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1、考察丹麦城市桥梁建设及相关启示第 27 卷第 6 期2010 年 12 月特种结构 V01.27No.6Dec.201O考察丹麦城市桥梁建设及相关启示穆祥纯(北京市市政工程设计研究总院 100082)(BeijingGeneralMtmicipalEngineeringDesignandResearchInstitute,100082)摘要本文系统地介绍了前几年笔者考察北欧国家丹麦期间,对哥本哈根,马尔默,斯卡恩等城市桥梁建设的总体印象和分类考察的情况,相关启示和建议,为国内同行们提供有借鉴意义的资料和启示,以期促进我国城市桥梁建设的健康发展.关键词 考察丹麦城市桥梁桥梁建设相关启示ABSTR
2、ACT:BasedontheinspectionoftheauthortoNonhemCountryDamnarkinthepastyears,totalirapressionanddifferentkindofinspectingsituation,relativeenlightmentandsuggestionofcitybrigeconstructioninCopenhagen,MalmoandSkagenwereintroducedinthisthesis.SomeenlightmentsandreferencestothepersonsofthesaDleprofessionwere
3、givenout.ItishopedthatthiswouldofferSoDlereferentialinformationforthepurposeofpromotigthedevelopentofmodernizationinourcountry.KEYWORDS:InspectionDanmarkCitybridgeBridgeconstructionRelativeenlightemnent引言为了学习和借鉴北欧国家一丹麦在城市桥梁建设的相关情况和成熟经验,笔者前几年曾赴丹麦的哥本哈根,马尔默,斯卡恩等城市进行专题城市桥梁建设考察,并与丹麦的同行们进行了交流,了解了丹麦在城市桥梁设计
4、,建设和管理方面的相关情况,对其城市桥梁建设有了总体的印象.丹麦位于欧洲北部波罗的海至北海的出口处,是西欧,北欧陆上交通的枢纽,被人们称为西北欧的桥梁,面积 43096km2(不包括格陵兰和法罗群岛).南部与德国接壤,西濒北海,北与挪威和瑞典隔海相望,海岸线长 7314km.全境地势低平,平均海拔约 30m,日德兰半岛中部稍高,最高点海拔 173m.境内多湖泊河流,气候温和,属海洋性温带阔叶林气候.首都哥本哈根(Copenhagen,Koebenhavn)是北欧和丹麦最大的城市,是丹麦的政治,经济,文化中心,它位于丹麦主岛西兰岛东部,东隔厄勒海峡与瑞典港口城市马尔默遥遥相望.2000 年,马尔
5、默跨海大桥通车,使哥本哈根的交通枢纽地位更加突出.这座城市根据市政建设规划机构提出手指形发展计划, 就是以市中心为出发点 ,按伸留 CLALslUIRESf0.62ol出的手掌五指形方向发展.全城共建有 5 条交通干线,并由 2 条环形线路连接.全市分为三大部分:一是老城区,是商业,文化和行政管理中心;二是港区和阿迈厄岛北部,分布着商港,军港,造船厂,水上飞行基地和国际机场;三是新城区,主要为住宅区,面积占全市的大部分.新城区街道宽阔,建有众多的园林和别墅,与老城之间由电气化城市铁道和多条公路连接.流经哥本哈根城内的哈芬水道是城内一条重要的人工运河,河道宽 80多 nl.跨越在运河上的十几座桥
