好消息！
近日，
2019世界結構大獎獲獎名單揭曉，
同濟大學土木工程學院張其林教授
主持設計並監造完成的
世界首例無背索斜拉弧形玻璃橋
——潭溪山高空玻璃橋
獲「行人橋梁獎」。
潭溪山風景區
位於山東淄博市，
該風景區是
國家AAAA級旅遊區、
國家森林公園、
國家水利風景區。
潭溪山頂部是一高約100米的
內凹形懸崖峭壁，
峭壁兩端突出山體相距100多米。
在這樣特殊的地形上
興建一座具有外凸形橋面板的
人行玻璃景觀橋，
可使橋面上的行人遠眺
能欣賞整個潭溪山的自然風景、
俯瞰則具有危險和刺激的懸空體驗！
同濟團隊做到了！
點讚！
歷時兩年建設，潭溪山高空玻璃橋於2017年盛夏時節建成，向遊客開放。建於潭溪山頂海拔700米的崖壁之上，橋面跨度117米、寬2.45米，外弧最大半徑90米，懸空高度101米，最大承載量3.5噸/平方米，總承載可達900噸，單次承重1萬人。它被譽為「齊魯空中走廊」，與山崖風格渾然一體。晴天時，藍天和白雲的倒影鋪滿玻璃橋面，有踏雲而行的快感；雲霧天氣，玻璃橋則在霧中若隱若現，宛如海市蜃樓。
張其林教授介紹，這樣一個橋面製作的時候，是在山背後製作的，拱也是靠在山背後製作的，橋面跟拱都在一個水平面上。然後施工的時候把橋面翻過來，翻了差不多100多度，橋面反過來之後再把大拱翻過來，就是旋轉施工法。所以這個施工方法到目前為止，應該還是首創的，而且非常經濟。多次的轉體，在這個過程中每一步要做得非常精細，這種施工方法在橋梁裡面應該是第一次。
結構體系
景觀橋為單側懸掛式拱梁體系，主拱中心曲線為拋物線，跨度109m，高25m，拱平面與水平面夾角60度，拱截面φ2000×30，拱腳處放大為φ2000~4000×30長圓形；橋面截面為1m高鋼箱梁，箱型梁中心為圓弧，半徑為85m，矢高20m，橋面寬度2.4m，橋面梁與拱之間設15根φ45的PE索。
結構平面圖
結構立面圖
結構側視圖
橋面梁截面
創新性設計技術
設計方面要解決的難點之一是巖體的穩定性問題。設計中應用了三維雷射掃描定位技術，設置了6個掃描站點懸崖巖體全貌進行了掃描，通過點雲拼接、去噪處理，構建了崖體、橋墩及基礎的三維數值計算模型，通過數值計算與分析，確保了懸崖巖體的穩定性。
三維雷射掃描還同時解決了橋墩定位、樁基及樁體定位、橋面與支承拱架製作尺寸的精確性問題。
橋梁和巖體三維模型
設計方面要解決的難點之二是設計目標的可實現性問題。採用設計—製作—施工全過程一體化設計理念，在充分考慮預應力張拉、橋面和拱架安裝的可實施性及避免危險高空作業的目標下，進行結構的預應力初始狀態設計與計算。考慮斜拉索的初始預應力由拱架和橋面自重的相互作用產生，通過調整拉索原長及預應力值使得初始狀態下橋面中點起拱600mm左右，在人行荷載下，橋面不產生向下的撓度。這樣的設計理念，避免了在橋面上布置張拉工裝、進行危險的高空作業。
創新性施工技術和裝置
（1）平移和旋轉施工方案
景區運輸條件很差，橋面和拱架只能小段工廠製作、運輸到現場安裝。但現場場地狹小，採用自懸崖底部搭設腳手架或支撐柱的方案，或者懸崖底部拼接、整體提升的方案，代價極大、危險性較高。而一體化設計理念實現的條件是橋面和拱架需布置在一定的位置、連接斜拉索的兩端後由橋面和拱架的自重導入預應力。而只有將橋面和拱架放置在其夾角小於120度的位置上，才能連接無應力的長度為原長的斜拉索。綜合以上因素，採用旋轉橋面和拱架的安裝方法就自然形成。
因為施工現場場地狹小，拱架拼接時在懸崖頂部附近的臺階處搭設了支承胎架。橋面矢高小於拱架，因無場地同時搭設橋面的支承胎架，實際施工時是設置了滑移軌道、將橋面置於拱架上部拼接、然後將橋面整體平移至其位置後旋轉。
橋梁梁旋轉（1）
橋梁梁旋轉（2）
橋梁梁旋轉（3）
橋梁梁旋轉（4）
整體旋轉（1）
整體旋轉（2）
整體旋轉（3）
整體旋轉（4）
