湖南網紅橋“倒過來”的拱橋,設計者只有初中學歷

ZAKER瀟湘 06-19

拱橋見得多了,倒過來的拱橋你見過嗎?

邵陽洞口的陶金橋,因為其獨特的造型,每年都會在網絡上火一把。但是這座修建于三十多年前的橋梁,是誰設計修建了它,當年為何選擇這么獨特的造型?

" 圖紙沒拿反,設計也沒亂來,請尊重修這座橋梁的老前輩。洞口陶金橋,是一座自錨上承式懸帶橋,1989 年就通車了。" 對于網上的一些評論,邵陽洞口縣古樓鄉人大主席張海有些氣憤。

近日,抖音上一條 " 洞口淘金橋 " 的視頻火了。所謂 " 淘金橋 ",指的是洞口古樓鄉陶金村的同名橋——陶金橋。

不僅是今年火,連續這幾年,它只要被人曬在網上,都會成為網紅火一把。

這座橋為何這么火? 誰設計了它

看學歷以為是青銅沒想到是王者設計師

陶金村有條叫木魚塘的峽谷,陶金橋就是橫跨這個峽谷的橋。橋的設計者是湖南省交通科學研究所的吳琦瑛先生。他設計的這種式樣的橋,學名叫 " 自錨上承式懸帶橋 "。

張海告訴記者,這座橋,由于沒有橋墩支撐,當地村民認為很像豬肚,叫它豬肚橋。30 年前建成的這座橋,因為它像修反了的拱橋一樣,每次被人呈現在網上,都會收獲無數驚嘆。

吳琦瑛,洞口本地人,老家在洞口縣城東南面的高沙鎮,離陶金村約 33 公里。1940 年出生的他,16 歲就參加了工作,在做橋梁設計之前,只有初中學歷的他還在水利、公路部門工作過。他設計的橋梁總共有 23 座,這 23 座橋連起來有 2434 公里。

因為在橋梁設計上做出的突出貢獻,1987 年,交通部授予他 " 雙文明標兵 " 稱號;1989 年,湖南省人民政府授予他 " 特等勞動模范 ",同年 9 月,國務院授予他 " 全國先進工作者 " 稱號;1991 年 9 月,全國總工會授予 " 全國自學成才者 " 稱號。1993 年元月起,他享受國家政府特殊津貼。

退休之后的吳琦瑛,生活恬淡,他的家庭在 2011 年,獲評第二屆湖南省書香家庭。

為何如此設計 施工環境決定了傳統設計方式不現實

這座像豬肚的橋,主體沒有任何橋墩支撐,與峽谷里的古樓河水面落差僅十幾米。橋的主索懸帶是主受力構件,充分發揮了鋼材的抗拉能力;橋面梁板結構既用于通車,又作為受壓構件平衡拱的水平。

為什么用這種設計方式?" 陶金橋位于一個狹窄的山谷中,以接線路基標高控制,上口寬 68m,深 23m;山谷傾斜角度在 60 度左右,兩岸均為風化的砂質頁巖;枯水深在 1.5m 左右,洪枯水位差在 5.0m 左右。因此,采用支架施工有困難,既不安全,也不經濟;采用其他施工方法,對地方來說,不理想,也不現實 ……" 吳琦瑛在他的論文《自錨上承式懸帶橋的設計與施工》中介紹他的設計初衷。

簡單來說,如果采用傳統的拱橋設計方式,勢必要在谷底建設兩座幾十米高的拱足橋墩,成本算下來,建設橋墩的價錢可能比橋面還要高。同時,橋墩的施工要單獨設立腳手架,不僅費時費力,而且復雜的施工流程對于當時技術水平普遍偏低的工程人員來說也是一個很大的考驗。因此無論是經濟因素還是技術手段,傳統的拱橋設計方式都不現實。

在清華大學土木工程博士 " 須臾千秋 " 所作的《中國這座橋居然是凹下去的,全世界只有幾座》一文中,對這座橋的設計原理做了通俗的解釋。文中稱,這座上承式懸帶橋的承力原理與懸帶橋是一樣的。它們都是靠著一條粗壯的懸帶受力,橋兩端的橋墩就像是兩個農夫挑著一根柔軟的扁擔,橋體的荷載沿著這條懸帶傳給橋墩,再傳到地面上。區別在于懸索橋的橋面是掛在這根 " 扁擔 " 下方的,而上承式懸帶橋的橋面則通過立柱撐在 " 扁擔 " 的上方。陶金橋兩端的剛性橋臺不僅承擔了全橋重量,而且承擔了懸帶與橋面之間自錨的拉壓應力轉換。

施工之中,為了解決橋索臨時的張拉問題,吳琦瑛還設計了隧洞式錨碇。同時在岸上打了兩個錨洞之后,再在錨洞的底部打一個橫洞將其串起來。這樣,相當于用一塊巨大的山體兜住了橋索。

橋的現狀 2015 年被拆除

陶金橋的建成,極大地方便了陶金村人的生產和生活,陶金村的木材和農副產品經由它跨過峽谷、走出大山;農資和生活用品經由它跨過峽谷、運回山村。

可惜的是,陶金橋在 2013 年被省建設質量檢測中心檢測評定為五類危橋,根據 2015 年 " 古樓鄉淘金大橋危橋改造工程招標公告 " 來看,其拆除與新建橋梁工程于 2015 年下半年啟動。

替而代之的,是在它的上游不遠處新建的一座梁式橋。

新建的大橋 2017 年交工驗收,現橋長 88 米,寬 7 米,更名為陶金大橋。

知識多一點 同類型的橋第一座的設計者是華人

陶金橋不是世界上唯一的自錨上承式懸帶橋。世界上第一座這種式樣的橋 1972 年建在哥斯達黎加的泛美高速公路上,叫科羅拉多橋,設計者叫林同棪。

林同棪是華人,畢業于唐山交通大學,和修建長沙到韶山鐵路的技術負責人劉健是大學同學。

世界上另兩座同類型的橋,一座是德國易北河上的巴德 · 桑德橋,一座是日本九州中部地區深谷川河上的速日峰橋。這三座橋,都比陶金橋要早。

這樣的橋除了外形美觀外,還省材料,正常拱產生的是水平推力,只能用受拉構件來平衡;而上承式懸帶橋是倒拱,產生的是水平壓力,橋面可以直接作為壓桿來平衡,節省了一組受力構件;此外,它的施工更方便,上承式懸帶橋自下而上施工,懸帶可以直接作為主柱排架和橋面梁板的施工平臺,不需要另外支設腳手架。

設計原理

靠一條粗壯的懸帶受力,橋兩端的橋墩就像是兩個農夫挑著一根柔軟的扁擔,橋體的荷載沿著這條懸帶傳給橋墩,再傳到地面上。

設計隧洞式錨碇,在岸上打兩個錨洞,在錨洞的底部打一個橫洞將其串起來。相當于用一塊巨大的山體兜住了橋索。

瀟湘晨報記者劉建勇長沙報道


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