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看国际大师作品,思考桥梁创新

发布者: redflag | 发布时间: 2018-12-28 09:35| 查看数: 835| 评论数: 7|帖子模式

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  中国由桥梁大国迈向强国,关键在于依靠自主创新,提升竞争力。兼具力学及美学的桥梁,是创新的主轴,由建造最大、最长桥梁,变成最美桥梁,桥梁的创新创意,展现出了桥梁设计的软实力。本文将由国际大师的设计作品,探索桥梁创新。深入评说国际大师林同棪、邓文中、贝聿铭、Zaha Hadid、Santiago Calatrava、Norman Foster、Jean Muller等的代表作品,了解其设计理念及创新构想,提供桥梁创新的关键密码。
  每个桥址都有其适合的美的桥型,好看不是专家说了算,要经得起公众的检验。
  林同棪
  ——拉克尔恰科大桥
  创新关键:
  弯月桥形融合地景 无塔斜拉绿色环保
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拉克尔恰科大桥
  美国加州拉克尔恰科大桥(Ruck-a-Chucky Bridge)为独特的无塔斜拉桥,跨越沙加缅度河近奥本水库(Auburn Dam),全长396米,桥宽16.5米,是林先生最具前瞻性但未能施工的设计。桥址位于两山之间,跨越水库。若依照一般设计,为两端山头配置隧道,再以拱桥、斜拉桥或吊桥跨越水库,两端山坡上需设置拱座或桥塔基础,大开挖施工将影响生态环境。本方案联合林先生好友——建筑师歌德·史密斯(Mylon Goldsmith)共同创作,以桥梁力学呈现最佳美学。只有吊索而无桥塔的斜拉桥,充分融合了桥址周遭环境,跨越水库段配置于圆曲线形之桥梁(半径为457米)上,顺接两端现有公路,避免桥梁垂直衔接公路而影响行车安全。林先生集合12位专业顾问,经过6个月的构思,1976年提出了这个最佳的斜拉桥方案,打败了其他3家顾问公司而中标。
  该桥考虑坐落于强震区,以及不落墩于蓄水坝中的需求,所以布设斜拉桥直接跨越蓄水坝;并且,为了降低对生态环境的冲击,舍弃传统斜拉桥主塔的配置,直接以吊索锚碇至两侧岩坡,可减少两端桥塔基础大开挖,除兼顾交通及结构强度需求外,更塑造区域整体景观,降低对周遭环境的破坏。同时避免了原规划两座隧道的额外需求,大大节省了整体工程造价。施工中最大的考虑,是以吊索稳定未闭合状态的曲线斜拉桥。该桥后来虽由于水坝取消因素而未能成形,但仍获得高度肯定。《先进建筑杂志》(Progressive Architecture Magazine)在1979年给予颁奖肯定。该桥堪称“柏拉图式概念之设计”,若以当今工程技术对山坡地开挖保护仍无法确实掌控的情况下,该桥的设计概念实为“绿色环保桥梁工程”的最佳案例。
  邓文中
  ——新东海湾大桥主桥
  创新关键:
  桥型呼应西桥 优化桥塔耐震系统
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  新东海湾大桥主桥(参考TYLin International 网站)
  美国旧金山新东海湾大桥(San Francisco-Oakland Bay Bridge New East Span)主桥为单塔非对称跨径自锚式吊桥,主跨径385米,总桥宽达79米(两侧各5车道),桥下的航道净空为48米。东海湾大桥老桥因为耐震能力不足而被全部拆除,需另外建造一座新桥。现有的西海湾大桥为两座吊桥串联,旧金山湾区居民要求新建的东海湾大桥与环境相配,主桥造经过评选,有斜拉桥及吊桥两个方案,初步设计提出门形塔及单塔各两个方案。湾区居民钟情于单柱式桥塔方案,最后为了与西海湾大桥的吊桥主索弧线造型相对应,舍弃了斜拉桥,采取造价昂贵的单塔吊桥,整体造型呈现出最佳的桥梁力学及美学。
  新东海湾大桥主桥因地质不好,采自锚式吊桥,两端无需设置传统吊桥主索锚座。因桥位处于美国地震最严重的地区,单柱式桥塔属于非赘余结构,大地震后若造成塔底塑性铰而不稳定,耐震设计理念是不允许的。为考虑美学及耐震需求,桥塔依旧是中央门形塔四柱系统,车道配置在两侧桥面,主索配置似A形悬吊两侧桥面板,对于路人开车视觉感受强烈,两外侧主梁中间以横梁连接。主桥将传统门形塔四柱内移,缩短水平横梁(剪力杆),外观看似单柱式桥塔,实际仍是门形塔系统。大地震后,横梁(剪力杆)吸收能量产生塑性铰,如同弃车保帅,桥塔仍可稳定,满足设计要求及耐震能力,既创新又稳妥,且安全耐久,设计寿命达150年。该桥2015年获得国际桥梁与结构工程协会(IABSE)颁发的“最优秀结构奖”。
  贝聿铭
  ——美秀博物馆桥
