桥梁美学论文
—斜拉桥之美
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二零一三年六月
斜拉桥赏析
【摘要】：
斜拉桥是一种比较年轻的一种桥，它有体型轻巧、简洁美观、条线分明、造价经济、受力合理等优点，在现代社会中十分受到欢迎，本文主要是对斜拉桥这一类桥的历史、结构、形状、受力原理等进行介绍分析以及对该类桥的美学赏析，其中列举了一些著名的斜拉桥，如：日本多多罗大桥、中国杨浦大桥、法国米洛高架桥。
关键词：斜拉桥 介绍 美学赏析
简介
斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由压
图表 1
的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索三部分组成。
斜拉桥(cable stayed bridge)作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥是1955年德国DEMAG公司在瑞典修建的主跨为182.6米的斯特伦松德（Stromsund）桥。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为俄罗斯的俄罗斯岛大桥，主跨径为1104米,于2012年7月完工。
斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。斜拉桥是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受。梁除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。
构造原理
桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是主梁。以一个索塔为例，索塔的两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。
斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。
代表桥梁
世界上建成的著名斜拉桥有：俄罗斯岛大桥（主跨1104），苏通长江大桥（主跨1088m），以及1999年日本建成的世界最大跨度的多多罗大桥（主跨890米）。我国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有50余座跨径大于200米。开创
(一)
日本多多罗大桥
多多罗大桥位于日本的本州岛和
四国岛的联络线上，主梁采用钢箱梁，
是当时世界上主跨最长的超大型斜拉桥。这座全长1480m ，主跨890m 的斜拉桥像一条巨大的青龙，将横跨美丽的獭，并将本州的广岛市和四国的松山市的公路交通连接起来。
由于该桥建在风景区的国家公园附近，所以巨大的建筑物与自然环境的协调成
图表 2
了重要的课题。由直线的塔、梁、索构成的斜拉桥，以直线的刚性为基调，简洁、稳重，可以达到与周围环境协调一致的效果。本桥的景观设计，就桥塔形状、斜拉索布置、桥墩形状、上部结构的表面着色等方面进行了专门研究。同时，重点突出以下四方面的主题。
1) 光与影：濑户内海风景的特征是光与影，力图使其交织变化，表现其移动
感的图像。
2) 未来性：表现其延展、宽广、有力、展现未来的无限可能性。同时，使人
感到21世纪的架桥水平。
3) 飞跃：岛与岛之间，通过桥梁连接，使人信心十足的奔向未来。 4) 存在感：呼吁西濑户地区的发展，同时也感受到桥梁的雄姿。
日是一个多台风、多地震的国家。因此多多罗大桥在抗风、抗震设计上要求很高。作为斜拉桥主构要素——桥塔，在力学上起着重要的作用。由于日本的地理环境复杂，多多罗桥的桥塔建造得和一般的斜拉桥不太一样，一般斜拉桥有A 形、倒Y 形、门形、H 形等形状，但多多罗桥的桥塔与悬索桥的桥塔一样，其高耸的形象引人注目，起着象征、标志的作用，是景观中重要因素，它还采用了接近倒Y 型但又不是倒Y 型的桥塔方案，其既有倒Y 型特点又有其独特之处，达到了完美的结合。
多多罗桥的斜拉索，各跨均按21根程扇形布置。每根斜拉索的直径与桥梁整体的规模相比是一根非常细的线，因数量多，所以将其看作是一个整体的面。在斜拉索锚固间距从密向希变化的PC 梁和钢梁的接头附近，
设置过渡区段，使斜拉索的锚固间距圆顺过渡，最下面一根在梁上的锚固点尽量靠近塔，是整体能真正展开成扇形，大大增加了美观度，再融合桥身涂装的浅灰色，使这座桥更好地与混凝土相衬，从而它与周围环境更完美地结合在一起。
图表 3
杨浦大桥
浦大桥是上海继南浦大桥之后建成的跨越黄浦江的第二座斜拉索公路桥，为世界主跨径最大的斜拉桥之一。大桥全长7658米，主跨602米，净高48米，桥下可通
5.5万吨巨轮。两侧各
有一座倒“V“钻石形主塔，高208米。主桥面宽30.55米，设6车道，两旁设有2米宽人行道，并有上下电梯供观光游览。
杨浦大桥挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺穹苍，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。邓小平同志亲自为大桥题写了桥名，他以88岁高龄登上杨浦大桥时感慨地说：“喜看今日路，胜读万年书 ！
