对天津滨海两座开启桥的观察与体会

王一帆

[摘要]天津滨海新区塘沽海门大桥和响螺湾开启桥是坐落在海河上的两座典型的开启式桥梁，分别采用了垂直升降式和立转式两种开启方式，对保证海河通航和海河两岸通行发挥了非常重要的作用。区开放开发、天津自贸区建设的不断推进，将会有越来越多的开启桥会矗立在美丽的滨海新区，本文作者从自己的认识出发，对两种开启方式的开启桥的不同特色、优缺点进行了分析，对滨海新区开启桥的建设有一定的借鉴意义。

[关键词]开启桥；结构；观察；体会

天津是一座带有浓厚的桥梁文化色彩的城市，特别是近代以来，天津建造了大量的造型各异的开启桥。天津的开启桥无论是在数量上还是形式上，均堪称全国之最。茅以升有一句话：“几乎全国的开合桥都集中在天津，这不能不算是天津的一种‘特产～。天津有两座开启桥坐落在滨海新区，一座是建于上世纪八十年代的塘沽海门大桥，一座是建于本世纪初的天津响螺湾开启桥。由于经常经过两座桥梁，对两座桥梁的开启结构产生了比较浓厚的兴趣，通过日常观察、调查研究、查阅资料和分析思考，对两座桥梁的开启结构、运行维护产生了一些认识。

1、塘沽海門大桥和天津响螺湾开启桥的基本情况

开启桥又名开合桥，也称活动桥，是部分桥跨结构可以移动或转动的一种桥梁。建造开启桥的目的是江河水面有船舶航行，航道上空的空间不足以建设固定式桥梁时，通过建造开启桥来实现闭合时桥上走车、开启时桥下行船的“开启时通航、闭合时通行”功能。常见的开启桥的结构有立转式、升降式、平转式三种。天津滨海新区塘沽海门大桥和天津响螺湾开启桥两座开启桥分别采用了升降式、立转式两种开启结构。结构情况见下图：

沽海门大橋位于渤海西岸海河入海口，由塘沽北河岸跨越海河，至西大沽南河岸接岸，由铁道部大桥工程局设计，铁道部大桥工程局和交通部和第一航务工程局施工，于1985年11月13日建成通车，是我国目前提升高度最高的垂直升降式开启桥。大桥总长550.1米，桥宽2×2+14米，主桥分跨为2x48+64+2×48米，中间64米为升降部分，可提升高度24米，在升降部分的两侧各建有45米高的提升钢塔架。大桥开启时，宽60米，高31米。升降功能由两组提升机实现，每组提升机有两个卷筒，两卷筒间为机械轴同步，两套提升机通过平衡电机实现同步运转。提升机房分别设在桥跨两端的提升塔楼顶部，控制台集中在桥跨一端，上面设有高度及高差指示器，能随时反映桥跨两端同步情况，当桥的升降部分斜度过大时，自动进行调平。

天津响螺湾开启桥横跨海河下游、连接天津于家堡金融区和响螺湾商务区，由天津市市政工程设计研究院设计，中国铁建十四局三公司承建，2010年7月建成通车，是集土建、机械、液压、电气及智能化控制于一体的新型桥梁，是目前世界上最大的双叶立转式开启立。全桥钢箱梁重1638吨，球墨铸铁配重1730吨，桥长868.8米，为双向4车道，其中主桥为开启桥，主跨76米，净跨为68米，桥梁转动半径为38米、桥梁开启最大角度85度，桥下通航净宽度68米，在不开启状态下其净空大于7米，开启时净空超过27米。采用600千瓦的动力转动装置，大大提高了开启速度，开启时间为315秒，闭合时间为265秒。开启桥由电气系统控制的液压机械完成，桥梁开启时由桥中间向两侧立转，就像是古代拉起护城河上的吊桥。

