加拿大城市桥梁印象
2014-09-26穆祥纯
穆祥纯
(北京市市政工程设计研究总院,北京市 1000082)
0 引言
众所周知,加拿大位于北美洲北部,其面积为998.467万km2,居世界第二位;人口为3 149.95万(2002年)。为了解加拿大在城市古老桥梁、城市大跨径桥梁和其它现代城市桥梁的建设情况,以及该国如何在城市桥梁建设上体现传统与创新的相关经验,借鉴其成功做法,更好地从事我国的桥梁设计工作,笔者曾对加拿大的渥太华、多伦多、蒙特利尔和温哥华等城市的城市桥梁建设进行了实地考察,考察团与加方相关的人员进行了业务交流。
下面从城市古老桥梁、城市大跨径桥梁和其它现代城市桥梁的建设情况及特点等,综合论述加拿大在城市桥梁建设上的相关情况,以及启示和建议。
1 古老和近代的城市桥梁
提起加拿大的城市桥梁,首先应介绍其古老的城市桥梁。众所周知,城市桥梁通常指城区范围内建造的跨河、跨江、跨海桥梁、立交桥梁及人行天桥等。一般将城市桥梁规范地称谓为:“城市内新建、改建的永久性桥梁和城市高架道路结构,以及承受机动车辆荷载的其他结构物。”下面通过解析4座古老和近代的城市桥梁,来了解加拿大在桥梁方面的设计和建造理念。
1.1 古老的廊桥
在此次业务考察中,对加拿大古老的廊桥印象深刻。记得年轻时观看电影《廊桥遗梦》时,曾使人们对廊桥产生过美好的遐想。廊桥主要集中在北美地区,因为在19世纪中叶,这种廊桥建造方便而且造价便宜,目前美国和加拿大都有不少遗存的廊桥。现如今因为自然灾害和人为的破坏,这种桥梁越来越少了。回顾人类在桥梁建筑学上经历的时间磨练,最初架在小河之上的桥是用木头,绳索和石头等材料简单罗列起来的。后来用一些更结实耐用的材料替代了它们,比如铁、钢,还有一些光缆钢丝等。现今的桥梁已不单单是供人们日常谋生必需的通道,而是一种艺术,一种景观。在加拿大的安大略湖上有很多这样的廊桥:桥梁完全用类似屋顶一样的帐篷遮掩着,这是一座有屋顶和墙壁的长廊桥。走在廊桥上感觉像走在长廊上,它可以保护桥的根基不受雨水或者烈日的暴晒等。所以,可以这样说,这种古老的廊桥在人类的建桥史上,应留下浓墨的一笔,见图1所示。
图1 加拿大的古老廊桥实景
1.2 近代的巴拉德街大桥
在参观考察中,对建于上个世纪30年代温哥华的巴拉德街大桥留下很深的印象。这座古老的桥梁位于不列颠哥伦比亚省温哥华城繁华处,建于1932年。大桥为采用传统艺术风格装饰的6车道钢桁梁结构。这座支承在四个桥墩上的五跨高桥横跨福溪,连接该城的市区和基斯兰奴。大桥两端与引桥相连的桥跨是上承式华伦桁架。为便于航运的要求,中跨采用了下承式普拉特桁架。中跨两端宏伟的混凝土塔楼建在砌筑的桥墩之上,由凌空飞架在道路上方的廊道相连,并以建筑雕塑来装饰,形成了桥上的塔门。大桥引桥和独特的中跨统一设置了混凝土护栏,护栏顶部装饰了路灯。桥塔凸台结构上建造有当地历史上著名人物的雕像。这座大桥连接巴拉德街和柏树街,为从温哥华到西南居民区提供了一个高等级的通道。大桥建成后,巴拉德街延伸到市中心。这座造型独特的古老桥梁80 a来一直成为当地的一个地标式建筑,见图2所示。
图2 温哥华巴拉德街大桥实景
1.3 近代著名的狮门大桥
