中建三局第二工程有限公司 武汉 430074
摘要：轻型悬索桥具有结构简洁、造型美观等优点,近年来在城市及风景区内普遍建造。本文论述的是轻型景观悬索桥的构造及美学特点，拟从悬索桥的历史发展脉络进行梳理解析，从跨径、主塔、加劲梁、索缆等方面分析其构造特点，从与周边环境的协调性分析其美学特点，以期为轻型景观悬索桥的方案设计提供参考。
关键词：悬索桥；构造；美学；分析
Abstract: The Light Suspension Bridge has the advantages of simple structure and beautiful appearance. It has been widely built in city and scenic areas in recent years. This paper discusses the structure and aesthetic characteristics of the light landscape suspension bridge. It intended to combing the historical development of the suspension bridge and analyze its structural characteristics from the aspects of span, main tower, stiffening beam and cable, and analyze its aesthetic characteristics from the environmental harmony, in order to provide some reference for the project design of the light landscape suspension bridge.
Keywords: Suspension bridge ;Structure ;Aesthetic; Analysis
1、悬索桥的历史发展脉络
悬索桥有着古老的发展历史，从早期的以天然材料建造的原始藤索、竹索桥，到后来随着冶金技术发展而建造的铁链悬索桥，再到现代科学技术发展而建设的现代悬索桥，迄今有3000年历史。悬索桥在中国亦有悠久历史，据文献记载，远在公元前250年秦国李冰在都江堰上建成的竹索桥跨越河流宽度已达320m，到唐代中期就已发展到用铁链建造悬索桥，而西方在16世纪才开始建造铁链悬索桥，中国领先了近千年。
现代悬索桥伴随着西方工业革命和科学技术的发展成果而兴起，早期较著名的当数1834年在瑞士弗里堡建成的跨径273m以钢丝作为主缆的悬索桥。19世纪中叶以后，悬索桥在美国获得了突飞猛进的跨越式发展，其中最著名的是1883年在纽约东河上建成的跨径达到486m布鲁克林桥，这是整个19世纪世界上最大跨径的悬索桥。20世纪随着技术的进步，悬索桥的主跨径逐渐增大，在20世纪前60年内美国在悬索桥领域内独领风骚，1933年建成的主跨1280m的金门大桥更是举世闻名，引领了悬索桥的快速发展[1]。
现代中国悬索桥的起步较晚，90年代以前虽然也建设了一些悬索桥，但基本都是跨径小、宽度窄、荷载等级低的悬索桥，主要代表为1951年建设的主跨165m的四川泸定大渡河桥。90年代以后，中国的悬索桥发展迅猛，相继建成了一批世界级的大跨径悬索桥，桥梁建设水平发展到世界领先水平，取得了令世界瞩目的成绩。其中，1995建成的主跨452m的汕头海湾大桥是我国第一座现代悬索桥，1999建成的主跨1385m的江阴长江大桥则标志着我国悬索桥设计施工水平已进入世界前列。伴随中国基础设施建设的日趋完善和“一带一路”战略的稳步推进，中国在悬索桥建造水平已稳居世界先进行列，并不断进行技术创新，朝着更加先进的方向发展。同时，随着社会经济与科技的快速发展，人们对审美需求的不断提升，景观属性显著的轻型悬索桥应用经典案例更是层出不穷。
2、轻型悬索桥的构造特点
悬索桥由塔柱、加劲梁和缆索等部分组成，以承受拉力的缆索作为主要承重构件，通过缆索吊住主梁。轻型悬索桥是指跨径相对较小，以人行为主，或者通行小型汽车，最大设计荷载等级不超过汽-10，桥面行车道为单车道的悬索桥。由于轻型悬索桥的构造简洁，造型柔美，通行荷载等级较低，对施工工艺的要求也较低，跨径基本可以按照桥址处地形、地质条件而定，近年来在城市及风景区广泛建造。其中，以2016年建成的张家界大峡谷玻璃桥最富盛名，这是一座主缆跨度430ｍ的空间索面人行悬索桥。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过对国内已建的几十座轻型悬索桥的调查分析，其结构特点为：
