英国考察感想

2011-10-26

                                                                    廉浩良

    英国考察一周时间里,给我留下最深印象的建筑莫过于千禧桥(Millennium Bridge)。虽然之前也曾听说过这座横跨泰晤士河,连接著名的圣保罗大教堂和泰特现代美术馆的人行桥,但是真正亲眼看到时,它给人的震撼力还是难以言表的,尤其是在第一天坐船游览泰晤士河风光时已经惊叹于它的轻薄,第二天还能置身其上亲临体验,这座结构与建筑完美结合的桥梁实在令我叹服。

 

                     

 

 

千禧桥总长325m,分为三跨,跨径组合从北到南为81m144m108m,是由英国的Avon ArupFoster and PartnerAnthony Caro的联合体提出方案:“Bladeof light”,采用了非常规的垂跨比很小的悬索结构(中跨的垂度为2.3m,垂跨比为1/63,约为正常悬索桥的六分之一)。主缆共有8根,每边4根,将20000kN的水平拉力锚固于两岸的桥台中。为给行走桥面的观光客创造最大程度不被干扰的欣赏泰晤士河面风光以及两岸伦敦美景的“全景视野”效果,相异于世界其他的吊桥,千禧桥牵引钢缆的最大高度被控制在仅高于桥面2.3 。于是,这样一座成功实现跨度达320 、薄而轻盈的吊桥轻轻地挂在了泰晤士河南北两岸。每8m一根的钢箱横梁,两端与索夹联成整体,支撑于主缆之上;桥面横向两侧的两根圆钢管纵梁通过焊接支承于横梁上,4m宽的蜂窝状轻型铝板作为桥面板支承于钢管纵梁上,由于主缆的矢跨比很小,一般悬索桥的桥塔在这座桥就退化为桥墩上伸上来的Y形支撑。

 

 

                     

 

回来查资料我发现,原来千禧桥也并不是那么“完美”的, 2000 6 10 日是大桥投入使用的第一天,据说共有九万多人参观了这座桥,桥上任何时候都有超过二千人,大桥出现了严重的横向摇晃,伦敦市民戏之为“Wobbly Bridge”(摇晃桥)。这座被寄予厚望、造价高达1820万英镑的人行桥,经过了两天严重的摇晃后,第三天被迫关闭。千禧桥的设计行人荷载是5000 人,从静力来说,它完全能够承受刚开通那两天的人群荷载。但这么重要的桥梁,为什么会出现这样的问题呢?在开通两天之后,设计者负责任地要求封桥,以找出原因和解决的办法。负责这座桥工程设计的Arup的工程师们开始了试验、分析与研究。人行桥在行人过桥时由于步伐一致,当步伐的频率与桥梁自振频率接近时,会引起共振现象危及桥梁的安全,已是一个常识,这种共振是竖向振动为主。然而,千禧桥出现的是行人过桥步伐是随机的,桥的振动以横向为主。他们在大学的实验室里进行了行人在摇晃的平台上行走的行为的观察。结果发现,人在行走时都会有横向摆动。当人行走在摇晃的平面上时,为保持身体平衡,我们会下意识地加大步伐,朝反方向摆动身体,这与人在船上时的行为一样。因此它的摇晃并不是共振的问题。而是人们过桥时为适应桥梁微小的横向摆动自然反应的结果。它与人数有关,存在着一个临界人数。当一跨上的人数少于156 人时,桥梁没有任何晃动,当人数比156 人多后,晃动就开始发生,并随着人数的增加而加大。当人数超过临界人数时,行人引起的横向摆动超过了桥梁的吸收能力导致桥梁有了可感的摆动,行人们为适应这种摆动调整身体与步伐,又加剧了这种摆动,以致摆动越来越大,直到人们行走困难扶住栏杆为止。找出原因后,他们花了四个月进行了加固设计与施工。安装了90个减震器,其中,37个为吸收振动的粘滞阻尼器,54个为重物阻尼器,用弹簧固定于桥上,以减小桥梁的竖向振动。在多花了500 万英磅后,于封桥20 个月后的2002 2 22 日,伦敦千禧桥重新开放并屹立至今。

 

                   

 

 

由这个千禧桥的故事,我体会到了,作为一个优秀的工程师,既要有完成设计的创新能力和魄力,同时也要做好创新过程中考虑不周、出现失误、产生设计瑕疵的心理准备,并勇于承担这所带来的后果,要用更完善的设计来加以弥补。