狮门大桥(Lions'Gate Bridge)是加拿大卑诗省内一座悬索桥,横越布拉德内湾,连接温哥华市中心及北岸市镇(北温市、北温区和西温区)。大桥隶属卑诗省1A及99号公路,是大温地区内的一条重要交通动脉,亦是温哥华市的主要地标之一。大桥于2005年3月24日被列为加拿大法定国家古迹,大桥名称来自北岸山脉(North Shore Mountains)中的双狮峰(The Lions)。狮门大桥全长1 517.3 m(4 978ft),连同北岸引道则长1 823 m。主桥跨为472 m,桥塔高度为111 m,离海面高度则为61 m。大桥有三条行车线,中央行车线可转换方向以适应交通流量。平日早上繁忙时间有两条行车线前往温市中心,下午繁忙时间则有两条行车线前往北岸。大桥于1937年3月31日动工,1938年11月14日启用。正式的开幕礼则于1939年5月29日举行,由正在访问加拿大的英国乔治六世国王和王后伊利沙白·鲍斯-莱昂主持。最初收费为25加元,到1963年取消收费。由于行车线和行人通道过于狭窄,当局于2000年开始更换桥面。每条行车线由3m扩阔至3.6m;行人通道则由1.2 m扩阔至2.7m。工程于2001年完工,见图3所示。
图3 著名的狮门大桥实景
狮门大桥是当时世界上最长悬索桥之一,设计者是设计旧金山金门大桥的建筑师。这座名震北美的悬索大桥,因为与美国旧金山的金门大桥是同一设计师和同一造型,而被称为小金门桥,见图4所示。
图4 大桥全景
1.3.1 大桥的结构
大桥为双塔双索面悬索桥,为柔性体系。桥梁南岸锚固于斯坦利公园山体内,桥梁在此端无引桥,北岸锚固于河岸旁的人工锚碇内,锚碇为混凝土结构。在边跨梁端有转向装置,将主缆偏转一定角度后锚固于河岸内,边跨通过引桥与北岸市镇相接。桥梁主缆共2根,每侧吊杆(边跨和中跨)共47根,边跨最外侧及中跨跨中有一根钢性吊杆。大桥主梁为钢桁架梁,上设钢桥面板。主塔为桁架结构,设四道X型斜撑及四道一字型横撑,引桥为钢桥,为密跨连续结构。大桥钢结构主要通过铆钉连接,大桥栏杆简洁大方,见图5~图10所示。
图5 大桥锚固端实景
图6 大桥主缆及转向装置实景
图7 大桥栏杆及步道实景
图8 大桥锚碇实景
图9 大桥主塔实景
图10 大桥钢主梁及吊杆实景
1.3.2 大桥交通组织
大桥初始设计为双向2车道及人行步道(含自行车通行)。随着经济的发展和城市的扩展,使狮门大桥的日交通量负载超过了40%。由于从北温哥华海岸进入西温哥华城只有两个通道,为缓解上下班、进出城汽车堵塞状况,交通部门调整路标,缩小车道宽度,将原设计为2车道的桥面改成了3车道,行人通道则由1.2 m扩阔至2.7 m。同时采取变线管理方式,中央行车线可转换方向以迎合交通流量。高峰期双车道进出,即上午双车道进城,一车道出城,下午双车道出城,一车道进城。因地制宜的管理手段和良好的交通秩序,以及其他多种交通运输方式的补充,形成了西、北温哥华两地区畅通的交通,为当地社会和经济发展作出了突出的贡献。大桥上设有车辆行驶信号灯,为避免船只撞击大桥,大桥梁底设有过往船只航标灯。见图11~图14所示。
图11 非机动车道实景
图12 交通信号灯实景
图13 航标灯实景
图14 桥面转换车道标线实景
1.3.3 大桥的美学
大桥整体轻盈、优美的设计,宛如一条长虹横跨温哥华巴拉德湾海峡出口,连接着西温哥华和北温哥华地区,是进入北美西岸繁忙的港口城市温哥华的标志性建筑。
狮门大桥北岸的富人区依山傍海,环境十分优美。为了配合绿化,桥的的颜色由原来的红色而改为绿色。
大桥桥头的石狮子及雕塑已有七十多年,本身就是一件艺术品,石狮子威武雄健,充满阳刚之气,宛如一对武士守卫着狮门大桥,整体雕塑与大桥及周边的环境非常和谐。
1.3.4 大桥的耐久性