（1）总体布置
轻型悬索桥主要分布于河流峡谷区域，常采用单跨结构。单跨悬索桥的边跨缆索通常采用直拉式，边主跨比一般为0.2～0.3。三跨结构形式在轻型悬索桥中较少采用，其边主跨比主要在0.35～0.50之间。对于单跨悬索桥，为了保证恒载产生的主索水平拉力两侧平衡，要求主索两侧的倾角相等，采用较小的边跨比可以有效增加结构刚度，其边跨相对于主跨较小[1]。
（2）塔柱
塔柱在悬索桥中用于支撑主缆，承受由主缆传来的垂直分力和水平分力。塔柱横桥向结构形式有三种：刚构式、桁架式和混合式。一般为刚构式门架式塔，采用单层或多层横梁，外观上明快简洁。主塔顺桥向结构形式有三种：刚性塔、柔性塔和摆柱塔。常规悬索桥主塔为柔性主塔，以释放运营过程中的主缆水平向变位。从材料上可以分为：圬工桥塔、钢筋混凝土桥塔和钢桥塔，其中轻型景观悬索桥多采用钢筋混凝土桥塔。
（3）加劲梁
轻型悬索桥的加劲梁形式主要是采用钢箱梁、纵横向型钢叠合梁、钢桁架梁和混凝土桁架梁，其中钢桁架梁的跨径分布范围最大。钢桁架梁悬索桥的结构刚度大，抗风性能好，但是用钢量较大，经济性较差，一般用于抗风要求高或通行小型汽车荷载的桥梁。对于钢箱梁悬索桥，用钢量大，且施工工艺要求高，不利于工程造价的控制，但其观赏性强，常在城市人行桥中采用。轻型悬索桥的加劲梁形式以构造简单、施工方便的纵横向型钢叠合梁应用的最多，梁高一般在0.5m～1.5m之间，跨高比随跨径的增大而增大。
（4）主缆
主缆及吊索材料主要有平行钢丝束、钢绞线和钢丝绳三种，轻型悬索桥主要采用钢丝绳主缆，钢绞线和平行钢丝应用的较少。垂跨比是主索的一个重要参数，对主索拉力和线形的影响较大，一般在1/8～1/12之间。主缆的锚固形式主要有自锚式和地锚式两种。地锚式根据锚块的不同，分为重力式地锚和岩洞式地锚。自锚式悬索桥是将主索锚固于加劲梁的两端，具有造型优美，对地形和地质状况适应性强，适用于中小跨度。轻型悬索桥主要采用的是地锚式，其中重力锚应用较多，岩洞锚则受桥址地质环境制约。
3、轻型悬索桥的美学特点
日本伊藤学在《桥梁造型》中所述：“桥能满足人们到达彼岸的心理希望，同时也是印象深刻的标志性建筑，并且常常成为审美的对象和文化遗产”[2]。世界上成为城市标志性建筑的桥梁并不少见，如美国旧金山金门大桥，武汉长江大桥，均是城市重要的景观资源，有着良好的社会效益。桥梁景观应与地域文脉相结合，得到当地文化的认同，与城市和谐共生。近年来，人们越来越重视桥梁的美学设计，以张家界大峡谷玻璃桥为代表的轻型悬索桥更是引领了景观桥梁界的新潮流，各地相继建成了形态各异的轻型景观悬索桥。
悬索桥的主缆呈抛物线形态，线条柔美，粗壮的缆索在开阔空间中又显得苍劲有力，尤其是在夜间辅以照明灯光的点缀，如长虹卧波，在夜空中更显美轮美奂。桥塔常采用精炼刚劲的门型，桥面轻巧纤柔凌空高悬，吊杆排列有序、节奏优美，整个结构一跃而过，潜藏着力的紧张感而富于无可比拟的力动感。柔中济刚、轻盈飘逸的总体造型，可创造出宏伟规模、气势磅礴的景观形象，更彰显东方文化中的刚柔并济的理念，更易激发大众的情感认同。
在目前建成的多座轻型景观悬索桥案例中，桥梁设计师以其丰富的结构理论和工程设计能力，结合一定的美学艺术素养，运用三维仿真技术优化设计方案，以使其与周边环境和谐统一，构建历史与现代，自然与人文，文化与经济之间的交流，在融合中凸显建筑之美，辅以各种形状、色彩、机理等造型要素[3]，使其与自然景观一道成为人们眼中的审美对象。
4、小结
轻型景观悬索桥作为一种在城市和风景区常见的大型人工构筑物，其结构的均衡、比例、韵律等方面都有其独特的魅力，在设计过程中应充分解析其构造特点，与其周围建筑环境相结合，注重与地域文脉的传承，发挥桥梁景观建筑艺术的多样性。
参考文献
[1]金增洪.20世纪悬索桥的历史和美学.北京：《公路》2004年第9期.
[2][日]伊藤学.桥梁造型.刘健新，丕壮译.北京：人们交通出版社，1998.
[3]杨士金，唐虎翔.景观桥梁设计.上海：同济大学出版社，2003.
论文作者:王焕
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/18
标签：悬索桥论文; 景观论文; 桥梁论文; 结构论文; 缆索论文; 美学论文; 桁架论文; 《基层建设》2019年第8期论文;