維諾熱:對(duì)斜拉橋的歷史可以追溯到19世紀(jì)初期。那時(shí)候,人們對(duì)這種橋型理解得不是很透徹,有兩座斜拉橋在修建的初期發(fā)生了垮塌事故,一座在德國(guó),一座在英國(guó)。在這之后,美國(guó)橋梁工程師約翰·A·羅勃林提出了懸索和放射型拉索系統(tǒng)的理念。
到了19世紀(jì)末20世紀(jì)初,英國(guó)人建成了世界上第一座真正意義上的拉索橋,即在泰晤士河上的阿爾伯特橋,然后法國(guó)建造了伯諾姆橋。到后來,德國(guó)的著名工程師迪辛格爾(Dishinger)進(jìn)一步深化了斜拉橋的理論,并且建造了世界上第一座現(xiàn)代化斜拉橋——斯特羅姆松德(Stromsund)橋。
20世紀(jì)50年代和60年代,德國(guó)工程師圖祖里設(shè)計(jì)了許多斜拉橋,70年代,斜拉橋這種橋型開始在國(guó)際上流行,在80年代和90年代,日本修建了許多斜拉橋。21世紀(jì)以來,則主要是中國(guó)修建了許多斜拉橋。在20世紀(jì)70年代前,斜拉橋的發(fā)展都還比較平緩,但從70年代末到80年代,這種橋型發(fā)展迅速,覆蓋到了世界許多地方。斜拉橋的跨度,也基本上是在250米到1000米之間。
記者:斜拉橋在修建過程中通常面臨哪些困難?
維諾熱:這主要視情況而定,要看是混凝土橋還是鋼橋。懸臂架設(shè)的混凝土橋,線型控制是最難的,至于鋼橋,尤其是超大跨度的鋼橋,線型控制難度也很大。對(duì)于斜拉橋,主要考慮兩方面的問題:一是斜拉索的下垂效應(yīng),由于斜拉索的自重作用,斜拉索存在垂度問題,對(duì)于超大跨度橋梁,例如蘇通長(zhǎng)江大橋、俄羅斯海參威大橋等,斜拉索的下垂效應(yīng)非常明顯,它會(huì)影響到橋梁的外觀和線形,斜拉索越長(zhǎng),斜拉索的效率就越低;二是橋梁跨度越大,靠近塔身的法向力就越大,從而導(dǎo)致箱梁的穩(wěn)定性變差。當(dāng)然,還有其它一些因素,例如地震和風(fēng)力的影響。
記者:如何實(shí)現(xiàn)斜拉橋的線型控制?
維諾熱:橋梁線型不是通過索力來控制的。因?yàn)樵谛崩瓨蚣茉O(shè)過程中,索受的拉力是變動(dòng)的,所以架設(shè)時(shí)應(yīng)只考慮斜拉索的自然長(zhǎng)度、外觀構(gòu)造等,即不會(huì)變動(dòng)的因素。在梁段架設(shè)時(shí),由于進(jìn)行了錨固,即在拉索兩端有兩個(gè)錨固端,所以索未張拉時(shí)的自然長(zhǎng)度是不會(huì)變動(dòng)的,但應(yīng)力是隨時(shí)變動(dòng)的。如果重心放在索力上,是不正確的。從內(nèi)在角度來說,應(yīng)力是不太重要的。我們應(yīng)意識(shí)到重要的部分是制造長(zhǎng)度,索的長(zhǎng)度。
對(duì)于斜拉索鋼橋而言,非常重要的一點(diǎn)是節(jié)段的制造線型。節(jié)段制造必須完全依靠橋梁最終的線型制造,必須要試拼裝。并且在架設(shè)時(shí),應(yīng)嚴(yán)格依照線型來架設(shè)。即使橋梁的標(biāo)高在架設(shè)過程中可能高,也可能低,都不要緊,只要實(shí)際的線型與制造線型相一致就可以。
記者:您能說說斜拉橋的動(dòng)力特性分析嗎?
