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在“亚东桥话35”中，讨论了古代浮桥以及浮桥的基本特点。接下来，看看现代永久性浮桥、军用浮桥以及今后浮桥的发展趋势。  现代永久性浮桥  实际工程中，永久性浮桥的数量十分有限。 是否建造永久性浮桥，取决于桥位处的自然环境。第一是水深及其水域宽度。若水深过深（例如，超过60m）且深水水域过宽，建造深水基础的技术难度和费用就会明显加大。第二是地基条件。若水下软土地层过于深厚，从技术和经济角度看，也不适于建造固定式桥梁。第三是对环保、景观等因素的考虑。例如，西雅图的华盛顿湖，最大水深60m以上，需要建桥处的水面宽度超过2000m，软土层厚45-60m。于是，湖上建成的三座桥均采用了永久性浮桥。 建造现代永久性浮桥的材料，通常是钢和混凝土。由于浮体位于水中，采用混凝土可能更为合适，这不仅有利于结构耐蚀，也有利于抑制浮桥因交通荷载、风浪引起的冲击和波动。浮体之上的桥跨结构，可选择钢或混凝土或两者。 永久性浮桥的浮体结构，多为多室的混凝土密封浮箱或浮筒。沿桥纵向，浮体既可连续布置，也可分开布置。对连续式浮体，桥面可直接布置在浮箱顶板上，也可配合线形设计，在浮箱顶板上再建立柱、梁和桥面。为保证浮体的定位及稳定性，需要设置水下锚定装置（爪锚、重力锚、系缆等）。 浮桥需与两岸的固定式桥台或固定式桥跨结构可靠相接。这是永久性浮桥的关键构造，要求接头处既可满足浮桥的多向变位，又可承受由车辆、强风、波流、温度变化、水位变化等产生的作用。 永久性浮桥的结构力学分析，因牵涉到流体-浮体耦合运动，设计上比固定式桥梁更趋复杂。对位于峡湾处的浮桥，尤为如此。设计所需考虑的各种作用，除了常规的结构自重、车辆、施工荷载、温度作用等外，还需考虑水压、浮箱配重、水位变化、强风、波浪、冰凌、层状流、水生附着物、混凝土吸水率等。偶然荷载包括：地震、船撞、锚定装置失效、滑坡造成的波浪等。 永久性浮桥的工程描述指标，主要是长度。对浮体分置的浮桥，跨度（两浮体之间的距离）也是一个指标。全世界长度排名前10的永久性浮桥信息（不完全统计），见下表。 世界十大浮桥一览表 限于篇幅，下面仅简要介绍美国的长青点（Evergreen Point）桥和挪威的诺德霍德兰（Nordhordland）桥。 图1所示为运营中的旧长青点浮桥和未开通前的新桥，图2为新桥的结构布置示意。旧桥（照片中靠前者）建成于1963年，长2310m，2016年关闭拆除。新桥长2350m，桥宽34.5-39.4m，设双向6车道和一条自行车及步行道，两端设通航孔，使用寿命75年。这桥（还包括华盛顿湖中的Homer M. Hadley纪念桥）正在考虑在浮桥上增加两条城市轻轨线。一旦建成，当是世界首创。 图1 西雅图新、旧长青点浮桥 新桥的构造特征主要表现为：（1）在混凝土浮箱上再设置梁柱结构，把桥面抬得更高（桥面高出水面至少6m），如此一来可让过桥者免受风暴来临时的浪花飞溅之苦，二来可方便人员进入浮箱内检查维修。（2）设置了三类浮箱，即连续布置的纵向浮箱（21个）、离散布置的稳固浮箱（44个，通过后张预应力与纵向浮箱相连）和两端的横向浮箱（2个）。最大的纵向浮箱长109.7m，宽22.9m，高8.5m，砾石配重后的吃水深度6.4m，浮力接近1万吨。（3）为确保浮桥稳定安全（这桥可承受的百年一遇持续风速143km/h，浪高1.83m），除浮箱构造外，还设置了50根横向锚索和8根纵向锚索。 图2 西雅图新长青点浮桥结构布置 图3为挪威的诺德霍德兰桥。这桥是由一座提供通航的独塔斜拉桥和一座浮桥连接组成，全长1614m，桥宽10m，跨越挪威的一处峡湾，1994年开通。斜拉桥为高强轻骨料混凝土结构，长368m，主跨172m，通过一段置于浮桥之上的、坡度大于5%的坡道与浮桥相接。浮桥长1246m，置于半径1700m的圆曲线上，由10个高强轻骨料混凝土圆端型浮筒（长/宽/高尺寸：42.0/20.5/7.38m）和跨长113.25m的钢箱梁组成。 图3 挪威诺德霍德兰桥 军用浮桥 自古至今，几乎每一次战争中都可看见浮桥的身影。这是因为浮桥构造简单、装拆便捷的特点正好适应战时桥梁的临时性特征。不过，尽管都为浮桥，民用临时性浮桥与现代化军用舟桥之间仍存在明显区别。 较为传统的军用浮桥，是以军用舟（或特制浮箱）为浮体，设置锚索将其固定于河床，上置制式钢梁（板梁或桁梁）并形成桥面。笔者以为，这样的浮桥，除材料及构造不同外，建造思路与常规临时性浮桥者没有本质区别。