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“通天”的高桥

发布者:未知 发布日期:2015-12-19 阅读:0

        目前,世界排名前10位的大跨径斜拉桥、跨海大桥、大跨径悬索桥中,中国建造的桥梁分别占5座、6座、6座。与这些大跨径桥梁相比,还有一种桥更加让人叹为观止,那就是通天的高桥。高桥有桥面相对地(水)面高的桥梁——运营高桥(High Brigde);建筑总高相对地(水)面高的桥梁——建筑高桥(Tall Bridge)之分,此处讨论的是运营高桥,简称高桥(High Brigde)

高桥的约定
 
桥墩地面标高处至桥面的高度或桥面至谷底(或水面)的高度超过150m的桥梁约定为高桥(High Brigde),前者人工建筑高度较高,也可以称为高墩桥;后者的桥墩(台)立在岩壁上,通常并不高,只是桥面与地面高差较大,也可称为跨谷桥。

一般跨越V形峡谷用跨谷桥,穿越U形谷地用高墩桥。但是也有例外,例如2009年建成高161米的山西仙神河大桥(如图1)就是在峡谷中心修建桥墩,用长310米,塔墩总高度212米的独(矮)塔斜拉桥连接两端的隧道,隧道分别为长4721米的月湖泉隧道和长3480米的拍盘隧道。该桥址接近90度的岩壁无法站立桥墩,只得在谷底河流中建筑桥墩,建成高墩跨谷桥。所以在讨论中往往把高墩桥和跨谷桥放在一起统称高桥。

世界高桥概况
 
30世纪之前,世界上几乎没有修建高桥的记录,直到1912年,Algeria-Constantine在深谷上修建了高175m、跨径160m的SidiM'Cid 桥,这几乎是能够查到的第一座跨谷人行悬索桥。
在一战和二战的间隙,初露繁荣苗头的美国在科罗拉多Canon城建成了跨越Arkansas河的Royal Gorge人行悬索桥。
 
Royal Gorge桥的高度纪录保持了74年,直到2003年才被中国的北盘江桥打破。北盘江高366m、跨径388m,是一座现代公路悬索桥。
 
 
从此以后,中国高桥独占鳌头。至今,最高的桥梁是中国的四渡河公路悬索桥,高度472m、跨径900m,目前尚未见被超越的记录。
 
 
2020年之前尚有3座在建的高桥竣工——北盘江特大桥(高564米)、金沙江丽江大桥(高512米)、普立特大桥(高500米)。
可以查到的世界上高度大于150m的高桥汇集在图5中,图中红圈是中国的高桥,都集中在1990年以后。
建成的前十座高桥中只有六广河桥是连续刚构,其余都是单跨跨谷的索桥和拱桥。

世界高桥分析
 
高桥的桥型与地形
 
高桥多在山地穿越山谷时采用,窄狭的V形山谷可架设高桥一孔跨越,悬索桥、斜拉桥、拱桥是首选方案,依跨度决定桥型;当跨度不大,也可以采用带有边跨的三孔梁桥(包括桁架梁、斜腿刚构等直杆桥,下同)。在U形谷地中需要多孔穿越时,一般采用梁桥,悬索桥几乎不再考虑,斜拉桥和拱桥为数不多,最著名的就是法国Millau Viaduct桥。
 
 
高桥的高度分布
 
图7把高桥按50米分一个等级。从中可以看到,梁桥在250米以下高桥中占绝对优势,300米高桥中已经为零。悬索桥适应能力最强,几乎对沟谷的深度没有选择。
高墩桥中桥墩的建筑高度受施工能力和设备的制约,以及上下部结构造价的比例约束,有一个使用极限,这个阈值在300米以内。而悬索桥、斜拉桥跨越能力比梁桥大,可以把桥墩推移到谷地边缘,所以可以适用于350米或更高的桥梁中,此时拱桥也几乎不再修建。
 

高桥的跨高比
 
高桥如果再考虑跨高比的黄金分割,要求跨度大于高度,有时候是困难的,所以在高桥中选择跨度是比较理性的。但是只要条件允许,大跨高桥还是很受欢迎的,然而大跨往往是索桥或拱桥(如图8)。