穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計研究總院，北京市 100082）

1 概述

為了學(xué)習(xí)和借鑒英國在城市橋梁建設(shè)的相關(guān)情況和成熟經(jīng)驗，前幾年筆者曾赴英國對倫敦、諾丁漢、考文垂和利茲等城市進行專題城市橋梁建設(shè)考察，并與英國的同行們進行了交流，了解了英國在城市橋梁設(shè)計、建設(shè)和管理方面的相關(guān)情況，對其城市橋梁建設(shè)的總體印象有了全面的了解。

英國全稱為大不列顛及北愛爾蘭聯(lián)合王國，位于歐洲西部、大西洋的不列顛群島上。面積244 100 km2，海岸線總長11 450 km。其人口為5 955萬，居民80%以上是英格蘭人，其次是蘇格蘭人、威爾士人、愛爾蘭人。居民多信奉基督教新教，英語為國語。公元7世紀(jì)英國開始形成封建制度。829年英格蘭統(tǒng)一，史稱“盎格魯·撒克遜時代”。1649年成為共和國。1668年確定君主立憲制。

英國全境由大不列顛島 (包括英格蘭、蘇格蘭、威爾士三部分)、愛爾蘭島東北部及附近許多小島組成。隔北海和多佛爾、英吉利海峽與歐洲大陸相望。大不列顛島東南部為平原，泰晤士河?xùn)|流經(jīng)平原入北海；西部和北部為中等山地和丘陵。北愛爾蘭為熔巖高原。主要河流有塞文河、泰晤士河等。屬海洋性溫帶闊葉林氣候，多雨霧。煤、鐵儲量均居世界的前列，石油、天然氣較豐富，其它礦物貧乏。森林面積占全國面積9%，沿海魚產(chǎn)十分豐富。

作為世界上發(fā)達的資本主義國家，英國現(xiàn)今保留著傳統(tǒng)的建筑風(fēng)格，并在城市橋梁建設(shè)上留下傳世之作（如古老的倫敦塔橋）。隨著時代的發(fā)展，又修建了現(xiàn)代化的千禧橋和恒伯跨海大橋，值得我國橋梁工作者去學(xué)習(xí)和借鑒。

2 英國城市橋梁發(fā)展沿革

據(jù)考證，古代在橋梁建造上世界公認最有造詣的是古羅馬人和中國人。歐洲的古代橋梁在公元17世紀(jì)以前，其建造的材料大都采用石材和木材，按建橋材料分為石橋和木橋。公元前18年，古羅馬人在法國南部的尼姆(與西班牙接壤)附近，修建了著名的龐度水管橋。該橋長270m，最大跨度24.4 m，上層為輸水槽，中層供行人通過，下層一側(cè)于1743年擴建加寬，實現(xiàn)了通行馬車的功能，這座古老的的橋梁至今被人們所稱頌，見圖1。

圖1 修建于公元1世紀(jì)的法國龐度水管橋

1591年羅馬人又在威尼斯了當(dāng)時世界上最長的低拱橋——里阿爾托（Rialto）大橋，這也是歐洲文藝復(fù)興時期建造的橋梁,由于地基松軟，其基礎(chǔ)建立在1萬根的木樁上。該橋采用大理石裝飾，其線條舒暢，雕鑿精美，橋上還建造了24個門面的店鋪，充分反映了當(dāng)時橋梁建筑技術(shù)和建筑藝術(shù)的水平，見圖2。

英國在公元1176年～1209年建成的泰晤士河橋為19孔、跨徑為7m的石尖拱橋。這也是歐洲現(xiàn)存的少數(shù)古代石橋。隨著英國工業(yè)革命的發(fā)展，其城市橋梁建設(shè)亦伴隨著生產(chǎn)力的進步和發(fā)展取得了革命性突破。

圖2 修建于1591年的意大利里阿爾托大橋

例如，1779年興建的英國科爾布魯克代爾的桁架拱鐵橋系世界上第一座鐵橋，見圖3。

圖3 修建于1779年的英國科爾布魯克代爾橋（鐵橋）

例如，1805年，英國人托馬斯·泰爾福特在威爾士以鐵做材料興建了一座Y型水管橋，它的功能是專供輸送運河的河水，見圖4。

圖4 修建于1805年的英國威爾士橋（Y型水管橋）

又如，1825年在英國威爾士建造的曼奈海峽大橋，系世界上最初采用鐵鏈制作纜索的吊橋，其跨距為172m，見圖5。

又譬如，1850年，英國人羅伯特·史蒂芬森在威爾士建造了世界上第一座采用鋼管修建的不列顛大橋，這也是世界上較早采用箱型截面梁制作的橋梁，其局部壓曲和裝配被嚴(yán)格判定，并隨著設(shè)計進展得以解決，該橋主跨跨距為140 m，見圖6。