6、梁单跨均小于80m,其结构形式有石拱桥,钢桁架桥,钢桁架拱桥,预应力砼连续梁桥和钢拱桥等.1 古老的城市桥梁在考察中笔者发现丹麦的哥本哈根,马尔默,斯卡恩等城市都保留着许多古老的城市桥梁.这些桥梁结构功能性强,造型简单,反映着北欧人朴实的思想和实用的建造理念.下面通过对以下几座古老的城市桥梁实例进行剖析,来了解一下其在设计和建造上的特点和基本情况.图 1 为哥本哈根哈芬水道支流上的一座双孔石拱桥,虽然它的单孔跨径只有 5m,但其在建造手法上却很有特点:一是主拱圈采用传统的圆弧一113特种结构 2010 年第 6 期拱,拱上建筑亦采用块石砌筑,体现了就地取材和坚固耐用的原则.这座古石桥与周围古老
7、的砖石结构建筑相呼应和融合;二是桥面比较宽阔,有利于车辆和行人通行,也体现了其建造者的超前理念;三是桥位处于河道的交叉处,其一侧桥台的挡墙为一字型,另一侧桥台随着河道的弯曲流线而建造,十分实用和富于变化;四是桥上的栏杆典雅,大方,也很协调和经济.图 2 为哥本哈根哈芬水道支流上的一座 7 孔石拱桥,这座桥梁的特点与图 1 中的双孔石拱桥特点大致相同,从图中也可看出多孔石拱桥与周围古老的建筑浑为一体,显得十分宁静和安逸.图 3 为哥本哈根某 3 孑 L 石质板拱桥,它也是建造在哈芬水道支流上的一座桥梁,下游为哈芬水道主河道.这座 3 孔板拱桥有如下特点:一是针对其桥位处地基良好的条件,主拱圈为无
8、铰拱,属三次超静定结构,净跨径为 23m,在自重及外荷载作用下,拱内的弯矩分布比两铰拱均匀,结构的整体刚度大;二是主拱横截面为整块的实体矩形截回,其构造简单,施工方便且维护费用少,有利于桥梁的图 1 哥本哈根某双孔石拱桥图 2 哥本哈根哈芬水道上的一座 7 孔石拱桥2 城市大跨径桥梁在考察中笔者发现,近 20 多年来,北欧国家特别是丹麦兴建了一批现代大跨径城市桥梁,反映了其国家的综合实力和建桥水平,下面通过对3 座特大型桥梁的介绍,使我们对丹麦城市大跨径桥梁的建设有一个总体的了解.提起丹麦的大跨径桥梁,首先应介绍大贝尔特海峡大桥(StoreBaeltBridge),它将哥本哈根所在的西兰岛和丹
9、麦第三大城市欧登塞所在的菲英岛连接在一起,两岛海面距离为 18km.该悬索桥一114 一正常使用;三是该板拱桥的建造十分细腻,考究,这一点反映在主拱圈的石材加工和桥墩顶部装饰上;四是桥位下游不远处为一级跌水,有利于水流的宣泄,且使得桥位处的景观甚为壮观.图 4 为丹麦某高速公路上的一座跨越山谷的桥梁,据悉,该桥建造于 20 世纪 40 年代.这座桥梁的中部为上承式钢筋混凝土拱桥,两侧各为 3孑 L 高桥墩石拱桥.该桥的主跨结构和副跨结构呈现如下特点:一是主跨为 230m,仅少于当时瑞典的翁厄曼河桑多桥(L=260m),系当时世界上跨径名列前茅的钢筋混凝土拱桥,反映了当时丹麦的建桥水平和综合实力
10、;二是主跨拱铰嵌于坚硬的岩石上,而副跨拱桥采用高桥墩,充分利用了当地的地形和地质条件,在结构设计上十分合理;三是主跨和副跨结构搭配合理,线条舒畅,桥梁在山谷中跨越十分协调,若从桥梁美学的角度去审视它,不愧为桥梁建筑形象与建桥环境有机结合的佳作;四是从建桥的材质上看,虽经过了 60 多年的运行考验,但该桥梁整体情况至今仍良好,说明了该桥梁结构的安全性和耐久性很好.图 3 哥本哈根哈芬水道上图 4 丹麦某高速公路上的的一座 3 孔板拱桥一座上承式钢筋混凝土拱桥的主跨长 1624m,桥塔高 254m,是世界上最长的悬索桥之一,仅次于日本明石海峡大桥.大桥为公路,铁路两用桥梁,分为东,西两段,由西桥,
11、海底隧道和东桥三部分组成,全长 17.5km.西桥从菲英岛到斯普奥岛,跨度 6.6km,是一座铁路和 4 车道高速公路并行的桥梁.中间以斯普奥人工岛作为中间站,海底隧道为铁路专用隧道,全长7410m,由两条相互平行,间隔距离为 16m,直径7.7m 的主隧道组成.两条主隧道之间每隔 250m有一紧急疏散通道相连.东桥长 8km,其公路桥SPECsrB_Ua 嗍 Es彝灏No.62010 穆祥纯:考察丹麦城市桥梁建设及相关启示在海面上,这部分为悬索桥,可通行各种巨型轮船.悬索桥使用了 1.9 万 t 钢缆,其主钢缆直径达 85cm.该工程总投资 55 亿美元,是欧洲当时预算最高的桥梁工程.这座桥