2、两座开启桥的活动桥跨的受力分析

垂直升降式开启桥主要考虑活动的桥跨所受到力的平衡，立转式开启桥主要考虑的不仅仅是活动的桥跨所受到的力的平衡，还要考虑所受的力矩的平衡。具体受力分析如下：

2.1塘沽海门大桥升降部分受力情况分析

存在以下力的关系：

G=F1+F1，可以保证能够将桥的活动部分进行升降

F1=F1，可以保证桥的活动部分能够保持一个基本水平的状态进行升降。

2.2天津响螺湾开启桥开启部分（两片中的一片）受力情况分析

3、两座开启桥优劣情况的认识

两座开启桥采用的垂直升降式和立转式两种不同的开启方式，具有不同的结构特点，体现出不同的优势，也存在各自的缺点。我认为两座开启桥至少存在以下几方面的不同：

3.1开启速度和通行效率方面

塘沽海门大桥是垂直升降式开启桥，开启或者闭合一次需要20分钟左右时间，天津响螺湾开启桥是立转式开启梁，每完成一次开启或者闭合都仅需3分多钟。快速的开启与闭合对于缓解大桥开闭所造成的车流拥塞会产生立竿见影的效果，所以立转式桥梁通行效率更高一些。将来随着响螺湾商务区和于家堡金融区建设的不断推进，特别是天津自贸区的各项事业的蓬勃发展，天津响螺湾开启桥的船舶通行量和地面交通通行量会比塘沽海门大桥增长的更快更多。所以就开启效率上看，天津响螺湾开启桥所采用的立转式开启方式更有优势，每开启一次可以节约半个小时以上有时间，通行效率会有很大提高。

3_2开启宽度和开启高度方面

塘沽海门大桥开启后，通航净宽60米，开启后的净空高31米。天津响螺湾开启桥通航净宽度68米，开启时净空27米。从了解到数据上看，两座桥各有千秋，相差不多，但是从功能上均能够满足海河通航的基本要求。我感觉在建设开启桥中，由于垂直升降的结构简单、明快，相对更加容易实现，而立转式开启桥结构、技术、设备和控制要求均要更加高精尖一些，采用垂直升降式的开启桥，通航的宽度和通航的高度更容易提升、拓展。所以如果是有更宽更高的开启通航要求，而对通行效率要求相对较低一些的地区，可以考虑垂直升降式开启桥，要更优于立转式开启桥。

3.3技术含量和运行安全方面

塘沽海门大桥的开启机构的两套提升机依靠一种称作“平衡电机”的设备实现同步，同一提升机的两个卷筒通过机械轴连接实现同步，这样就保证了启升和下降过程中桥的四个角的保持水平，这种控制和运行的特点是低速稳定、可控性强、超重载荷，可以说虽然牺牲了开启速度，但是实现了安全和平衡。天津响螺湾开启桥采用了较多的高科技，在开启桥闭合时两块臂梁锁紧形成一个钢性整体，关闭后液压马达自动锁死，同时采用了工业以太网通过水下光缆进行连接，通过计算机程序进行控制，使起升液压系统有条不紊的工作，这些新思路、新方法、新技术的集合运用，运行更加科学有序、安全高效、稳定可靠。

总结：

开启桥不是一般意义上的桥梁，它是机电液与结构的完美组合体，可以满足江河航道的通航功能和江河两岸的通行功能。桥梁结构经济合理，占地与拆迁量小，减少了工程造价。不同开启方式的开启桥适用于不同的环境，应根据实际需要选用不同的开启方式。随着我国经济实力的增强，这种桥梁型式将焕发新的青春，为我国桥梁建设和社会经济发展，发挥其自身独特的作用。论公路沥青路面早期破坏及预防措施