杨浦大桥犹如一道横跨浦江的彩虹，高达208米的塔柱似利剑刺破青天，无数根排列整齐的斜拉钢索仿佛一架硕大无比的竖琴迎风弹奏。全桥设计精巧、造型优美、气势恢宏，是上海旅游的著名景观。
杨浦大桥位于上海市杨浦区宁国路地区。桥址离苏州河 5.3km ，离吴淞口20.5km ，与南浦大桥相距11km 。该桥是市区内跨越黄浦江、连接浦西老市区与浦东开发区的重要桥梁，是上海市内环线的重要组成部分。
该桥全长8354m （包括主桥、引桥、匝道、引道）。主桥全长1178m ，跨经组合为：过渡孔45m+边孔+主孔602m+边孔+过渡孔45m 。主孔采用跨过江方案，跨径602m ，两侧边孔243m ，中间设置辅助墩。主桥桥面总宽30.35m 。
主桥为双塔空间双索面钢-混凝土结合梁斜拉桥结构，塔墩固结，上部结构为纵向悬浮体系，横向设置限位和抗震装置。
钢筋混凝土柱塔高为200m ，塔形呈钻石状。主塔基础采用钢管桩。辅助墩、
图表 4
锚墩、边墩均为柱式墩，钢筋混凝土预制桩基础。钢主梁采用箱形断面，主梁中距25m 钢横梁间距4.5m ，工字形断面，车道板采用预制钢筋混凝土板。过渡孔为简支预应力混凝土T 梁。
每座索塔两侧各有32对拉索，全桥共256根。最大索长330m ，拉索最大断面由313根直径Φ7高强钢丝组成。浦东引桥长3764m ，浦西引桥长3430m ，引桥全长7176m 。上部结构为简支桥面连续体系，下部结构为柱式墩，钢筋混凝土预制桩基础。该桥将于1993年底建成通车。 主体设计单位：上海市市政工程设计院，合作设计单位：同济大学、上海城市建设设计院、上海城市建设学院；黄浦江大桥建设指挥部组织施工。[1]
设计师
我国著名桥梁设计大师林元培，他是上海市南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥和卢浦大桥以及东海大桥的总设计师。林元培，男，福建莆田人。曾任上海市政工程设计研究院总工程师、中国土木工程学会市政学会副主任。现任上海市政工程设计研究总院资深总工程师。2005年当选为中国工程院院士。2007年荣获何梁何 基金科学与技术成就奖。
他是中共十五大代表。上海市第十届人民代
表。四次被评为上海市劳动模范，
1995年被评为国先进工作者。由于他在我国建桥技术方面的杰出贡献和突出成就，被授予国家设计大师，荣获1994年度茅以升桥梁大奖。[1]
设计创新
主跨602米长度当时居世界已建成的同类型斜拉桥的首位；提出了钢箱梁简化加劲的合理建议和加劲肋的设计方法；改进了拉索锚箱的设计；整理了中国桥梁抗风稳定性的理论分析、试验内容和方法，为中国大跨度悬吊体系 的抗风设计准则和实验方法奠定了科学和实践基础；先张法板梁用高强度低松弛预应力钢绞线作预应力筋，OVM 锚作工具锚得到成功，其成果已推广到上海内环线等其他工程上。[2]
意义
图表 5 林元培
杨浦大桥的建成完工，在上海建桥史上创造了新的奇迹。整个杨浦大桥的施工质量和施工速度创造了一流的水平，这在世界造桥史上是很少见的。它的建成完工引起国内外同行的注目，受到国际桥梁专家的高度赞扬。
杨浦大桥东与浦东新区的罗山路立交桥相接，西与浦西内环线高架道路相贯通，与南浦大桥一起构成内环线上的两个过江枢纽，对缓解黄浦江越江交通紧张状况和促进浦东地区的开发，开放具有重要意义。[1]
法国 米洛高架桥（Millau Viaduct ）
米洛高架桥位于法国南部，有“法国第一高桥”之称，目的是纾解法国度假时期，往来巴黎和地中海沿岸地区的交通拥堵。米罗大桥采用斜张桥形式，为四线道，桥梁以七支柱支撑，横跨塔恩河（
Tarn
River ）。桥面高270公尺，悬臂支柱最高处达343公尺，甚至比巴黎埃菲尔铁塔
还高，总长
2.5公里， 重3万6000吨。从2001 年12月动工，花费3
年时间完成，高度、
完工时间等
都创下世界第一，开车在其上宛如行走在云端。这座桥最高点比法国埃菲尔铁塔还高23米，漫步在云端，在这里已经不再是梦。整个桥梁漆成白色，每当云雾弥漫时，桥墩被云海覆盖住，整座桥看起来就像漂浮在半空中，宛如童话故事中的仙境入口。这座巨大的桥，除了缔造许多破纪录的数据以及营造出壮观的画面外，三年期间旷日费时的施工过程，以及丝毫不容许误差的精密计算 ，也见证了人定胜天的意志力。
设计理念
设计理念就是‘要让大桥看上去精巧到令人难以置信的程度。’建筑团队希望米洛大桥不仅让金门大桥、悉尼港大桥相形失色，更要成为21世纪的人类建筑奇观的‘桥梁之母’。
图表 6
福斯特采用特制钢材而非混凝土为桥面，减轻桥梁重量。施工方式采用预造法，即先将桥面在亚尔萨斯工厂衔接成每块32公尺宽的钢材，共2000块。然后运到桥两端的山谷衔接起来，缓慢地悬吊到桥面预定段上方安装；桥梁采用白色也达到视觉上的轻量效果。
法国南部的米洛高架桥到达一个历史性阶段。通过18个液压发射，对这个连接法国塔恩河南北峡谷，为巴黎和地中海之间建立最直接、效率最高的路线的架桥成功完成了最后的接缝。
这座大桥是法国连接巴黎到郎格多克海岸，甚至延伸与西班牙巴塞罗那高速公路相连的A75公路计划的一部分，而米洛镇在这段路中居‘瓶颈’位置；桥下两端为拉尔札克高原和莱伟祖高原，有另一条高速公路蜿蜒其间，全长20英里，米洛大桥通车后，这段路行车时间从3小时缩短为10分钟。
参考资料
上海杨浦大桥．人民网．2011-01-25[引用日期2013-03-21]．
互联网
《桥梁建筑美学》盛洪飞编著人民交通出版社