国外永久性浮桥介绍

2020-04-12 16:02:31 华狮自媒体 WAHLION MEDIA 37

一、国外浮桥的历史

世界上第一座浮桥可以追溯到4000年前的舟桥。大约公元前480年,波斯薛西斯王(Xerxes) 率领百万军队跨越达达尼尔海峡时,搭建了两座浮桥,每座浮桥由300只船并排组成。军用浮桥在现代是用来运送士兵、车辆和高科技原料制成的军火弹药。

       美国在1874年,一座124m长的可移动木制浮箱型铁路浮桥在威斯康星州的密西西比河上建成,后来几经重建,直至最后废弃。美国佛蒙特州的布氏(Brookfield)浮桥目前仍在使用,这座桥经过了7次修建,是一座98m长的木制浮桥。1912年,在伊斯坦布尔水深40m的黄金号角(Gold Horn)河上建起来一座钢质浮桥,叫加拉塔(Galata)桥,共使用50只浮箱,并逐个铰接连起来。在1992年,发生火灾加拉塔桥被完全烧毁,但是人们很快就在原始桥的旁边位置又建起来一座新桥。沉没的浮桥残骸被打捞上来并被存放在上游。

二、国外跨越水体障碍的设施类型

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图1 浮桥:a. 连续浮箱型浮桥;b. 分离浮箱型浮桥;

c. 半潜式基础;d. 重力基础桥;e. 长跨距分离型浮式基础浮桥

由于国外关于民用永久性浮桥建筑技术比较成熟,所以下面主要讨论这类浮桥。

       根据空间位置,跨越水体障碍的建筑设施主要划分为如下几种类型,如表1和图1所示。表中类型1是水下隧道,如日本的多佛尔海峡隧道和Seikan隧道。类型2是一种沉没隧道,这是一种常见的形式,如日本的大阪湾和东京湾就建有此类设施。由于类型3-5是半潜式浮桥或悬浮式隧道和潜式或半潜基础的浮桥是一些新型的结构,故已建成的项目相对来说较少,如在挪威的Hfgsjord和日本北海道的火山湾有这样建筑。类型6是一种带式连续浮箱基础的浮桥,如加拉塔桥,Bergsoy桥,Northordland桥及Yumenmai桥(如图1e所示)。第一座在土耳其,第二座和第三座是在挪威,最后一座是在日本。对于类型7,是一种连续浮箱梁式桥,其中第一、二、三华盛顿湖桥和胡德运河桥就是典型的这类桥。类型8是一种很特殊的类型,大田等曾主持设计过。

三、国外现代永久性浮桥

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(1)西雅图     

         1940年,在西雅图建起了一座2018m长的浮桥,华盛顿湖1号桥,也叫Lacey V. Murrow桥,见图1,这座桥使用的是混凝土浮箱梁。

        1961年又建起了胡德运河桥,1963年的华盛顿湖2号桥,也叫Evergreen Point桥,1989年的华盛顿湖3号桥,又叫Homer Hadley桥。正如前面所提到的,最初的Lacey V.Murrow桥耗资是其他桥的5倍。

        2分别给出了华盛顿湖2号桥(左边)和华盛顿湖3号桥(右边)的照片。3给出了胡德运河桥的照片。华盛顿湖1号桥在1990年维修期间事故性沉没,于1979年重建。胡德运河桥于1979年被一场剧烈的暴风雪毁坏而沉没,于1983年重建。这些桥的风格属于表1中的类型7。

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图1. 华盛顿湖1号桥(Lacey V. Murrow桥)

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图2 华盛顿2号浮桥(左)和华盛顿3号浮桥(右)

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3  Hood 运河浮桥


(2)加拿大 

        加拿大在Okanagan湖上建起了一座640m长的基洛纳浮桥,并于1958年通车(双车道)。采用与建华盛顿湖浮桥相似的方法,于1998年在夏威夷瓦胡岛的珍珠港建起了一座浮桥,名叫福特岛桥,如表3所示。

(3)挪威  

        挪威是一个山区国家,具有长长的海岸线和大量海湾。而海湾带给人们一道美丽的风景。由于巨大的水深,架设普通桥存在相当的困难。由于在北海油井的开发,挪威人已经着手开发近海岸结构资源。对于近海岸结构的设计技术和经验已经被应用到浮桥技术创新方面。1992年,在克里斯蒂安附近的Bergsoyfjord架设了Bergsoyfjord浮桥,该桥水深320m,总长845m,水平弯曲曲率半径为1300m,共使用了七个混凝土浮箱基础,上面梁采用钢管桁架结构,见图4。

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图4 Bergsoysund浮桥

这种曲线梁结构可以大大缓解水流和水波对浮桥倾侧运动的影响。在上部结构使用圆形构件具有很好受力的效果,这是因为当水流由圆弧外侧过来或方向相反时,它能起到拱肋的作用或作为一种类似有效的悬链索,而且其结构刚度也远高于相同横截面的桁架。

     由于上部结构作为拱肋或悬链索的作用,水力负荷可以被有效且明显地转化成构件的轴向力,而且浮动部分端部的反作用力仅通过一根柔性杆连接到陆地上的桥墩上。

      柔性杆适当的柔性可以吸收由于潮汐变化引起的相对垂直位移。

1994年,在卑尔根附近的Salhus建成第二座浮桥,叫Nordhordland(诺赫德兰),水深500m。为了提供通航航道,在长1246m的浮动部分连接上一座斜拉桥。斜拉桥的长度,通航宽度和间距分别是350m50m32m。这座桥的基本设计理念是与Bergsoysund桥相同,如最小曲率半径为1700m,上部结构是钢箱梁,连接浮动部分与端部桥墩的柔性板代替柔性杆。柔性板传递扭矩、剪力和轴向力,并且提供柔韧性以吸收由潮汐引起的垂直位移。图5分别给出了Nordhordland桥的照片图像。


(4)英国 

        在英国伦敦,主要在港口建成了一些人行桥,其中较大的有一座长90m的浮桥,叫西印度码头人行浮桥,它像一个巨大的溜冰场,见表3。

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图5 诺赫德兰浮桥

(5)日本大阪 

         在一条水道上建成了一座主跨为280m,总长400m的摆式拱形浮桥,该桥由两个中空的钢制浮箱支撑,见图6和表3。这座浮桥是Yumemai桥的一部分,该桥全长940m,用于连接两个人造岛区路网。设计中具体考虑了水波、风、地震、摆动机构和耐久性等因素。双拱肋桥有38.8m宽,提供6车道通行。这个桥可绕着梁端附近的枢轴摆动。通过在湿水面加添钛板,利用阴极保护法来防止浮箱湿面的腐蚀。锚泊系统由带有可移动边墩和橡胶防护舷的锚船桩群组成。边墩固定在桩上并插入海底。该结构设计强度和稳定性足以抵抗台风级的风和浪。

         浮桥的摆式系统,见图7,允许大吨位船只一年通过几次水道。摆动操作通过插入一个旋转轴而托起过渡段桥。然后,边墩由锚泊位置释放,通过拖船拖动,桥绕旋转轴旋转。在旋转后,桥被临时锚泊在开放海域。逆向操作程序,就可把浮桥复位。

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图6a Yumemai浮桥方案图

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图6b Yumemai浮桥计算机模拟图

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图7 Yumemai浮桥的摆动机构

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图8 建造中的Yumemai浮桥


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