郭勇军

[摘要]沥青混凝土路面作为一种柔性路面结构，因其行车舒适、养护便利开放交通快等特点，已广泛应运于我国高速公路与城镇主要道路的建设中，是我国最重要且最常用的一种路面结构形式。但也由于其受温感性较高（夏季强度较低）和施工过程不规范等因素的影响，往往会过早的出现推移、泛油、裂缝等病害。基于此，本文笔者以工程实例为依据，理论试验为手段，就我国沥青混凝土路面早期破坏形式及机理进行深入研究，并有针对性的提出防护措施，旨在更好的服务于我国交通事业的建设。

[关键词]沥青路面；早期破坏；机理分析；防护措施

作为我国现阶段最常见的一种路面结构形式，沥青混凝土路面的施工与运营过程随着时代的发展越来越受到人们的关注。如何加强沥青混凝土路面施工技术，防止其发生早期破坏，提高路面整体运行质量，促使其更好的服务于人民与社会，已成为现代交通从事看们共同面对的课题。

1、工程实况

1.1工程简介

楚大（楚雄～大理）高速公路是国道主干线320云南境内滇西方向的重要路段，主线全长179.112Km，属于“滇西红层”的山岭重丘区，地质复杂，沿线材料以砂岩为主。自通车后路面进行了多次修补，调查时路面存在的主要病害有：纵、横裂缝、车辙、沉陷、拥包、泛油、坑槽、积水。

1.2路况调查

（1）弯沉测量。实测最小弯沉值32.0（0.01mm）、最大弯沉值200.0（0.01mm），原设计容许弯沉值40.0（0.01mm），代表弯沉值大于容许弯沉值约占路段的60%，表明结构承载能力己偏不安全。路面代表弯沉值的增加与實际路况的显著变化吻合。

（2）探坑调查。级配碎石基层以泥岩为主要细料，且整体处于极为潮湿的饱水状态。粉料最高含量29.1%，平均含量16.0%，严重超出规范≤7.0%的要求；38%的细料中塑性指数lP最大值为17.8，超出规范≤6.0的要求；71%的样品液限指数最大为34.7%，超出规范≤28.0%的要求，塑性细料含量多。

2、早期破坏发生的主要形式及原因

通过对楚大高速实际路况调查，本文经过综合分析，就常见且具有代表性的几点病害进行简要分析，具体内容如下：

2.1裂缝

裂缝作为沥青路面最常见的早期破坏之一，其最大的危害在于路面开裂后，使得水分不断进入道路下层（路基）结构，致使路基因软化而导致承载力下降，进而促使路面破坏速度加快。

2.1.1横向裂缝

沥青路面横向裂缝包括非荷载性裂缝与荷载性裂缝两大类，究其形成原因，主要为路基压实度控制（过低时易形成）与沥青材料特性（干缩和温缩）有关。荷载性裂缝产生的主要原因—般是由于施工的粗糙性和设计的欠缺性所造成，或是随着时间的推移，在长期重载交通作用下，沥青路面因疲劳性和不可恢复性损伤逐渐发育成横向裂缝；非荷载裂缝作为横向裂缝的主要表现形式，其包括基层反射性裂缝和温缩性裂缝，研究表明，常规的发育较浅的横向裂缝不会对路面结构造成太太损伤，一定条，件下是允许其存在的。

2.1.2纵向裂缝

纵向裂缝的形成，一是由于沥青面层摊铺时，纵向接缝处理不合格，使其剥落开裂，加之行车荷载作用而形成；二是由于路基因纵向不均匀沉降而形成，其原因为路基压实不均匀所致。

2.2水损坏

水损坏为沥青路面早期破坏常见的—种形式，其破坏机理主要为路面及表层结构中的积水进入公路结构层所造成，一旦形成早期破坏，其损伤力较大。—般情况下，水进入路面表层后会滞留在面层下部及其交界处，茌长期疲劳荷载作用下，各面层间的沥青由于逐渐失去粘结力而形成剥落现象，随着时间的推移，病害逐渐发育至上部，加之外载的反复作用，从而形成变形和网裂。

