采用特殊的桥墩(如V 形墩减少水流的冲击力)进行因地制宜的调整。
“拱桥超人”:一跨而过
接下来,又是一位耳熟能详的老朋友!
赵州桥、卢沟桥、枫桥……从古至今,这种以拱作为主要承重构件的桥梁,是中国最常用的桥梁形式之一。它的特殊结构,要求两端不仅要能向上托起桥身,还需要提供强大的水平推力来防止“拱”变形。也就是说,只要桥梁两端的地基足够给力,在无法建设桥墩的地形中,拱桥就是很好的选择。
为了进一步增加拱桥的跨度,人们通过对材料的升级和结构的创新来尽量减轻桥身重量。比如通过对混凝土和钢材的不断创新融合,钢管混凝土拱桥、劲性骨架混凝土拱桥等不断突破跨度极限,在峭壁深谷中创造了许多的工程奇迹。尤其是钢拱桥,将拱桥的跨度突破了500 米大关。
“斜拉桥超人”:突破千米大关
细心的科学少年可能已经发现了,桥梁超人的“进化”过程中,钢铁起到了至关重要的作用,接下来的这位“斜拉桥超人”可以说是满头“钢铁秀发”。
斜拉桥主要由塔柱、缆索、主梁和桥墩等部分组成,许多直接连到桥塔上的钢缆通过向上提拉阻止梁体向下弯曲,起到了“隐形桥墩”的作用,极大提高了桥梁的跨度潜力。并且,斜拉桥对称的三角形结构具备更强稳定性,让它在风力强劲的海上发挥着出色的抗风能力,现在你明白为什么很多跨海大桥都是斜拉桥了吧。
“悬索桥超人”:跨越王者
“斜拉桥超人”突破了桥梁跨越的千米大关,要让这个成绩再上一个台阶,那就该“跨越王者”悬索桥出场了。
悬索桥主要由两根主缆和不计其数的吊索组成,就像无形的巨人用手提着桥梁一样。专家测算,只要主缆材料足够强韧,它的最远跨度甚至可以达到5000 米之远。以世界上第一座高铁悬索桥江苏五峰山长江大桥为例,它的主缆以直径5.5 毫米的高强钢丝为主要材料,一根主缆的钢丝多达44704 根,双缆并行的悬索承载的重量超过7 万吨,甚至能够同时通行4 列高铁列车。凭借超远的跨度,悬索桥得以在许多看似遥不可及的天险两端架起桥梁。