圖5 修建于1805年的英國威爾士橋

圖6 修建于1850年的英國不列顛大橋

英國是最早修建大跨徑懸索橋的國家之一。1864年為跨越寬1 214m的埃文（Avon）峽谷修建了克里夫頓懸索橋，該橋采用鐵鏈做纜索，其主跨為214 m，通行人流和馬車，后來作為四車道的橋梁一直使用至今。當(dāng)時用作主纜的鐵鏈的強度和密度之比，只有現(xiàn)代高強鋼絲的1/5，說明該大跨徑橋梁的設(shè)計技術(shù)和采用的材料是十分先進的，見圖7。

圖7 修建于1864年的英國克里夫頓懸索橋

綜上所述，英國在世界城市橋梁的發(fā)展史上占有十分重要的地位。

3 倫敦古老的城市橋梁

英國的首都倫敦座落于英格蘭東南部，位于泰晤士河下游兩岸，距河口88 km，是英國政治、經(jīng)濟、文化中心。由倫敦城(亦稱金融城)及周圍32個市組成，面積1 650 km2，人口700萬。幾百年來，英國人在倫敦的泰晤士河上修建了28座各式各樣的橋梁。

倫敦泰晤士河上的倫敦塔橋（Tower Bridge），位于倫敦塔附近，這座大橋歷史上歷經(jīng)數(shù)次重建，它是泰晤士河上28座橋梁中最下游的一座橋，是聞名于世的一座橋梁。該橋連接著南沃克自治市高街和倫敦市的威廉王大街，歷史上被稱為倫敦的正門。最初的老倫敦橋由科爾徹奇的彼得于1176年～1209年負責(zé)建造的，以代替羅馬晚期和中世紀(jì)早期先后建造的木橋。它的19孔橋拱跨度不同，架在大小不同的橋墩上，由于橋孔太窄，漲潮時河水往往形成一道道急流。最大的橋拱跨度為10 m多，最窄的為4 m多。在河中心的最大橋墩上還建有一座小教堂。橋梁竣工后3年，因火災(zāi)嚴(yán)重損壞，以后又發(fā)生多次災(zāi)難性事故。盡管如此，老倫敦橋一直是幾個世紀(jì)居民區(qū)和商業(yè)區(qū)的交通紐帶，且是倫敦泰晤士河上唯一的渡橋。19世紀(jì)20年代，英國人將舊橋拆除，改建新的倫敦橋，并由倫尼設(shè)計。當(dāng)時確立的一個設(shè)計原則是：新的橋梁必須融入周圍的環(huán)境。經(jīng)過8年的施工，于1894年竣工通行。橋身由4座塔形建筑聯(lián)接，新橋共有5個拱橋，其中位于河中間兩座主橋墩之間的拱跨度最大，達76m。兩座主橋基分別高出水面43 m，而橋基上又建有兩座花崗石和鋼鐵結(jié)構(gòu)的方形5層高塔，兩座方塔上再建4座白色大理石尖閣和5座小尖塔，望去仿佛兩頂皇冠。兩座主塔各高65m。橋梁分上、下兩層，上面一層起支撐雙塔的作用，且為固定的人行橋，其橋面為兩條寬闊的懸空人行道，兩旁裝有玻璃窗，行人登橋可欣賞泰晤士河景色。下層為活動橋，即橋面可以開啟，平時橋面通行車輛。當(dāng)鋼桁拱橋開啟時可通行萬噸級的船只。每當(dāng)巨輪通過時，隨著高塔內(nèi)機器的轉(zhuǎn)動，中間的橋面便一分為二，慢慢向上掀起，船只通行之后，又徐徐落下，恢復(fù)通行。兩塊活動的橋面，各重1 000 t。人們都稱贊到：倫敦塔橋是英國首都的一大勝景，游人可登橋觀看附近古城塔群景色，也可參觀設(shè)在主塔內(nèi)部的博物館和展覽廳。作為244 m長（中部為61 m）的開啟橋，橋的中部分為兩扇，為使該橋鋼桁拱橋的每扇橋體豎起83°讓河流上的船舶通過，其在建橋后的100多年來一直沿用古老的蒸氣機將水從水庫泵入液壓裝置，后改為電動機來升降，如今它仍是倫敦塔橋的歷史見證和獨特體現(xiàn)，見圖8。