尽管近70 a过去了,大桥未曾发生过被船只撞击或车辆压坏桥面的现象,已超过18 a设计使用寿命的狮门大桥依然风度翩翩,只身横跨巴拉德湾海峡出口,承担着海峡两岸的正常交通通行。这主要得益于其良好的设计、精心的管养、合理的交通组织。当地相关部门定期对大桥进行涂刷防腐漆、桥下设有航道指示灯,对通航船只的高位、位置有着严格的要求;桥上也对车辆的吨位、车型有着严格的要求。相比于我国国内某些大桥还未投入使用就被撞击或在使用中被撞塌落,的确值得人们深思。
1.4 近代著名的卡普兰奴吊桥
卡普兰奴吊桥位于北温哥华市的卡普兰奴河谷上,是温哥华最古旧的旅游胜地,号称是全世界最长及最高的人行吊桥,于1899年建成已有百年以上历史。距离桥底下的嘉碧兰奴河约有230 m高,吊桥全长约137 m(450 ft),是世界最长最高的步行天桥,这座触目惊心却稳如泰山的吊桥,可谓举世闻名,吸引着世界各地的游客,见图15所示。
图15 卡普兰奴吊桥全景
卡普兰奴公园具有百年历史,当时设计此吊桥有一定的难度,桥面由2根钢丝主缆构成,通过一系列的竖向小吊杆钢丝连接木横梁,木横梁上铺设人行道木板,两侧防护装置由钢丝网组成,吊桥高高悬挂于深山峡谷之上。由于风大,且桥梁非常柔,游客走在上面摇摇晃晃,摇晃的程度相当厉害,底下满布激流崖石,不但需要勇气,还要克服吊桥晃动带来的紧张感。晃动的吊桥、湍急的山溪、参天的古木,令游客叹为观止、流连忘返。
吊桥地处格鲁斯群山环抱之中,邻近的景点多,风景宜人,一年到头都不缺游客。吊桥所在公园曾获加拿大旅游业最佳创意奖、2003年获最佳经营奖,作为一个占地不过百顷的园林,仅门票收入每年就达数千万加元。卡普兰奴在游客如云之地不仅保护了环境,而且拓展了集刺激性、教育性和纪念性于一体的丰富内容,它向人们提供了在世界最美的雨林中畅游的机会,历史和现实在这里交汇,人类和自然亲近和谐,环境保护和商业经营相得益彰。卡普兰奴再次告诉人们,创意是品牌的基础,是价值和效益的根本保障。
2 现代大跨径城市桥梁
此次赴加拿大考察其城市桥梁建设,深感加拿大在建造现代城市大跨径桥梁方面走在了世界的前列,特别是在桥型选择与周围景观的有机结合上,在新材料、新技术、新工艺的创新应用上,有着很成功的经验和做法,下面就几个典型大跨径城市桥梁工程进行综合论述和分析。
2.1 著名的联邦大桥
加拿大的联邦大桥(Confederation Bridge)是世界上一座著名的大桥,它是连接着爱德华王子岛与新伯伦瑞克省之间的桥梁。这座大桥于1993年动工,1997年完工通车,全长近13 km(8 miles)为两线道的快速道路,限速80 km/h,建造了65个桥墩。为了让船只顺利通过,水面与桥面的距离特别拉高到61 m。为减少潮水和风的冲击力,还设计了3个转折弯道,因此联邦大桥并非笔直地横跨在海上。大桥地处盐水冰冻区,设计基准期为100 a。车流量为2 000~3 000 pcu/d。大桥全长13 km,桥轴线呈S形布置,设计时速80 km/h。主桥结构采用2跨165 m及43跨250 m的PC连续箱梁,新布努斯维克侧引桥为1跨66 m及13跨93 mPC连续箱梁,14个墩,长1.29 km;爱德华王子岛侧引桥为5跨93 m、1跨60 m、1跨30 mPC连续箱梁,PEI侧引桥7个墩,长580m;主桥共计44个墩,长11 km,预制长度190 m,桥宽11 m,2车道,另加1.75 m紧急带;桥梁平均高度40m,净空220m×23m,最大高度87m(从基础底部至桥面)。通航孔高60m,净空55 m,172 m宽;水深35 m,上下部结构均为全预制混凝土构件,预制箱梁高从4.5m到14m,采用了体外预应力索。桥位处地质条件较好,均为砂岩地质,基础采用重力式基础;八边形墩身及薄壳结构,厚度4 m,半径20 m。海域水流流速为2.0 m/s,潮差2.0 m。施工期为3 a(含设计时间)。工程概算8.3亿加元。大桥的维护工作定期由专业公司进行;养护工作按每周一次6 h,每年一次为期一周的检查。对于大风控制,当风速达到90 km/h(25 m/s)时,大集装箱车则被禁止通行,当风速超过150 km/h(42 m/s)时,大桥则封闭交通。目前大桥的总体运行情况正常,见图16所示。