  创新关键:
  桥梁结合隧道 塑造桃花源意境
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美秀博物馆桥(参考M. Wells “30 Bridges”)
  日本美秀博物馆桥(Miho Museum Bridge)为单钢拱非对称跨径斜拉桥,主跨径120米,拱高20.6米,桥宽7.5米。该桥特色为塑造桃花源意境,游客要进入博物馆参观,首先迎接的是山脚入口的日本式建筑,然后要通过一座隧道,接着走过一座桥,才能到达博物馆的公共展览区,真像魏晋诗人陶渊明所描述的世外桃源,这也是贝先生所想要表达的意境。在《桃花源记》中,渔夫因为迷路进入一座山洞,出了洞口便看到一个迥然不同的太平世界。整座桥由上向下俯视,又如同一把大提琴,将隧道及桥梁两种不同类的构造,予以巧妙故事性的结合。
  该桥造型非常奇特,属于背拉式的斜拉桥结构(Back-stay Cable Structure),吊索先锚定在隧道里四周的衬砌上,呈放射状,沿着拱圈配置44条吊索,山洞外的钢拱充当作塔柱。采用斜拉桥的主要目的,可以大跨径跨越山谷,不必再额外立墩柱,巧妙地运用隧道衬砌作为背拉支点,再以同造型的拱圈替代传统塔柱,形成绝妙的设计。主梁为特殊的空间桁架梁(Space truss beam)构造,穿透性较传统的板梁构造更佳。为何要倒立于桥面板下,主要考虑可避免影响游客的视野。主梁前半段以吊索支撑,后半段则以倒立桁架来支撑,免除了额外支撑柱。值得一提的是,绿色环保设计概念,桥面板采用渗透性陶质材料填充于钢格网中,下雨后会将雨水自动排放至桥下,使其对结构物存在的冲击降至最低。该桥因为造型杰出,获得国际桥梁及结构工程协会(IABSE)颁发的“2002年优秀构造奖”。
  札哈哈迪(Zaha Hadid)
  ——淡江大桥主桥
  创新关键:
  保留淡水夕照美景 桥塔宁静舞者意象
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淡江大桥主桥(中兴顾问提供)
  台湾淡江大桥,主桥采单塔非对称跨径斜拉桥,主跨长450米,满足桥下航道净空需求,桥面总宽度为44米。淡水河口具独特的自然和城市景观,民众常聚集于此,欣赏台湾海峡日落美景。为降低周边景观的视觉冲击,选择单塔斜拉桥而非双塔悬索桥,考虑到单塔斜拉桥的体量小,斜拉缆索可视性相对较低。反观若采用双塔悬索桥,桥塔体量大,将会影响“淡水夕照”的视觉景观。
  主桥造型设计意象为“宁静的舞者”,其灵感来自云门舞集舞者跳跃向上的舞姿,人字形主塔如双手合十,沐浴在淡水夕照中为台湾祈福,日夜呈现不同意境。流线型桥塔的设计灵感,源于舞者曼妙舞动的躯体向天空伸展的情景,保持大桥结构合理及简洁的特点之外,期望为邻近的云门剧场及观赏日落的游客带来美好回忆。主桥设有观景平台,其设计延续了淡江大桥的设计语言,设有现代风格的街道设施、长凳和低照度灯具。夜间照明设计以柔化结构为原则,沿桥面而设的造型灯杆,凸显了垂直主塔和斜拉缆索。灯杆的高度随斜拉缆索倾角变化,带来生动且难忘的驾驶体验,彰显了淡江大桥独一无二的设计。
  克拉特拉瓦 (Santiago Calatrava)
  ——日晷桥
  创新关键:
  生态公园入口地标 桥塔日晷双功能
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  日晷桥(Dr. Suppe提供)
  美国加州雷丁(Redding)日晷(音guǐ)桥(Sundial Bridge),为单塔斜拉桥,全长210米,塔高66米,提供前往海龟湾探索公园(Turtle Bay Exploration Park)的行人及自行车通道。为避免影响鲑鱼产卵生态,以不落墩单跨跨过沙加缅度河(Sacramento River)。桥梁结构采单塔斜拉桥系统,立面造型像帆船之桅杆,吊索锚碇桥塔外侧悬挑。该桥与西班牙阿列米诺大桥(Alamillo Bridge)同为无背拉式吊索,构想类似“奔跑的躯干”,完全依靠桥塔平衡桥面及主梁重量,以桥梁力学呈现最佳美学。缺点是少了背拉吊索,造价较高。桥塔设于北岸并充当日晷立柱,采用42度倾斜式尖塔方向朝北,广场设有整点时间圆球,可依桥塔投射阴影确认时间。主梁采倒三角形桁架与桥塔不在同一轴线,桥面板特别采用防滑透光性的一块块玻璃板组合而成,配合桥面灯光,营造夜间照明特色。
  福斯特 (Norman Foster)
  ——千禧桥
  创新关键:
  彩带桥形意象 一道曙光跨越河面
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英国千禧桥