圖8 著名的倫敦塔橋

倫敦泰晤士河上的另一座橋梁——倫敦橋（London Bridge），亦是橫跨泰晤士河的橋梁之一。它將倫敦城區(qū)和南華克（Southwark）地區(qū)連為一，倫敦Cannon大街地鐵橋位于它的東側(cè)，著名的倫敦塔橋位于它西面。倫敦橋所在的地方近2000年來一直在修建不同的橋梁。第一座在該橋橋址處跨越泰晤士河的橋是座木橋，由羅馬人在公元50年左右修建的。由于該橋所處的位置為河流相對狹窄和水深湍急處，既可以架橋，又方便海船進入。當(dāng)羅馬人撤離英國之后，這座橋梁逐漸失修，曾于1014年重新修建。1014年，英國國王Ethelred為抵抗入侵的丹麥人Svein Haraldsson時曾下令燒毀這座橋梁。現(xiàn)在展現(xiàn)在人們面前的是英國人于19世紀(jì)修建的鋼桁拱橋，每個橋墩的頂部均設(shè)有高出橋面的雕塑柱；其鋼桁拱橋設(shè)計的線條流暢，造型優(yōu)美；其橋墩為尖形狀既便于經(jīng)受水流的沖擊，又有利于船舶撞擊。該橋確為城市橋梁的上乘之作，見圖9。

圖9 倫敦泰晤士河上的古老橋梁——倫敦橋

倫敦泰晤士河上的其它26座城市橋梁均造型各異，結(jié)構(gòu)異同。在考察中發(fā)現(xiàn)，倫敦泰晤士河上的架設(shè)的20多座大橋體現(xiàn)出英國鮮明的特色，其古樸的鋼拱橋、鋼架拱橋與倫敦市區(qū)的城堡、建筑有機地融為一體，當(dāng)你站在每一座橋上，既可盡收泰晤士河的美景，又可感悟歐洲最美麗的環(huán)境，使人流連忘返。

4 英國現(xiàn)代城市橋梁

在考察中發(fā)現(xiàn)英國許多城市的河流都不太寬闊，如倫敦的泰唔士河等。因此無特大跨徑的橋梁（如單跨大于200m以上）。但這些河流上橋梁的結(jié)構(gòu)形式多種多樣，給人留下較深的印象。

特別值得一提的是，近20年來，英國也興建了一批現(xiàn)代橋梁。從橋梁建設(shè)水平上看，反映了當(dāng)代橋梁建設(shè)的最新成果和發(fā)展趨勢。如泰晤士河上的千禧橋，其造型優(yōu)美，別致，給人留下深刻的印象。這座千禧步行橋，是英國人為迎接21世紀(jì)的到來而修建的，也是第一座橫跨泰晤士河的橋梁，該橋全長320m，耗資1820萬英鎊。這座橋梁雖屬懸索橋，但其懸梁的設(shè)計卻與一般的懸索橋不同，它不是向常規(guī)懸索橋由上而下拉出數(shù)十根鋼索支撐著，其支撐的鋼索與橋身平行。由于建橋處的泰唔士河的河水比較淺，其橋墩設(shè)在河中離開堤岸較遠的地方，其橋體也設(shè)計成能分成跨度相近的幾部分。該橋的懸鏈向內(nèi)傾斜，傾斜角度異常的陡。其懸鏈經(jīng)由結(jié)實的橫撐連接，為該橋細薄的橋面板提供側(cè)向支撐。而且其欄桿的設(shè)計上也體現(xiàn)著通透和質(zhì)感。千僖橋建成三天后由于橋身晃動幅度過大而關(guān)閉。20個月后，經(jīng)采取技術(shù)加固措施后重新開放，大橋也不再晃動。千僖橋的建成對于我們橋梁設(shè)計者會有相關(guān)的啟示：在新穎橋型的設(shè)計上，一是要滿足結(jié)構(gòu)安全的要求，留有安全儲備，二是要結(jié)構(gòu)上具有足夠的剛度，滿足使用上變形的要求；三是要在造型上具有創(chuàng)新性，與周圍建筑景觀協(xié)調(diào)一致，總體布置上舒展大方。如今千僖橋已成為泰晤士河畔最亮眼的景點，見圖10、圖 11。

