解密成都五岔子大橋設計背後的故事:4萬塊鋼板構築的「奇蹟之環」

2020-12-08 四川新聞網

五岔子大橋設計團隊

俯瞰五岔子大橋 本報記者 呂甲 攝

　　最近，在成都新近落成的一座類似數學「莫比烏斯環」造型的「網紅橋」——五岔子大橋，吸引了廣大市民的目光。極具獨特造型的五岔子大橋自誕生之日起，就受到不少市民的喜愛，更成為國內橋梁界專家口中「異形人行景觀橋梁中設計難度最大的城市橋梁」。這座橋的誕生背後有什麼玄機奧秘？設計師們在設計此橋時又歷經了怎樣的波折？「難度最大」是如何一一被攻克破解的？7月12日，記者採訪該橋設計方——西南交通大學土木工程設計有限公司團隊，逐層撥開五岔子大橋設計過程中的種種謎團，解密大橋設計背後的故事。

　　通過全球方案徵集

　　莫比烏斯環的創意最終勝出

　　盛夏時節的府河沿岸，偶爾引來三兩隻白鷺齊飛共舞，水天相接、主體結構銀灰色的五岔子大橋，在夏日驕陽的照射下顯得格外耀眼。這座看似尋常橋梁的建成，是西南交大設計團隊員工們經歷了200多個晝夜奮戰的結果，它見證了他們9個多月來在設計工作中的汗水和艱辛。而在歷經了27個月的艱苦奮鬥後，藍圖終於在該橋梁建設者們的手中變成通途。

　　「五岔子大橋造型創意來自莫比烏斯環的無限之環概念設計，以此彰顯高新區的無限可能性和開放發展的廣闊胸懷。」西南交通大學土木工程設計有限公司一院院長鄭愛華深有感觸地向記者介紹道，「通過全球方案徵集，五岔子大橋最終採用了四川省建築設計研究院的設計概念，該公司主要負責五岔子大橋的概念方案深化、工程設計和施工期間的技術服務。而我方則最終成為該橋設計工作的第一執行單位。」

　　「五岔子大橋是空間多曲度的異形鋼結構橋梁，橋梁自始至終其寬度、高度、角度都在變化，結構非常的複雜，與常規橋梁不同的是這座橋是以結構服從於建築的理念進行設計。」鄭愛華說，因此，為了高度還原概念設計，就使得這座大橋的結構設計面臨著巨大的挑戰。

　　儘可能地描述每一個細節

　　施工圖超10倍於常規人行橋的圖紙量

　　「設計時用去10倍於常規人行橋的圖紙量、施工時用上4萬多塊形狀尺寸均不相同的鋼板……」鄭愛華告訴記者，該公司設計團隊採用了三維建模技術，將設計成果以綜合平面圖、立面圖、多點位剖面圖和對角度投影圖的方式對結構進行表達，儘可能地描述每一個細節，大大增加了設計人員的工作量，最終五岔子大橋施工圖以超10倍於常規人行橋的圖紙量完成。

　　能夠層層攻克設計上的關卡，背後少不了該設計團隊的攜手推動。五岔子大橋項目設計團隊共20人，當時接手項目時平均年齡不到28歲，是一支非常年輕非常有朝氣的團隊。在該公司四川省勘察設計大師謝尚英博士和總工程師李興林教授級高工的指導下，完成了這座不尋常的複雜結構橋梁設計。

　　「常規的橋梁結構是根據橋梁形式的受力特徵去進行結構設計，而五岔子大橋不是遵從於這個規則，需要依從於它的形態特徵去進行力學分析，需要根據它獨有的受力特徵去設計它的結構構造，這是一種新的橋梁設計模式。」談及設計該橋過程中遇到的困難，及攻克的過程時，該項目設計團隊成員李科對此印象深刻，「我們在設計中為在維持橋梁建築形態的前提下保證結構安全，用三維建模軟體結合結構計算軟體不斷嘗試和不斷修改結構的內部尺寸、板件位置、鋼板厚度，以求達到滿足設計規範要求的受力狀態。」設計團隊成員王美馨告訴記者，「這座橋是成都的建築師原創的概念，是成都的設計團隊完成的工程設計，是成都的施工團隊建設而成，相信這一座土生土長的大橋將成為咱們蓉城新的地標之一。」

　　每平方米荷載7個成年人

　　設置質量調諧阻尼器應對共振

　　「五岔子大橋的副橋像一個小劇場，以停駐休憩為主，所以我們在設計時就考慮了橋梁未來在滿負荷作用下的承載，荷載按照7個成年人每平方米來考慮的。」李科向記者介紹道，「為了便於大橋的管理，我們選擇了在設計方面少見的、在人行橋上使用了健康檢測技術，這項技術是在橋內部設置多個應變片，使橋梁的受力和變形數據能實時收集並通過網際網路遠程上傳至雲端數據中心，當結構內力和變形超過安全的設定值時，系統會發出警示，提醒管理人員進行檢查，使得橋梁管維工作更加智能高效。」

　　同時，考慮副橋作為人們新的休憩娛樂所在，可能會發生一些同節奏的多人運動（如跳壩壩舞），可能引起橋梁的共振，使人們在使用時感到不舒適，該團隊設計時在主副橋均設置了質量調諧阻尼器，「它的作用是當可能發生共振時，阻尼器進行反向作用，打亂頻率，使得橋梁始終保持在一種較為舒適的使用狀態。」李科告訴記者。

　　本報記者 王李科 文/圖

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