  英国伦敦千禧桥(Millennium Bridge)跨越泰晤士河,为三跨连续彩带桥,主跨径144米。该桥位于古老的圣保罗大教堂(St Paul cathedral)及摩登的泰特现代美术馆(Tate Modern Art Gallery)连接之轴线。由著名的建筑大师福斯特(Norman Foster)、雕刻艺术家卡罗(Anthony Caro)与工程顾问阿路普(Ove Arup)共同合作,以曙光的彩带桥造型夺标。
  千禧桥入选的整体造形彷佛是一条彩带,以3段曲线飘越过泰晤士河。造型设计的主要考虑为,提供行人充分的视野,及减少周遭环境构造量体的视觉突兀。它是泰晤士河上第一条完全人行的跨河桥,如同一片优雅的刀刃横跨河上,以避免巨大的构造体喧宾夺主,抢了周遭地标的光芒。有人甚至称许它为“一道曙光穿越泰晤士河”,借以开启21世纪。此桥的轴线串连南北两岸,连接商业及艺术两区,建筑意象取“重生”。
  该桥结构系统同彩带桥(ribbon bridge),采用3跨连续配置,其复杂度较单跨径更高。可以想象,如果在侧跨挤满了人,中间跨则会翘起。墩柱采用Y形的设计,涨潮时,桥面距河面约为10.8米。最特别的是,采用侧向悬吊(lateral suspension)系统,以避免一般吊桥型式产生高塔柱,造成周遭视觉上的大障碍,并使用超低比值的悬吊垂距。试想144米主跨仅用到2.3米的垂距,若以传统吊桥 1/10的比例,需配置约14米的垂距,该桥大约是比传统吊桥浅6倍。两条主悬索一边各5根,固定在两侧岸上的桥台上,以间隔8米的横梁支撑铝质构造的桥面板。在完工开放后,却因为行人通过造成过大的异常变位而封桥。在相隔1年多,经过分析研究加装阻尼测试后,终于又开放行人通行。该桥建造费用达1800万英镑,可是却花费了500万英镑来做人行步伐稳定性振动补强工作。尽管使用的过程如此曲折,但它仍然是伦敦客心目中的千禧桥。
  尚穆勒(Jean Muller)
  ——阳光高架公路桥
  创新关键:
  帆船桥型地标,预铸化快速施工
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阳光高架公路桥(参考Sunshine Skyway Bridge 网站)
  美国佛州阳光高架公路桥(Sunshine Skyway Bridge),为双塔三跨斜拉桥,主跨径为366米,桥宽29米,塔高127.3米,全桥长达6669米,坐落在美国佛罗里达州西海岸,经过坦帕湾(Tampa Bay),远看全桥像艘大帆船竖立在海上,与周遭环境相融合,已成为佛罗里达的地标。该桥的设计为费格及穆勒工程公司(Figg and Muller Engineers)所承揽,主桥为双塔单柱预力混凝土斜拉桥,配置单索面扇状的吊索84条,并采黄色的涂装,甚为鲜明。
  该桥的特色承续穆勒的预力专长,采用预铸节块工法,方便在海上吊装施工。除了大梁外,连桥墩都采用预铸节块,再吊装至现场以预力钢腱锁紧,最大节块重达220吨。该桥的杰出设计获颁总统奖(Presidential Award for Design),以及1988年国家捐赠基金的艺术奖(National Endowment for the Arts)。
  1999年,英国《桥梁设计与工程》杂志(Bridge Design & Engineering)票选20世纪最美的桥梁,前15名桥梁都具有较高的美学和景观价值。其中,13座的设计者来自欧洲,由此可见,欧洲对桥梁美学的重视,才能培养出高艺术修养的设计大师。美学创意是桥梁创新技术最好的策略选项,回顾林同棪、邓文中等国际桥梁大师,都靠着创新设计而名扬国际,其过程虽艰辛,但成果是丰硕的。笔者在此建议,成立国际桥梁创新博物馆,专门搜集国际大师桥梁设计作品,介绍其设计理念及创新构想,以实体及数字博物馆的形式,提供一个创新概念的交流平台,相信对中国迈向桥梁强国会有实质帮助。
作者 / 蔡俊镱,系台湾桥梁专家
 

最新评论

ghs 发表于 2018-12-28 10:10:29
桥梁不只是最长 最大的,也要成为与环境相融合,成为最美的桥梁!
lglgod 发表于 2018-12-28 10:30:28
与国外差距还是不小的
nkdjgxyzy 发表于 2018-12-29 10:01:09
资料很好,谢谢分享!
wendy007 发表于 2018-12-29 12:39:26
贝聿铭确实是建筑大师,很带设计感,细节处理非常到位哈!!!
陈家立 发表于 2018-12-30 03:26:37
值得深思!!!!!
suker 发表于 2018-12-31 10:41:59
大开眼界,越简单的线条构成的桥梁越美妙
jinzhulaodou 发表于 2019-2-13 14:36:53
林大师的加州拉克尔恰科大桥,感觉无人可以超越了,此桥最终未能实施实为桥梁界一大憾事。
 
 
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