问题

长桥如跨海大桥为什么是弯的?而且路面还有起伏?

回答
你看到的那些横跨海面的宏伟桥梁,设计成弯曲并且带有起伏,这背后可不是为了追求什么形式上的“美感”或者“艺术感”,而是实实在在的工程智慧和对大自然规律的尊重。

首先,咱们说说为什么是弯的。你想象一下,如果一座桥笔直地横跨大海,它面对的风浪会有多大的冲击力?海风刮起来,尤其是开阔的海面上,那可不是闹着玩的,加上海浪的拍打,巨大的力会直接作用在桥身上。一座笔直的桥,就像一块平板,很容易被风吹得摇摇欲坠,或者在海浪的反复推搡下产生剧烈的振动。

而把桥身设计成弯曲的,就像是给它增加了一些“弹性”和“缓冲”。这弯曲的弧度,能够有效地分散和引导风力、水流的冲击。当海风吹来的时候,它不是一股脑地全打在桥面上,而是沿着桥面的弧度“滑”过去一部分,就像船的船头能够劈开水浪一样。同时,桥体的弯曲也能够将作用在桥上的力,通过桥墩传递到更稳固的海床,而不是让整个桥身都承受集中的压力。更重要的是,这个弯曲的弧度,也和我们大自然的“柔”的哲学有关。你看,很多自然界的结构,比如河流的弯曲,植物的枝干,它们都不是直来直去的,这种自然的形态往往蕴含着更高的效率和更强的适应性。

再来说说路面上的起伏。你可能会觉得,平坦的路面不是最舒适的吗?但其实,这种看似的“起伏”,在工程学上叫做“竖曲线”或者“坡度变化”。它主要是为了解决两个大问题:一是排水,二是车辆的安全。

海面上,尤其是大跨度的桥梁,如果路面完全平坦,一旦下雨,雨水就会积在路面上,形成水膜,这对于高速行驶的车辆来说是非常危险的,很容易造成“水滑”现象,导致车辆失控。而设计一定的坡度,让路面微微向上倾斜,再在另一端微微向下倾斜,就形成了一个自然的排水坡。雨水会顺着这个坡度流向两侧的排水系统,确保路面能够尽快保持干燥,保障行车安全。

其次,这种起伏的设计也和车辆的行驶惯性以及桥梁的受力有关。在桥梁的进出端,为了让车辆能够平稳地从陆地过渡到桥面,或者从桥面过渡到陆地,需要一个逐渐改变高度的过程,这就形成了起伏。试想一下,如果桥面突然从陆地“弹”起来,那对驾驶员来说会非常突兀,对车辆的悬挂系统也是一种冲击。这种平缓的起伏,能够更自然地适应车辆的行驶轨迹,减少颠簸感。

还有一点,虽然你可能感觉不到,但在设计时,桥梁工程师会考虑车辆在桥上的荷载分布。通过对路面进行微调,能够让车辆的重量更均匀地分散到桥梁的结构上,避免某些区域承受过大的压力。

所以,你看到的那些看似奇特的设计,都是无数工程师们在严谨的计算和反复的模拟之后,为了让桥梁能够安全、稳定、长久地屹立在海面上,同时还能给使用者带来相对舒适的体验而精心设计的。它们是科学、技术与自然和谐共存的完美体现。

网友意见

user avatar

谢谢邀请,我的工作是建筑结构设计,不过桥梁结构设计也是同一专业内,试着答一下,还请大家指正。

跨海大桥平面上是弯的,路面也有起伏,这个原因是有多方面的:

1. 美学方面的考虑:

《公路桥涵设计通用规范》第1.0.10条:特殊大桥宜进行景观设计;上跨高速公路、一级公路的桥梁应与自然环境和景观相协调。

跨海大桥作为地标性的宏伟工程,其整体设计肯定需要考虑美学方面的因素,这是一个很重要的原因。像杭州湾大桥的相关新闻报道里就提到了与西湖、吴越文化等意向相呼应的设计构思。

