中国人发明的悬带桥 湖南邵阳淘金大桥

平常我们看到的桥都大都是向上拱起的或者桥身平坦,桥底下都会有多个桥墩做为支撑,而在无奇不有的造桥技术领域还有另外一种桥:悬带桥!

众所周知,由于物体所受重力总是竖直向下的,任何离开地面的物体,其下面必须有足够的支撑力,或上面有足够的拉力,才不会下掉或垮塌。所以,我们生活中司空见惯的桥,其桥面部分要么由下面的桥墩或桥拱支撑,要么由上面的拉索拉住。

湖南洞口淘金桥位于湖南省洞口县距县城15km的淘金村。该桥跨越渍水上游古楼河的木鱼塘峡谷,是一座自锚上承式悬带桥。

上承式悬带桥有别于一般的悬索桥、
斜拉桥,其主索实质上是作为结构的下弦,荷载传递形式类似一般上承式拱桥。

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于1989年1月建成通车。

行车荷载由桥面系通过立柱排架传递给主索。由于主索是由混凝土包裹形成的一带状,形如悬带,所以又称
“ 悬带桥” ,国内外也有称 “ 倒悬索桥” 、 反向吊桥”
。因桥面在悬带上面,故称 “ 上承式悬带桥” 。

桥墩支持的大桥

湖南省交通科学研究所设计,洞口县交通局施工。

索的锚固方式可分外锚和自锚,国外建成的实桥均为外锚,唯独我国淘金大桥为自锚,所以可称为
“ 自锚上承式钢筋混凝土悬带桥 ” 。

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桥长74m,设计跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m 。

这种桥外形像把一般的拱桥倒过来,力学上的差别就是传统的上部拱圈受压变成了下部悬带受拉。

桥拱支撑的大桥

该桥上部结构由端锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。桥面系作为受压构件用来平衡悬带的拉力。在施工阶段需要设置临时的隧洞式岩石锚碇,用以锚固两组由48根Φ5钢丝组成的主索。在预制悬带槽形底板安装完成后,现浇主柱排架,然后安装T梁和现浇横隔板。在浇注悬带槽内的混凝土后再放松外锚使整个结构形成自锚体系。

悬带桥在20世纪70年代才正式出现,首创者为中国人,而在中国,1989年才建成第一座此类型的大桥——淘金大桥。

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主索悬带是主受力构件,整桥的竖向荷载由预应力索承担,也充分发挥了钢材的抗拉能力;桥面梁板结构既用于通车,又作为受压构件平衡拱的水平力,也充分发挥了混凝土的抗压能力;中间的主柱排架作为次结构,以减少跨度——整个结构自身锚固平衡,所有材料无一点浪费。它与正常的系杆拱桥相比:

淘金大桥位于湖南省邵阳市洞口县古楼乡淘金村,它距离县城15公里,横跨资水支流古楼河木鱼塘峡谷口,大桥总长74米,设计单孔跨径为10米,桥梁高度为22.6米,桥面宽度为4.5米,这座桥在桥梁设计,成本控制,施工技术等方面都是国际先进的水平。

拉索大桥

新葡萄娱乐,第一,省材料,正常拱产生的是水平推力,只能用受拉构件来平衡;而上承式悬带桥是倒拱,产生的是水平压力,桥面可以直接作为压杆来平衡,节省了一组受力构件;第二,施工方便,上承式悬带桥自下而上施工,悬带可以直接作为主柱排架和桥面梁板的施工平台,不需要另外支设脚手架;第三,外形更美观,整个桥就是一张露齿的笑脸。

这座桥的桥长74m,跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m
,加上它所处的位置,只能说这是一座小规模的“大桥”。而这种设计,也注定不可能建成太大规模的桥,且只能在特定的环境发挥作用,因此它的推广面受到很大的限制。

我们今天要说的这座神奇桥,其外形也像一座拱桥,但是它与我们以前熟知的拱桥完全不同。我们以前所见各类拱桥,尽管它们或大小、或造型、或材料、或用途等可能不同,但它们都有一个共同之处,就是桥拱都是朝上拱起。

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工程师为了节省成本,另外还有在当时情况下造桥难度也非常的大,为了降低成本和难度,才想出这样的办法来造桥,既节约材料,而且施工方便,对于这样的桥也只有在特定的情况下方可使用这种特殊的造桥方法,因为太重的话就拉不住了,因此它的技术并不适合大众化的桥。

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一、全世界第一座采用这种设计的大桥是1972年建成的哥斯达黎加的里奥-科罗拉多大桥,是美籍华人林同炎设计的。

著名的赵州桥

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二、之后世界上陆续建造了3座同类型的桥,一座是德国易北河上的巴德·
桑德桥,悬吊跨径为100m。

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三、另一座是日本九州中部地区深谷川河上的速日峰桥,悬吊跨径为48m。

多拱桥

四、还有就是1989年建成的淘金大桥,中国第一,世界第四!