12、梁的细部设计呈现了直接,明确的设计理念,没有过分的装饰,主吊杆通过精心简化的软套管减震器与桥面连接,预应力钢索栅栏隔开车道,既不遮挡司机的视线,又能避免产生次级空气动力效应;每座锚墩都在精心设计的检修空间中设有液压式缓冲器,控制温度变形,且其箱型截面钢梁内部空间通过减湿器来防止腐蚀.这座大桥建成后,从哥本哈根市前往安徒生博物馆,必须经过它.由于建设费用较高,大贝尔特海峡大桥成为丹麦第一条收取使用费的公路桥.大桥东侧设有一个大桥博物馆,供来自世界各地的游客参观.见图 5,6,7.丹麦在特大型桥梁建设上,给世人留下另一图 15 大贝尔特海峡东桥 1 图 6 大贝尔特海峡东桥 2 图 7 大贝尔特海
13、峡东桥 3图 8 鸟瞰厄尔松图 9 厄尔松海峡大桥的桥面图 10 厄尔松海峡大桥海峡大桥的主桥 jI引桥位于海底 10m 以下,由 5 条通道组成,分别是 2 条火车道,2 条双车道公路和 1 条疏散通道,它也是目前世界上最宽敞的海底隧道.中间的人工岛长4050m,将两侧的工程连接在一起.东侧的跨海大桥长 7845m,且为双层桥梁,上层为 4 车道高速公路,下层为对开火车通道,共设有 51 座桥墩.中间是斜拉索桥,主跨系采用双塔双索面(平行索)的斜拉桥,横断面为钻石型斜拉塔,跨度 490m,高度 55m,是目前世界上承重量最大的斜拉索桥.该桥也被称为瑞典通向欧洲的大桥 .该大桥造型优美,别致,
14、能给人留下深刻的印象,而且其栏杆的防撞设计与行人防护相结合,体现着通透的质感.特别是在桥梁结构的截面设计上,既充分考虑结构的安全储备,又与海峡周围的景观协调一致,总体布置舒展大方.见图 8,9,10.SPECL 札 sTRI:nIRESN0.62ol0深刻印象的是 20 世纪末建成的厄尔松海峡大桥.这座特大型桥梁全长 16km,大桥开工建设于 1995年,竣工于 2000 年 6 月,总共耗资200 亿丹麦克朗(约合 27.5 亿美元),是由丹麦,瑞典两国合资兴建的,是连接丹麦首都哥本哈根和瑞典马尔默的一条重要交通干线,也是当时世界最长的公铁两用斜拉桥.这一特大型跨海工程,由西侧的海底隧道,中
15、问的人工岛和跨海大桥三部分组成.西侧的海底隧道长 4050m,宽 38.8m,高 8.6m,在考察中还了解到,丹麦和德国两国经 15 年的协商和争论,于 2008 年签订共同协议,拟投资兴建一座连接斯堪的纳维亚半岛和欧洲大陆的特大型海峡大桥,这将是欧洲最长的跨海大桥.这座大桥全长 19km,主跨拟采用多跨斜拉结构,计划投资 56 亿欧元.以往从德国费马恩岛的普加登市到丹麦罗兰岛的罗德比市的交通十分困难,这两个岛都在波罗地海内.大桥的修建,将对两地的贸易和旅游起到显着的促进作用,明显提高交通流动速度,并将使从汉堡到哥本哈根的驾车时间从现在的 4h 缩短到 3h.同时,斯堪的纳维亚半岛南部与欧洲大
16、陆之间的贸易也将更加便利.修建该桥的大部分资金,约 48 亿欧元将由丹麦方面支出,因为据相关部门分析,丹麦方面从该桥所获得的利益要比德国多.德国联邦政府和荷一115 一瓣 t_%器黧灌豳特种结构 2010 年第 6 期-t图 l1 拟建的丹麦罗德比海峡大桥(多跨斜拉结构)3 其它城市桥梁州共同支付余下的 8亿欧元,并将大桥的交通线连接到德国高速公路和铁路设施上,预计这座巨型跨海大桥将于 2018 年建成通车.见图 11.在考察期问,笔者还关注了丹麦的其它城市桥梁建设,其中有的是钢结构,也有的是预应力结构或混合结构(主梁为预应力结构,桥面板为钢结构),不仅主体结构满足结构受力要求,桥梁附属设施也齐全.如桥端接缝十分平整(大都为疏尺型和无勒缝),均无颠跛感.桥面排水设施也十分完备,设有完善的导水系统.不少新建的桥梁,其图 l2 丹麦哥本哈根某城市跨河桥梁 l主梁与桥墩采用固结设计,大大增强了桥梁的安全性和耐久性.在桥梁建设上,丹麦人十分重视结构的耐久性和安全储备,其