2. 海水流向的考虑:

《公路桥涵设计通用规范》第3.1.3条:桥梁纵轴线宜与洪水主流流向正交。对通航河流上的桥梁,其墩台沿水流方向的轴线应与最高通航水位时的主流方向一致。

这个要求的目的是要让墩台的走向尽量顺着水流的方向,避免墩台常年受水流以及水流中夹带的杂物、浮冰等物体的不停冲击,也避免船舶在通过墩台之间的航道时被突然的水流冲到墩台上造成事故。跨海大桥跨越的范围很大,经过的区域水流流向不尽相同,因此要在不同的区域采用不同的轴线走向,不同的区域与区域之间采用平滑的曲线连接起来,这也造成了跨海大桥弯曲的平面走向。

图中上侧的弯曲走向是合理的,桥墩走向与水流方向相符;下侧的直线走向就不太合理,桥墩一直在承受水流的持续冲击。

3.船舶通航的考虑:

《公路桥涵设计通用规范》第3.1.5条:通航海轮桥梁的桥孔布置及净高应满足《通航海轮桥梁通航标准》(JTJ 311)的规定。

大型远洋船舶的航线肯定要穿过跨海大桥。如果大桥太矮,船就钻不过去了,但如果大桥整体抬高,花钱又太多,也不经济。合理的做法是将某一部分的桥面抬高,作为船舶通航的主通行口;剩下的部分保持比较低的高度,节省造价。就像在围墙上开了几个门一样。这就是跨海大桥路面有起伏的原因,类似地面上高速公路的立交桥,汽车走上面的大桥,轮船走下面的航道。

这一点对跨海大桥的设计十分重要,有些大桥位于咽喉要道,必须充分考虑通航需求。比如连接欧亚大陆的土耳其博斯普鲁斯海峡大桥,地处要冲,所有从地中海到黑海的船舶都要从桥下钻过去。当年“瓦良格”号航母从黑海边的乌克兰出发前往大连,在通过博斯普鲁斯海峡时就是一波三折。由于船体没有动力,加上海峡水面窄水流急,巨大的船体在水流的作用下存在着失控撞上大桥的危险。最后的通过过程也是慎之又慎,为确保安全,海峡在“瓦良格”号通过时还短暂封闭了水上交通。

图为2001年10月31日,通过博斯普鲁斯海峡大桥的“瓦良格”号。

4.行车安全的考虑:

《公路工程技术标准》第3.0.1条:应考虑车辆行驶的安全舒适性以及驾驶人员的视觉和心理反应,引导驾驶人员的视线,保持线形的连续性,避免采用长直线,并注意与当地环境和景观相协调。

简单一句话,如果平面上没有弯曲,一条直线过去,周围又是单调的海天一色,好好开车的司机容易视觉疲劳,昏昏欲睡,不好好的开车的司机会踩足油门向天边撞去,都不利于交通安全。

5.地质条件的考虑:

《公路工程技术标准》第3.0.1条:路线应避免穿过地质不良地区。

可能在原先预定的线路上存在着一部分地质特别差的区域,比如某个位置有特殊的淤泥层,桩基础和承台很难施工。这时候就需要用平面大曲线的形式绕过地质不良地区。虽然路远了一点,但是相比硬穿过地质不良地区,提高了安全系数,也减少了不必要的处理特殊地质的巨额花销,整体收益还是值得的。

总结:

《公路桥涵设计通用规范》第3.1.1条:桥梁应根据公路功能、等级、通行能力及抗洪防灾要求,结合水文、地质、通航、环境等条件进行综合设计。

桥梁设计,尤其是跨海大桥,是一个很复杂的系统工程,涉及到方方面面的因素。有时候,不同的因素还会带来相悖的要求。最终的平面走线、路面标高都是经过深思熟虑、权衡利弊后得到的相对的最优解。

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有