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在国内,曾经在甘肃刘家峡黄河大桥的设计中应用过这样的设计理念,已经做出了模型,但是最后没有实施。

铁路单拱桥

可以看到,这种施工方式不用在深深的峡谷起桥墩,也就不用立支架打桩,一直都是悬空作业,所以也就不用考虑峡谷有多深,不用考虑洪水的影响,施工相对简便很多,竣工后也不用担心大桥受到洪水的影响。在施工的难易程度和安全性、桥梁的安全性等方面,都是很好的选择。

而这座神奇的桥,我们发现它的桥拱与上面这些桥拱完全相反,整个拱面朝下拱起,完全颠覆了我们认知世界。它就是位于湖南省洞口县淘金村的淘金大桥。该桥长74m,设计跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m
。于1989年1月建成通车。

邵阳洞口淘金大桥湖南洞口淘金桥——洞口淘金桥位于湖南省洞口县距县城15km的淘金村。该桥跨越渍水上游古楼河的木鱼塘峡谷,是一座自锚上承式悬带桥。桥长74m,设计跨径70m,矢跨比1/9,桥面宽4.5m
。该桥上部结构由端锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。桥面系作为受压构件用来平衡悬带的拉力。在施工阶段需要设置临时的隧洞式岩石锚碇,用以锚固两组由48根Φ5钢丝组成的主索。在预制悬带槽形底板安装完成后,现浇主柱排架,然后安装T梁和现浇横隔板,在浇注悬带槽内的混凝土后再放松外锚使整个结构形成自锚体系。

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淘金桥设计思路

1989建成通车的年湖南洞口淘金大桥

主索悬带是主受力构件,整桥的竖向荷载由预应力索承担,也充分发挥了钢材的抗拉能力;桥面梁板结构既用于通车,又作为受压构件平衡拱的水平力,也充分发挥了混凝土的抗压能力;中间的主柱排架作为次结构,以减少跨度——整个结构自身锚固平衡,所有材料无一点浪费。它与正常的系杆拱桥相比:

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第一,省材料,正常拱产生的是水平推力,只能用受拉构件来平衡;而上承式悬带桥是倒拱,产生的是水平压力,桥面可以直接作为压杆来平衡,节省了一组受力构件;

湖南洞口淘金大桥

第二,施工方便,上承式悬带桥自下而上施工,悬带可以直接作为主柱排架和桥面梁板的施工平台,不需要另外支设脚手架。

由于淘金大桥独特的设计和神奇的构造,已被作为典型案例编入大学教材,载入世界桥梁史册。

该桥在世界上也是独一无二的,设计者桥梁专家吴琦英老人,男,汉族,洞口县高沙镇人。

那么,为什么淘金大桥非要设计成拱面朝下呢?为什么拱面朝下也能支持上面那么重的桥面和车辆呢?

1940年8月山生,原初中文化,共产党员。1956年4月参加工作,先后从事水利、公路、桥梁等专业技术工作,高级工程师。从1979年至1992年2月连任湖南公路学会3届理事。吴奋发自学,刻苦实践,求实创新,开拓进取。共设计、施工大、中整桥梁23座,总长2434延米。与由国家包干勘测、设计与施工所完成的同跨径、长度相比,节约钢材78%,节约木材79%,节约投资60%。

1、这种桥的真实名称。这种桥其实不是真正的拱桥,它的学名叫做“自锚上承式悬带桥”,全世界都只有5座,国内尚属首例。全世界第一座采用这种设计的大桥是1972年建成的哥斯达黎加的里奥-科罗拉多大桥,由美籍华人林同炎设计。

1974年建成我国时为最大波跨7米的石砌双曲拱桥—湛田桥;

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1978年建成净垮87米的石砌单波双曲拱桥—平溪江大桥;

1972年建成的哥斯达黎加的里奥-科罗拉多大桥

1980年建成净跨70米的单室箱型拱—龙井桥,此桥与木瓜桥均被1982年亚洲太平洋地区农村道路交流会上列为推广桥型。

2、这种桥的设计原理及思路。主索悬带(就是向下的那个拱)是主受力构件,整桥的竖向荷载由预应力索承担,也充分发挥了钢材的抗拉能力;桥面梁板结构既用于通车,又作为受压构件平衡拱的水平力(绝对的“一石二鸟”),也充分发挥了混凝土的抗压能力;中间的主柱排架作为次结构,以减少跨度——整个结构自身锚固平衡,所有材料无一点浪费。

1986年运用转体施工工艺建成净跨90米单式程型拱—石背大桥。

3、这种桥的好处。第一,省材料,正常拱产生的是水平推力,只能用受拉构件来平衡;而上承式悬带桥是倒拱,产生的是水平压力,桥面可以直接作为压杆来平衡,节省了一组受力构件;第二,施工方便,上承式悬带桥自下而上施工,悬带可以直接作为主柱排架和桥面梁板的施工平台,不需要另外支设脚手架;第三,外形更美观。

1989年建成全国第一座跨径70米上承式悬带桥—淘金大桥。

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1993年建成净跨100米X型双肋中承式拱桥—高沙大桥。

湖南洞口淘金大桥

吴还先后撰写论文28篇,发表在《公路运输技术》、《桥梁建设》、《中南公路工程》、《湖南公路》及《湖南交通科技》等刊物上。

此桥的神奇之处还有,设计者吴琦瑛只有初中文化,后来自学成才成为桥梁专家,高级工程师。

1987年,吴琦英被授予“双文明标兵”称号。同年l0月,出席中国共产党第十三次全国代表大会。1989年,湖南省人民改府授予“特等劳动模范”,同年9月,国务院援予“全国先进工作者”称号。1991年9月,全国总工会授予“全国自学成才者”称号。1993年元月起,享受国家特殊津贴。