維諾熱:斜拉橋的動(dòng)力特性分析,是我們今天還需要大力完善的地方。如果你設(shè)計(jì)的橋梁很不錯(cuò),線形也漂亮,同時(shí)你也控制好了橋梁的動(dòng)力特性分析,還進(jìn)行了風(fēng)洞實(shí)驗(yàn),那么你設(shè)計(jì)的橋梁肯定是呈流線型的,這樣的橋梁可以降低風(fēng)速和其它不利影響。但如果橋梁很寬,設(shè)計(jì)得又很夸張,兩邊的風(fēng)屏障也設(shè)計(jì)得超大,那么問題就來了。
記者:斜拉索如何防腐?
維諾熱:斜拉索的防腐非常重要,它影響到橋梁的耐久性,是我們需要改善的地方。從個(gè)人的角度來說,我更偏愛平行鋼鉸線系統(tǒng),因?yàn)檫@種鋼鉸線安裝方便,可以單根架設(shè)、單根張拉,很實(shí)用;在標(biāo)準(zhǔn)梁段中,索的保護(hù)也很好,因?yàn)椴捎昧司垡蚁┎牧虾湾冧\鋼絲。在法國(guó),我們一般要求在鋼絲中充填專用油脂。這些做法在韓國(guó)和中國(guó)也很普遍,F(xiàn)在問題是在錨具上,錨具的保護(hù)必須十分到位,這也是我們需要改善的地方。
記者:您能結(jié)合索的保護(hù)談?wù)勀ㄔO(shè)的橋梁的壽命問題嗎?
維諾熱:現(xiàn)在很多質(zhì)量問題還需要解決。例如很多時(shí)候,結(jié)構(gòu)分析時(shí)索的使用壽命只能達(dá)到20年,但由于資金有限,我們無法更換拉索,同時(shí)對(duì)于索的填充位置保護(hù)也不夠。我們需要索的使用壽命達(dá)到20年,甚至40年。
記者:如何解決索的壽命對(duì)橋梁壽命的制約這一問題?
維諾熱:對(duì)于拉索,在法國(guó)有專門的規(guī)范。也不是說我們無法更換橋梁的拉索。例如平行鋼鉸線系統(tǒng),就比較容易更換拉索,并且制作出來的索重量也不大。我們認(rèn)為索的使用壽命應(yīng)該為50年,如果不能更換的話,應(yīng)該采用100年的使用壽命,但這都受制于很多方面。
記者:您怎么看待斜拉橋以后的發(fā)展趨勢(shì),例如鋼桁梁這種橋式?
維諾熱:我不太喜歡鋼桁梁,因?yàn)檫@種橋型不太美觀,投資費(fèi)用高,而且鋼桁梁有許多焊接位置,維護(hù)費(fèi)用也高。
我沒有太多機(jī)會(huì)設(shè)計(jì)鐵路橋,即使讓我設(shè)計(jì)鐵路橋,我也更趨向于設(shè)計(jì)鋼箱梁形式的橋,而不是鋼桁梁橋。
記者:近些年來,中國(guó)橋梁技術(shù)取得了蓬勃的發(fā)展,建造了蘇通長(zhǎng)江大橋、天興洲長(zhǎng)江大橋等具有世界領(lǐng)先水平的橋梁。相比世界頂尖水平,您對(duì)中國(guó)同行有什么好的建議?
維諾熱:中國(guó)的橋梁建設(shè)水平這些年已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,例如蘇通大橋,就是一座很漂亮的橋。我對(duì)于橋梁設(shè)計(jì)的建議是,應(yīng)該把橋設(shè)計(jì)得更富有靈性。我見過很多中國(guó)的橋梁,它們都太保守了。我認(rèn)為你們的設(shè)計(jì)人員有時(shí)候太保守了,設(shè)計(jì)方面的保守往往會(huì)造成高成本。你們應(yīng)該把橋梁設(shè)計(jì)得更輕一些,更優(yōu)雅一點(diǎn),不要太浪費(fèi)。如果設(shè)計(jì)的東西不生態(tài)環(huán)保,當(dāng)然成本也就會(huì)比較高。在這方面,設(shè)計(jì)人員一定要下苦功夫。
記者:在橋梁設(shè)計(jì)上如何體現(xiàn)環(huán)境保護(hù)方面的考慮?