疊合拼裝、滑移、旋轉施工的現場施工照片
（2）臨時旋轉鉸接節點構造
橋面與拱架的拱腳設計均為剛接連接，為了實現旋轉施工，必須設置臨時的旋轉鉸接節點，旋轉到位後再固定和封裝節點。臨時鉸接節點採用簡單的銷軸連接方式，兩拱腳處銷軸位於拱腳連線上，銷軸節點必須滿足大角度旋轉的要求。
橋面臨時旋轉鉸接節點
拱架臨時旋轉鉸接節點
（3）拱推力主動平衡裝置
拱在水平位置拱腳無推力，而拱在旋轉過程中，拱腳會產生隨與地面夾角變化的推力。這一推力會使臨時旋轉節點上的鋼板抵緊而產生摩擦力，當摩擦力很大時會使拱無法旋轉。所以，必須設置抵抗拱腳推力的平衡裝置。當然可以設置連接兩個拱腳的拉索來被動地抵抗拱腳推力，但長度109m的水平索拉力事實上僅取決於垂度、基本為定值，無法平衡變化的拱腳推力。實際施工時，在平衡索的兩端各設置了一套張拉工裝，通過液壓千斤頂輸入相應的數值、產生相應的所需的平衡力，實現了拱腳水平力的主動平衡。千斤頂輸入數值根據施工過程的數值計算隨拱旋轉角度輸入。
橋面梁和主拱施工平衡索及其工裝
（4）搖擺柱子及爬升裝置
為拱的旋轉提供推力是旋轉施工實施的關鍵。在跨度的1/3處兩個位置各設置一根搖擺柱，搖擺柱的基礎為鉸接連接、可以360度旋轉。搖擺柱中設置爬升裝置，爬升裝置由一組液壓千斤頂和鋼套筒組成。鋼套筒在千斤頂推力下可以沿搖擺柱爬升、停止爬升後可予以定位。千斤頂頂升推力根據施工過程的數值計算隨拱旋轉角度輸入。
當橋面拱旋轉角度小於90度時，搖擺柱承受壓力。當橋面拱旋轉至90度附近時，搖擺柱軸力會產生由壓至拉的很大的變化，在設計搖擺柱基礎時必須考慮最大的拉壓力。
搖擺柱示意及其內力
運維全過程的控制與監測技術
運行過程中的舒適度是景觀人行橋必須考慮的問題。計算分析表明，譚溪山景觀人行橋的舒適度為CL4不可接受類別。工程中，設置了10個TMD，使橋梁舒適度達到了CL1最好類別。施工完成後、TMD安裝前後的人行現場實測證明了數值計算與分析的正確性。
TMD布置及現場實測照片
為了確保景觀人行橋在運行期特別是節假日高峰運行期的安全性，對人行橋建立了運營期全壽命健康監測系統。對每根索布置了EM索力傳感器，在橋面上布置了三個三向加速度儀。如果加速度值超過設定的門檻值，系統將自動向人行橋運行管理部門和負責人報警。
傳感器和健康監測系統
迄今，譚溪山景觀人行橋已經安全運營了兩年半。
景觀橋遠眺
世界首創！
結構工程專家們對這座橋的結構設計給予高度評價：「這座玻璃橋是結構成就建築之美，結構特別輕巧，從力學上說非常合理，是一種新的結構形式。」 「潭溪山無背索斜拉弧形玻璃橋，填補了中國景觀橋梁的一個空白。它的設計新穎獨特，結構穩定合理，工程難度大，尤其是採用的施工方法，更是前所未有、世界首創，體現了我國橋梁建設的最高水平。」
世界結構大獎（The Structural Awards） 由結構工程師協會（Institution of Structural Engineers）發起，對全球範圍內的基礎設施以及建築項目的結構設計進行表彰，挑選出卓越的兼具創意、美感、可持續性和價值的項目。50多年的歷史裡，包括雪梨歌劇院、法國巴黎蓬皮杜中心、英國威爾斯塞文橋等偉大的結構設計都曾經獲得相應的結構獎項。
世界結構大獎根據項目的結構特點而不是結構類型，設置了12個主要獎項：高聳或細長結構獎、大跨度結構獎、交通橋梁獎、行人橋梁獎、小型項目獎（建築成本低於300萬英鎊)、極端條件設計獎、傳承結構獎、改造/擴建項目獎、建造創新獎、結構技藝獎（建築物類）、結構技藝獎(非建築類）、可持續發展獎。此外，The Structural Awards 還設置最卓越工程獎，從上述的12個獲獎名單中選出。
部分圖片來源網絡
整理來源：同濟大學土木工程學院
原標題：《漫步雲端！同濟設計世界首例高空無背索斜拉弧形玻璃橋又獲大獎！》