这类浮桥所用器材（舟、浮箱等）的尺寸较大，陆地运输不便，架桥的准备时间较长，难以适应战时快速部署，但好处是可以架设承载能力很大的浮桥，接通河上中断的公路或铁路线路。例如，2017年俄军在叶尼塞河上架设了一座长约460m的公铁两用浮桥，见图4。 图4 俄罗斯公铁两用浮桥 现代化的军用舟桥，多由高强轻质的钢结构制式器材和军用舟（还可包括两栖车）组成，其由车辆载运，讲究机动性能、装拆速度、承载能力和抗损毁能力，也非常注重“舟”与“桥”的灵活运用。 军用舟桥的类型较多，从构造上区分，大体上可分为以下两大类。 第一大类是带式舟桥。这类舟桥的设备包括：专用运输车、河中桥节（沿桥纵向的单元浮体）和岸边桥节（便于车辆上下浮桥）。为便于车辆运输，将各桥节横向再分片（四片），片与片之间铰接，折叠后由专用车辆运输，卸至水中可自行展开。将各桥节纵向销接或扣接，就形成长短不一的浮运平台（类似于筏子，可载运坦克等）或一座浮桥。另外，带动力的军用舟也由专用车辆运输装卸，其既可在浮桥下游一侧起到定位作用（可取代锚缆），也可为浮运平台提供动力。参见图5。 图5 带式舟桥（IRB型）示意 第二大类是自行舟桥。这类舟桥的设备就是两栖桥接车（bridging vehicles）。车上配有一体化设计的浮箱（或充气浮筒）及相关吊装、搭接器材，在陆地展开浮体后车辆下水，即成为自带动力的“舟”。将若干“舟”相连，就可形成浮运平台或浮桥。参见图6。
图6 自行舟桥（M3型）示意  浮桥的发展 桥梁工程的发展，早就让浮桥退出了主流行列。即便如此，在某些特定的桥位处，浮桥仍有一定的竞争力甚至成为唯一选择；在军事领域，各类军用舟桥的发展仍方兴未艾；在建筑和艺术领域，浮桥也可为社会生活增添色彩。 近年来挪威开始尝试的水下悬浮管桥（Submerged Floating Tube Bridge, SFTB，也叫水下悬浮隧道），可以认为是浮桥的一种特殊形式。 2016年9月，挪威公共道路局（NPRA）牵头开展的比约纳峡湾（Bjørnafjorden）悬索桥方案完成了第二阶段的研究工作。如图7所示，因该峡湾过于宽深，方案拟借鉴近海石油行业的浮动结构技术，将一种垂直固定的浮动结构，即张力腿平台（Tension-leg platform），与悬索桥结合起来，从而形成采用浮式基础的多跨悬索桥，跨越宽约5km、深约500m的峡湾。这桥一旦建成，有望对人类建造深水大跨桥梁提供一种全新的方式。
图7 挪威比约纳峡湾浮式基础多跨悬索桥方案 第二阶段的研究重点包括：技术可行性，结构系统稳定性，使用性能，总体风险，意外撞击，主要结构构件的试设计，运营和维护，施工原则，材料估算等。总的结论是：建议方案适于比约纳峡湾的环境条件；对船舶撞击的安全裕度大；采用已有建造技术可在期望时间内建成；维护成本可控。 近年来，随着材料科技的发展，出现了各型水上浮式平台，包括：用于水上交通的码头和人行浮桥，用于亲水性的观光休闲娱乐平台，用于生产的水产养殖平台等。 水上浮式平台的主要组成单元，是由高密度聚乙烯材料制成的浮体（多为尺寸有限的立方块）。各浮体采用同质销钉或扣件相互连接，所形成的平台则借助钢桩或水下锚碇定位。这样的浮式平台，具备稳定性、耐蚀性、环保性和新颖性，大大拓展了传统浮桥的应用范围。 2016年，保加利亚艺术家赫里斯托在意大利伊塞奥湖上创作了一座浮式平台（图8），其由一块水面休闲观光码头和总长约3km、宽16m的人行浮桥组成。平台由22万个高密度聚乙烯浮体组成，上铺金黄色织物，成为一件颇受大众欢迎的艺术作品。在为期16天的免费展览之后，平台被全部拆除回收。
图8 赫里斯托创作的浮式平台 2017年10月，世界上规模最大的、位于贵州罗甸的水上漂浮乐园向公众开放（图9）。这座平台的使用面积达到10万平方米，人行走道全长5.1km，宽8m，由20余万个浮体构成。平台区域内配备了游泳池、游乐设备、表演舞台、建筑物等，整体造型如同一只色彩绚丽、振翅飞舞的蝴蝶，鸟瞰效果十分壮观。
图9 贵州罗甸水上漂浮乐园 （全文完） （作者注：本文参考了诸多文献资料，不一一列出，在此一并致谢）
原创文章 鼓励转发 反对抄袭 学术观点 欢迎交流 敬请指正 作者李亚东：博士，教授，博士生导师。兼任中国钢结构协会桥梁钢结构协会副理事长，中国铁道学会工程分会桥梁专业委员会副主任，《桥梁》杂志社副主任委员。 |
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