图16 加拿大的联邦大桥实景
2.2 金穗大桥
考察中,大家都对金穗大桥(Golden Ears Bridge)留下深刻的印象。这座大桥是加拿大卑诗省大温哥华地区的一条拱背式矮塔斜拉桥,它连接菲沙河北岸的枫树岭和南岸的兰里镇。大桥由大温地区的公共交通机构运输联线拥有和管理,桥下净空有40 m,总长度2 410 m(7 907 ft),是目前北美洲最长的拱背式桥梁。金穗大桥于2006年动工,费时三年多兴建,耗资8亿8百万加元,由CH2M Hill和Bilfinger Berger合资兴建。这座大桥于2009年6月16日正式通车。从远处眺望这座大桥,拱背式的矮塔斜拉桥式结构、平行的斜拉索和多塔单柱型桥塔在海面上显得十分雄伟和协调,不愧为一座经典的桥梁佳作,见图17所示。
图17 温哥华金穗大桥实景
2.3 著名的彩虹桥
位于著名的旅游胜地尼亚加拉瀑布附近的彩虹大桥是一个以钢结构建成的拱桥结构,大桥连接美国与加拿大边境。彩虹桥横跨尼亚加拉河并连接纽约州尼亚加拉瀑布城及安大略省的尼亚加拉瀑布城,共有4条行车线(每方向2条)及行人通道,大桥的桥跨为289.5 m,为钢系杆拱,大桥的两侧分别为传统的拱式钢结构副孔。在彩虹桥以北约16 km,另建有一座与彩虹桥设计接近的利维斯顿-昆士顿桥(Lewiston-Queenston Bridge)。彩虹桥建于较早期的蜜月桥旧址附近,蜜月桥又名Falls View桥,官方名称则为上钢拱桥(Upper Steel Arch Bridge),于1938年1月27日因河上冰暴而倒塌。由美国及加拿大联合的组织,早已考虑重建一条新桥梁代替,而倒塌事件加速了兴建的大桥工程。英皇乔治六世及当时未登基的伊利沙白二世在1939年访问加拿大时,曾到尼亚加拉瀑布参观,并为桥梁进行奠基仪式,竖立了纪念牌匾。彩虹桥工程于1940年5月开始兴建,大桥在1941年11月1日进行启用仪式。该桥已成为当地一道亮丽的风景线,见图18所示。
图18 尼亚加拉彩虹大桥实景
2.4 瑞赤默顿大桥
加拿大瑞赤默顿(Richmond?Bridge)大桥位于89号公路上,主线全长1 900 m,主桥为三跨式变截面连续梁,主跨220 mPC,单箱双室,双幅分离布置;桥宽18 m,桥下净空50 m;引桥为等截面PC连续箱梁,跨径64 m,采用分节预制、每跨4节;主墩基础1.8 m钻孔灌注桩,引桥基础为工字钢桩;工程概算3亿美元,其中主桥1亿美元。施工期从1999年至2002年,采用设计-施工联合体方式运作。上部结构设计采用了体外预应力、环氧涂层钢筋技术。上部施工根据桥型特点分别采用了三种施工法,整体预制架设、节段预制拼装及悬臂浇筑施工方法。
2.5 著名的天空之桥