維諾熱:我不認(rèn)為橋梁會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。真正有危害的是污染。例如,我們需要處理水質(zhì)等。如果你指的是材料的選取的話,目前最好的材料還是混凝土。可能有些人會(huì)說木頭也是不錯(cuò)的材料,但我們不可能用木頭來造一座斜拉橋。我認(rèn)為真正的環(huán)境保護(hù)方式應(yīng)該就是用最有限的資源來造一座好的橋梁,并且該橋經(jīng)久耐用。這是建橋的第一目標(biāo),其它的次之。
記者:您設(shè)計(jì)的法國(guó)諾曼底大橋以其細(xì)長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)和典雅的造型而著稱,被譽(yù)為“20世紀(jì)世界最美的橋梁”。您認(rèn)為在橋梁設(shè)計(jì)建造過程中,如何做到橋梁與當(dāng)?shù)鼐坝^的完美協(xié)調(diào)?
維諾熱:美學(xué)是很重要的一點(diǎn)。首先,橋梁肯定是要發(fā)揮它的功能作用,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的目的,應(yīng)該做到有益、安全、耐用、美觀,并且與周圍環(huán)境相匹配,就像兩千年前古羅馬工程師維特魯威曾經(jīng)說過的建筑的三要素:實(shí)用、堅(jiān)固和美觀。我們不能用千篇一律的模式來搭建橋梁,尤其是不能把某一種喜歡的橋式生搬硬套,為了有一個(gè)好的結(jié)果,要作通盤的考慮,比如通透性、比例、是否能和當(dāng)?shù)鼐坝^融合。在設(shè)計(jì)的時(shí)候,如果覺得剛好達(dá)到預(yù)期目的,然后不斷地補(bǔ)充、優(yōu)化,增加部件,調(diào)整一些覺得不對(duì)勁的地方,這種方法是不可取的。在設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)該回到設(shè)計(jì)之初。
人物鏈接:
米歇爾·維諾熱(MichelVirlogeux)生于1946年,是法國(guó)科學(xué)院院士,國(guó)際預(yù)應(yīng)力混凝土協(xié)會(huì)名譽(yù)主席,國(guó)際橋協(xié)(IABSE)副主席。
米歇爾從巴黎中央理工學(xué)院畢業(yè)后進(jìn)入法國(guó)國(guó)家公路局,一直從事大跨徑預(yù)應(yīng)力橋梁研究工作,1995年離開公路局成為獨(dú)立咨詢工程師。米歇爾設(shè)計(jì)了法國(guó)諾曼底橋、法國(guó)米約高架橋、葡萄牙里斯本達(dá)伽馬橋等多座世界著名大橋。其中諾曼底大橋被譽(yù)為“20世紀(jì)世界最美的橋梁”。
米歇爾獲得了多項(xiàng)橋梁界大獎(jiǎng):1979年獲得結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)金獎(jiǎng),1983年在威尼斯獲得首屆國(guó)際橋協(xié)大獎(jiǎng),1995年獲得新紀(jì)錄優(yōu)秀工程師獎(jiǎng),1999年獲得GustaveMagnel(預(yù)應(yīng)力混凝土類國(guó)際著名獎(jiǎng)項(xiàng))獎(jiǎng)?wù),同年獲得首屆來昂哈特獎(jiǎng),2003年和2006年分別獲得國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)國(guó)際功勛榮譽(yù)預(yù)應(yīng)力混凝土大獎(jiǎng)。
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