圖10 修建于2000年的倫敦千僖橋

在考察期間，有意關(guān)注了英國的城市立交橋梁建設(shè)。他們在城市立交橋梁的設(shè)計上首先滿足文物（古跡）的保護要求，然后才是交通功能的要求。城市橋梁在結(jié)構(gòu)選型上采用的形式一般為：鋼結(jié)構(gòu)，也有的是預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)或混合結(jié)構(gòu)（主梁為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，橋面板為鋼結(jié)構(gòu)）。不僅其主體結(jié)構(gòu)滿足結(jié)構(gòu)受力要求，其橋梁附屬設(shè)施也十分齊全。如橋端接縫十分平整，無顛跛感。橋面排水設(shè)施也十分齊備。不少新建的橋梁，其主梁與橋墩采用固結(jié)設(shè)計，大大增強了橋梁的安全性和耐久性。這些城市橋梁的防撞墩（道牙）采用英國規(guī)范嚴(yán)格設(shè)計，確保橋梁運行的安全，見圖12～圖16。

圖11 修建于2000年的倫敦千僖橋

圖12 英國倫敦跨線橋（鋼板梁結(jié)構(gòu)）

圖13 英國倫敦跨線橋（鋼板梁結(jié)構(gòu)—仰視）

在考察期間，還觀察了沿途的人行天橋。高速公路的人行天橋一般其結(jié)構(gòu)型式較簡單（簡支梁結(jié)構(gòu)），但天橋的位置十分合理，便于行人通過。城市道路上的人行天橋的結(jié)構(gòu)型式多種多樣，并十分重視天橋的外裝修。在機場和城市繁華地段的天橋均設(shè)置自動扶梯，并安裝了防雨罩、棚。這些方面對今后的設(shè)計有很好的借鑒作用，見圖17。

圖14 英國某城市立交橋梁

圖15 英國某城市跨線橋

圖16 英國某城市平行于鐵路線的高架橋梁

圖17 英國某一火車站的人行天橋

近年來，英國在新穎的橋型方面進行了許多大膽的嘗試。譬如，為解決位于英國萊斯特Soar河的行人過河問題，由RIBA（英國建筑家協(xié)會）組織了一個設(shè)計競賽，其功能為可以承受徒步以及自行車通過Soar河的橋梁，最終由巴黎的Explorations與英國Buro Happold獲得獎項并合作設(shè)計，其造型新穎別致，纖細的橋型與周圍的景色融為一體，令人耳目一新。這座人行橋預(yù)計在2010年建造，見圖18～圖20。

圖18 英國萊斯特Soar河新穎橋梁（正立面效果圖）

圖19 英國萊斯特Soar河新穎橋梁（側(cè)立面效果圖）

圖20 英國萊斯特Soar河新穎橋梁（橫斷面）

又如，位于英國西部帕丁頓由Thomas Heatherwick設(shè)計的環(huán)形可收縮移動橋梁(Rolling Bridge)，系英國現(xiàn)代化橋梁的杰出代表作。該橋為可伸展可收縮的8段組合結(jié)構(gòu)，其功能奇特和實用。當(dāng)橋梁展開時會讓人暫時忘掉它的神奇設(shè)計，可供行人通過；但當(dāng)其收縮起來，卻可以讓小船順利通過下面的水道，堪稱一絕。該橋既構(gòu)思巧妙，造型新穎別致；又反映了極高的現(xiàn)代橋梁建造工藝水平，見圖21～圖 24。

圖21 英國某環(huán)形可伸縮移動橋梁（照片1）

圖22 英國某環(huán)形可伸縮移動橋梁（照片2）

圖23 英國某環(huán)形可伸縮移動橋梁（照片3）

圖24 英國某環(huán)形可伸縮移動橋梁（照片4）

與之相比較，我國在以往的城市橋梁建設(shè)中曾出現(xiàn)兩種偏向值得關(guān)注：一是一段時間的城市橋梁過分追求輕巧美觀，但安全性和耐久性頗顯考慮不周；二是在一些鐵路橋及部分城市和公路橋梁設(shè)計上，橋型顯得十分粗笨，與周圍建筑景觀和城市環(huán)境不協(xié)調(diào)。這兩方面都需要我們認真總結(jié)，借鑒國外的有益經(jīng)驗，改進我們的橋梁設(shè)計。