位于加拿大卑诗省大温哥华地区的天空之桥(Skybridge)是一座新型斜拉桥,于1989年建成。这座城市桥梁横跨当地的菲沙河,连接二埠市和素里市。大桥主跨长340m,包括引道全长为616m,系当时世界上最长的铁路专用桥。大桥属运输联线辖下的温哥华架空列车专用,有两组路轨供博览线列车往返温哥华市中心的Waterfront车站和素里市的King George车站;另外有第三组路轨以供运载维修器材。天空之桥离水面高度45m,桥塔高度为117m,采用A型塔,缆索采用分散式。这座铁路专用桥造型优美,线条流畅,既满足铁路运营要求,其桥型又与周围的环境融为一体,特别是A型塔的上端涂成红色,十分醒目。这座大桥已成为当地一个标志性的建筑物,见图19所示。
图19 加拿大著名的天空之桥实景
3 加拿大的其它城市桥梁
众所周知,加拿大地处北美,纬度高,冬季气温低、冰冻期长,因此桥梁及交通设施的设计、施工及管养均要考虑以上因素。加拿大道桥建设历史悠久,此次重点考察的401号公路,多伦多、温哥华、渥太华、蒙特利尔四个城市的桥梁大部分都是上世纪60、70年代建设的,有一部分甚至是上个世纪30年代建设的,因此,考察这些交通工程、桥梁的设计特点及使用状况,对改善我国的工程设计,提高道桥工程的使用寿命有着积极的意义。
3.1 加拿大城市桥梁的设计特点
此次重点考察了四个城市市区与最具代表性的401号公路的桥梁,以及交通设施的设计、使用情况。401公路又名麦克唐纳-卡迪亚公路,是一条横贯加拿大安大略省南部高速公路,西起温莎市,东至安大略省和魁北克省的边界,并连接魁北克20号高速公路前往蒙特利尔。401号省道是世上最繁忙的公路之一,亦是安大略省经济的大动脉。从考察结果来看,主要有以下设计特点:
(1)除个别景观桥外,所有桥梁均采用简单结构。主要为混凝土简支梁、连续梁等普通结构。连续梁变截面桥数量较多,桥梁朴实无华,注重功能。桥梁一般为2~3跨,因建成年代较久,城市跨线桥梁一般均为旧桥,桥梁外观较好,墩柱外观较为简捷实用。
(2)所有桥梁未设防撞角钢、防撞门架,也未见桥梁有刮蹭、被撞破坏现象。主要原因有2个,一是汽车的高度严格按国家标准出厂生产,未有私自改装加高等现象,二是桥梁净空尽量按高标准设计,净空高度没有划分成很多种类型。
(3)所有汽车白天均打开照明小灯。因加拿大纬度高,天气变化快,故自然光照度变化也快,而加拿大地广人稀,高速公路上和桥梁上也不设照明,根据加拿大法律,汽车出厂销售时,就必须设置白天照明灯,只要汽车启动引擎,照明灯就自动打开。根据调查,采用此措施,汽车在公路上行驶事故率下降了70%。虽然汽车照明增加了一些费用,但减少的交通事故率也大大节约了潜在的经济损失及减少了车上人员的伤亡。同样,也大大减少了桥梁上的交通事故。
(4)防撞护栏立柱间距很小、横向防撞波纹钢采用双层,防撞等级高,安全性较高。除非有牧场,高速路路侧一般不设防撞护栏,路侧与周围自然灌木林融为一体,也减少了投入,见图20所示。
图20 高等级桥梁防撞护栏实景
(5)桥梁养护有待加强。因加拿大的城市桥梁建设较早,桥梁大多已经达到或超过设计使用期,部分桥梁已经破损比较严重(见图21、图22)。多伦多市区部分早期钢桥梁锈蚀比较严重,如多伦多靠近多伦多塔附近火车站的上跨铁路桥,建于20世纪30年代,钢梁及钢横梁锈蚀比较严重,未见除锈、防腐处理等措施。蒙特利尔市401号公路进入城区段的立交桥建于上世纪50年代,为混凝土结构,混凝土明显有混凝土剥离、露筋锈蚀、渗水等现象,也未见采取明显的加固维修等措施。说明在桥梁养护方面,管理单位也有值得思考的地方。
图21 蒙特利尔市桥梁墩柱开裂、主梁破损实景
图22 多伦多市区钢梁桥锈蚀情况实景
3.2 城市跨线桥梁