在雨水较多时节，尤其是因降雨形成路面明显积水时，在行车荷载的反复作用下，使得行车道上的网裂日益扩大，并在车轮与周边材料的挤压下空蚀作用下，从而形成空洞，同时又增大了路面结构与水的接触面积，周而复始，形成—种恶性循环，如不及时修补，最终导致局部损坏的发生。

2-3车辙和坑槽

车辙主要包括流动性损伤、结构性损傷和磨损性损伤三种类型，其表现形式为行车道面层及基层处产生永久性凹性辙形。形成车辙的主要原因为荷载集中性疲劳损坏所造成，尤其是重载交通地区，此类损伤最为容易发生；坑槽现象的发生，通常是由于面层厚度不足或压实度不够而导致。压实度不足主要为沥青丧失粘结力而造成，使其压实效果无法达到规范要求，从而在荷载作用下因发生胞性断裂而形成坑槽，其形成的根本原因为沥青摊铺时因混合料温度过高造成老化而致；道路沥青面层压实过程中，当混合料温度过低时，容易造成因压实不均匀而在荷载作用下出现不均衡性断裂，进而导致坑槽的出现。除此之外，厚度不足通常会加强低压空蚀作用，从而形成坑槽损坏。

3、避免早期破坏发生的防护措施

根据楚大高速实际情况，本文系统性的提出以下几点预防措施。

3.1合理设计

道路路面结构设计时，不能干篇—律的采用半-刚性基层，而是应因地制宜，合理的进行路面结构组合，结合本地实际隋况和发展特点（如经济、环境、气1贿地理），采用合理的交通组合方式。低剂量水泥稳定碎石基层和级配碎石柔性基层适合交通量-不大且重载交通很少的地区；低剂量稳定碎石基层和半刚性基层（需在基层与面层间设置级配碎石柔性排水层）适合交通量大但重载交通较少的地区；半刚性基层掺入适量的土工材料，不仅可以改善结构层间的关系，而且还能对其受力特征起到加强作用，因此比较适合交通量大且重载交通较多地区。

3.2采用改性沥青

改性沥青的特点：①拥有较好的低温抗裂性和高温稳定性，对裂缝的出现有很好的抑制作用；②增强沥青混合料的耐久性和路面抗水损坏能力，提高道路使用寿命；⑤提高沥青混合料的抗变形能力。交通部公路科学研究所对SBS、SBR、PE、EVA等4种改性剂的改性效果进行了比较试验，结果证明，SBS在高、低温性能，弹性恢复性能和感温性等方面都有突出优点。PE仅在高温稳定性方面显示出较好的效果。EVA的高温稳定性不如PE，但低温性能较PE要稍好—些，但均不如SBS。

另外，大量试验与实践证明，评价SBS改性沥青综合性能时，在试验手段与评价方式的选择方面，如果只是单纯的套用普通基质沥青的一些试验方法或技术指标来衡量改性沥青的路用性能，那么就不能完全体现出它的优良特性与社会价值，甚至出现指标假相问题，对此需要格外注意。

3.3提高施工质量

高速公路工程项目的建设是—个复杂、庞大的系统，影响工程质量的因素贯穿整个施工过程。工程质量包括“美观、经济、适用、安全”四个方面，只有四者全优，才是真正的优质工程。现如今，国家对于高速公路工程质量管理的要求越来越细、越来越严，而基层技术的发展现状远远不能适应这些高标准、严要求。基层部门需要综合监督、设计、监理、施工等多种职能，在工程施工时，做好“一协调”、“两管理”、“三控制”工作，对建设各方采用—定的经济手段进行制约，确保工程以优质的品质完成质量目标。

结语：

高速公路沥青路面的早期破坏形式是多种多样的，其影响因素也是复杂多变的，通过分析研究高速公路沥青路面早期破坏产生的原因，从而确定预防破坏产生的措施，从设计，施工及管理等方面入手，采取科学可行的方法加以控制，保证沥青路面的施工质量，提高高速公路的使用质量和寿命。