5 英國現(xiàn)代大跨徑城市橋梁

英國在修建現(xiàn)代大跨徑城市橋梁方面亦走在世界的前列。下面通過介紹修建在英國塞文河上的兩座大橋，可以了解英國在現(xiàn)代大跨徑城市橋梁建設(shè)的總體技術(shù)發(fā)展水平。

圖25為造型獨特的塞文第一大橋（懸索橋），修建于1966年。該大橋橫跨在塞文河兩岸上，將蘇格蘭和威爾士連接在一起。大橋主跨988 m。該橋選用了流線型扁平鋼箱梁，由于薄橋面板降低了傳到橋塔上的風(fēng)荷載，橋塔本身也變得比以往更為輕巧，既增強了橋梁抗風(fēng)性能和抗扭剛度，還大大節(jié)約了用鋼量，且維護更加方便。這座大橋的修建不僅解決了從英格蘭到高爾半島的交通通道問題，對南威爾士的旅游業(yè)及整個經(jīng)濟都產(chǎn)生了重要的影響，而且其流線型扁平鋼箱梁設(shè)計手法也被世界各地廣泛推廣和利用。這座橋梁建造上也反映了英國人在特大現(xiàn)代懸索橋的設(shè)計、試驗、監(jiān)控和施工等關(guān)鍵技術(shù)均達到了世界先進水平。

圖25 修建于1966年英國塞文第一大橋（懸索橋）

斜拉橋（又稱斜張橋）是一種年輕而發(fā)展速度最快的橋型。1824年英國人在塞納河上修建了第一座以鐵鏈做拉索的斜拉橋，跨度為78m，隨后在第二年由于通過游行列隊時倒塌。英國人在進入20世紀(jì)后，在斜拉橋的設(shè)計上注重解決橋塔過高和斜索過長等技術(shù)難題，于1990年修建了達特福德橋，其跨度為459m，橋?qū)?9m，鋼箱梁梁高2m，系一座公路斜拉橋。圖26為世界著名的塞文第二大橋（斜拉橋）。該橋修建于1995年，其索形為雙面扇形，跨徑布置為：99m+99m+456m+99m+99m，橋面寬34.60 m，組合梁的梁高3.00m，橋面以上塔高為101.00 m。這座斜拉橋造型優(yōu)美，結(jié)構(gòu)設(shè)計先進。

圖26 修建于1968年英國塞文第二大橋（斜張橋）

1981年修建的英國恒伯爾大橋是一座鋼箱梁懸索橋，其跨徑為530 m+1410 m+530 m，這也是世界上具有標(biāo)志意義的著名懸索橋，也反映了英國現(xiàn)代橋梁的建設(shè)水平，見圖27。

在各種橋型的建設(shè)發(fā)展上，英國人也在世界橋梁史上占有重要的地位。例如在大型桁架橋的建設(shè)上，英國在1890年就建造了跨度為521m的福斯桁架橋（Firth of Forth），這也是世界上最早采用平爐鋼建造的橋梁，墩頂梁高115 m。在大跨度懸索橋的建設(shè)上，英國于1964年就建造了跨度為1 006 m的福斯公路（Firth Road）懸索橋，其跨徑布置為：408.4 m+1 005.8 m+408.4 m，其錨錠形式為隧道式，索塔高度為150.1 m，加勁梁橋面系的形式為簡支梁。

圖27 修建于1981年英國恒伯爾大橋（懸索橋）

6 結(jié)語

綜上所述，本文通過對英國城市橋梁發(fā)展歷史沿革的較系統(tǒng)回顧，對倫敦古老的城市橋梁的重點介紹、以及對英國現(xiàn)代城市橋梁和現(xiàn)代大跨徑城市橋梁的綜合介紹，力求使讀者了解英國人在城市橋梁建設(shè)和設(shè)計的總體水平。筆者相信，他山之石會對我國城市橋梁建設(shè)者和同行們提供相關(guān)的啟示，有很多值得我們學(xué)習(xí)和借鑒的東西。讓我們攜起手來，汲取人類所創(chuàng)造的一切文明財富，進一步推動我國城市橋梁建設(shè)的健康發(fā)展，促進祖國現(xiàn)代化建設(shè)的進程。

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