图23系笔者在行车途中拍摄到的多伦多市区拍摄的多伦多市某城市跨线桥的照片,该桥梁采用单孔刚架结构。这座城市桥梁的特点有三点:一是采用单孔刚架结构,其刚架的两侧立柱嵌固在两个桥台中,充分利用圬工结构的体量来承担剪力和弯矩,受力很合理;二是刚架的上弦杆的下缘为圆弧线,且两侧的桥台与刚架形成错台,即在立面上增加了线条,有利于桥型的美观;三是桥梁的栏杆采用现浇式防撞栏板有利于防撞的功能。
图23 多伦多市某城市跨线桥(单孔刚架)实景
图24系笔者拍摄的多伦多市某城市立交桥梁的照片,这座桥梁为多跨连续弯箱梁结构。其特点有三点:一是上部主梁采用多跨连续弯箱梁结构,且箱梁的腹板为直立型,体现了20世纪70年代加拿大设计师思路和当时的建造水平——既实用和简单的理念;二是桥墩采用Y型墩,既美观、协调又能满足桥梁受力的需要;三是桥梁的栏杆同样采用现浇式防撞栏板有利于防撞的功能。
图24 多伦多市某城市立交桥梁(连续弯箱梁)实景
图25为蒙特利尔市城市跨河桥,该桥的结构型式为为三跨连续钢箱梁结构,跨径布置为(37+62+37)m,虽属常规的桥梁,但其设计特点还是显而易见的。一是主梁采用三跨变截面的钢箱梁,其设计呈现安全、舒展的特点,满足桥梁结构的安全性和耐久性要求。二是桥墩采用矩形桥墩既满足受力需要,又有利于河流的通过和经受船舶的撞击。三是防撞栏杆采用与主梁的悬臂浇注在一起,既可满足防撞的受力需求,且在线形上与主梁相协调和呼应,呈现整体桥型线条流畅,美观大方。四是钢箱梁涂成浅蓝色,既可防腐,且色彩与周围的景色融为一体。这座桥梁舒展的桥型给人们留下很深的印象。
3.3 新型人行桥和人行天桥
3.3.1 造型新颖的管状结构人行桥
加拿大的卡尔加里市在21世纪的头十年里,投资2 450万美元修建一种新型人行天桥。该桥梁设计由西班牙圣地亚哥卡拉特拉瓦公司设计。人行桥的外形采用红色和白色德尔管状结构,将跨越弓河连接北岸市区,将使人们更容易步行或骑自行车出城。桥梁采用跨度为130 m长的单跨桥,设有单独的人行道和自行车道。桥护栏将采用玻璃完全覆盖,以便全年任何时间使用(遮蔽风雨),以及夜间照明。加拿大一位资深的桥梁设计师曾感叹到:“和平大桥是一座高度精密的桥梁,看似很简单,但是在我们以前的设计中从来没有过。”该桥定于2010年底完成,大桥预计的使用寿命为15a。这座造型新颖、独特的人行天桥应该对我们有启迪和借鉴之处,见图26所示。
图25 蒙特利尔市城市跨河桥(三跨连续钢箱梁结构)实景
图26 卡尔加里的新型人行桥梁实景
3.3.2 蒙特利尔某城市人行天桥
图27系笔者拍摄的加拿大某城市两个办公大楼之间的一座现代人行天桥。该过街天桥墩柱与主梁为采用固结的方式,人行过道采用全封闭的建筑装修方式,其特点有三:一是主梁与墩柱固结(刚结)方式,其结构的安全性和耐久性均可满足要求。二是在材质的选择上,通道的封闭材料选用了现代流行的玻璃幕墙材料,与大厦周围的环境相协调。三是主梁、封闭的人行通行过道均采用绿色调、墩柱采用灰色调,从外观上比较典雅和富有质感。
图27 蒙特利尔某人行天桥实景
3.3.3 温哥华市某人行天桥
图28系笔者拍摄的加拿大温哥华市两个办公大楼之间的一座建于上世纪70年代的人行天桥。该过街天桥墩柱与主梁为采用固结的方式,人行过道采用半封闭的建筑装修方式(顶部为露天),其特点有三:一是主梁为钢结构,可充分发挥钢结构的受力特点,并与墩柱固结(刚结)方式,其结构的安全性和耐久性均可满足要求。二是在材质的选择上,选用了现代流行的铝扣板材料,可与大厦周围的环境相协调。三是主梁、墩柱和封闭的人行通行过道均采用灰色调,从外观上比较典雅和富有质感。
图28 温哥华市某人行天桥实景
4 相关启示和建议
(1)在城市桥梁特别是大跨径城市桥梁的结构选型方面,加拿大人顺应了世界桥梁结构的发展趋势,呈现了很强的创新意识和实用功能。在最近30a间,加拿大建造了许多现代大跨径城市桥梁,其特点主要呈现以下两个特点:一是在结构选型上因地制宜,既有悬索结构又有斜拉结构,既有拱式结构,又有梁式结构,结构选型以发挥该种结构的综合力学优势为主;二是在跨径的确定上,并非单纯追求跨径上的新突破和世界第一,而是将创新性、耐久性和经济性统筹考虑和综合确定。这两个方面的成功经验的确值得人们深入思考和借鉴。
(2)加拿大在长大桥梁建筑用材上,主要采用预应力混凝土结构与钢结构,其中城市桥梁以钢结构居多,而海上长大桥梁则以预应力混凝土结构居多。究其原因,一是海上长桥工程规模大、材料用量多,采用混凝土预应力有明显的经济优势;二是预应力混凝土技术的不断发展与成熟确保了海上长大桥梁的工程质量、桥梁耐久性及施工工期(如加拿大的联邦大桥)。因此,应在这些方面学习其有益的经验和做法。
(3)在景观及环保方面,同城市桥梁相比,加拿大海上长桥的景观设计未能引起足够重视,景观效果欠缺,但注重适用性、结构型式简单;同时,十分注重环保设计,如在某大桥人工岛设计中,对于岛上生活污水的排放专门采用污水管排往内陆。而在旅游区的大桥则十分重视附属设施的设置(如著名的狮门大桥)。
(4)在施工组织方面,加拿大桥梁的施工一般采用结构预制化、工厂化、专业化;大力实施施工机械化和设备大型化,桥梁构件的设计尽可能简单化,便于加快施工进度、工程质量控制,并节约昂贵的人力资源;同时重视施工组织设计,特别是施工计划安排及进度控制。施工工序的安排多采用流水作业,以提高工作效率,保障施工进度。
(5)在城市桥梁的设防上,所考察的几座海上长大桥梁,由于所处地域自然环境的不同,有的桥梁桥墩设计在构造上主要是考虑防止浮冰的撞击,而另一些桥梁则主要是考虑防船舶撞击。结构一旦遭到撞击,他们有一套快速修复系统在最短时间里修复结构。在城市桥梁跨线桥的设防上,所有桥梁未设防撞角钢、防撞门架,也未见桥梁有刮蹭、被撞破坏现象。一是汽车高度严格按国家标准生产出厂,未有私自改装加高等现象;二是桥梁净空尽量按高标准设计,净空高度没有划分成很多种类型。这些亦是我国的工程技术人员应对比和思考的。
(6)在桥梁结构防腐蚀方面,在桥梁钢材防腐设计观念上,加拿大人反对使用环氧涂层钢筋,认为环氧涂层会降低钢筋与混凝土之间的握裹力,使得这两种材料的互补优势无法发挥出来以致降低了材料使用效率。因此,他们主张通过改进混凝土本身的材性来提高结构的耐久性标准。同时他们在桥梁结构的耐久性方面也采取了许多技术措施和管理措施,也值得借鉴。
(7)在交通控制及运营管理方面,所考察的桥梁工程中,因建设较早其交通工程的硬件设施先进性都不够,基本上未安装交通监控系统,取而代之的是人为管理,交通管理借助机动的巡逻车来维护。但其设计则较为灵活,同样是高速公路通道,其车道数一般只有2~4车道,且通常不设中央分离带,减少了桥梁宽度,大大降低了工程造价;而为了弥补车道数少带来交通管理问题,在设计上处处体现了以人为本的指导思想,如在海上长桥上每隔750 m设置安全岛便于车辆的临时停靠、紧急事故的处理,在道路两侧设置类似搓板结构的路缘带起到交通警示作用。而在桥梁的养护管理上,他们非常重视日常养护管理,并且在设计阶段就从构造上考虑了结构的可维护和可更换问题。这些做法也值得学习。
(8)他山之石,会对我国城市桥梁建设者和同行们提供相关的启示,有很多值得学习和借鉴的东西。让大家携起手来,汲取人类所创造的一切文明财富,进一步推动我国城市桥梁建设的健康发展,促进祖国现代化建设的进程。