穆祥純

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京市 100082）

0 引言

以色列（State of Israel），地處地中海東南方向，北靠黎巴嫩，東瀕敘利亞和約旦，西南邊是埃及。1948年宣布獨(dú)立，2014年1月人口813萬，其中猶太人611萬，是世界上唯一以猶太人為主體民族的國家。

以色列工業(yè)化程度較高，總體經(jīng)濟(jì)實(shí)力較強(qiáng)。以色列的科學(xué)家在遺傳學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、光學(xué)、工程學(xué)及其他技術(shù)產(chǎn)業(yè)上的貢獻(xiàn)都十分杰出。自建國以來，以色列一直致力于科學(xué)和工程學(xué)的研究，其在城市橋梁的工業(yè)化發(fā)展水平上亦走在世界的前列。

1 以色列現(xiàn)代城市橋梁擷英

以色列城市橋梁的建設(shè)充分反映和體現(xiàn)了其工業(yè)化發(fā)展水平的新趨勢。下面通過以色列城市橋梁擷英，來彰顯其城市橋梁建設(shè)的精華之處。

1.1 謝赫扎耶德大橋

謝赫扎耶德大橋是一座位于以色列南部城市貝爾謝巴的步行鋼橋，連接高科技園區(qū)、Ben-Gurion大學(xué)以及Beer-ShevaTzafon火車站，由普利茲克建筑獎(jiǎng)得主扎哈哈迪德設(shè)計(jì)，被稱為“迄今為止史上最復(fù)雜的橋梁”。該橋于2016年6月12日正式投入使用。

謝赫扎耶德大橋全長842 m，主橋長210 m，橋面到河床64 m，橫跨在城市軌道交通站點(diǎn)之上。這座橋梁的奇妙之處在于巨大的橋體僅通過3個(gè)V型鋼柱支撐。這種極簡的支撐體系之所以可行，得益于橋體魚眼式的雙曲線結(jié)構(gòu)造型，它可以通過抵抗水平應(yīng)力來增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，同時(shí)也為穿行其中的行人帶來動(dòng)態(tài)和變化的行走體驗(yàn)。

這座鋼橋建成后，成為當(dāng)?shù)氐囊粋€(gè)著名景點(diǎn)和地標(biāo)性建筑。其設(shè)計(jì)融合了超過200種不同鋼梁的橫截面，從而形成獨(dú)特的集合形態(tài)——四跨鋼拱形結(jié)構(gòu)。橋體呈現(xiàn)著彎曲和扭曲，分別形成110 m和70 m的兩個(gè)大開口，將橋面從對(duì)稱的鋼鐵拱架上“落空”，宛若波浪般的流動(dòng)剪影，又恰似一個(gè)充滿理性的正弦曲線在空中舞動(dòng)，造型新穎別致。

這個(gè)獨(dú)特的設(shè)計(jì)令人贊嘆不已。這種高超的橋梁設(shè)計(jì)水平和先進(jìn)的造橋技能，正是以色列工業(yè)化發(fā)展水平在城市橋梁建設(shè)中的成功展現(xiàn)。圖1為謝赫扎耶德大橋的拱形結(jié)構(gòu)。

圖1 謝赫扎耶德大橋的拱形結(jié)構(gòu)

1.2 科爾德斯大橋

科爾德斯大橋位于以色列耶路撒冷市，建于2006年。這座大橋?yàn)橐蛔愋喂八崩瓨?。大橋距離地面118 m，使用70根線纜將140 m的一段橋身懸浮起來。這座橋能夠承載輕重量的列車運(yùn)輸系統(tǒng)，而且還有一個(gè)透明玻璃人行道用于步行。

圖2 科爾德斯大橋的異形鋼主拱塔

圖2是科爾德斯大橋映襯在日落之后的景色。這座橋梁采用了拋物線形狀的異形鋼拱塔造型，以舒展的鋼拱為橋身，其斜拉索按照不同規(guī)律變換，宛如在空中布設(shè)了一張奇妙的網(wǎng)。兩側(cè)的橋梁欄桿簡潔、明快、實(shí)用。這座橋梁的奇妙設(shè)計(jì)充分反映了以色列人的創(chuàng)新意識(shí)和高超的建橋技術(shù)，既體現(xiàn)了以色列工業(yè)化發(fā)展水平，同時(shí)也體現(xiàn)了其傳承民族文化和與周圍環(huán)境和諧、共融的設(shè)計(jì)理念。

1.3 一座造型別致的斜拉橋

2010年，以色列在特拉維夫附近的一個(gè)山谷間建造了一座造型別致的斜拉橋（見圖3）。這座跨越在山谷之間的橋梁，由兩張架設(shè)在空中的大網(wǎng)組成。該斜張結(jié)構(gòu)的橋梁在設(shè)計(jì)上十分獨(dú)特，其斜拉索按不同規(guī)律在空中變換，兩側(cè)山頂上還分別設(shè)有高低不同的錨固點(diǎn)。這座斜張結(jié)構(gòu)的橋梁，是以歐洲后現(xiàn)代主義的理念為主導(dǎo)，給人帶來新奇感和探索的欲望。

圖3 以色列造型別致的斜拉橋

1.4 一座結(jié)構(gòu)新穎的城市景觀橋梁

以色列近年在特拉維夫建造了一座結(jié)構(gòu)新穎的人行景觀橋梁。這座橋最引人矚目的是主塔設(shè)計(jì)（見圖4）。變形的斜拉橋主塔，在滿足結(jié)構(gòu)安全的前提下，呈不規(guī)則造型，仿佛空中豎立的一把剪刀。斜拉索在空中呈不規(guī)則傘狀布置，堪稱塔與鋼索有機(jī)結(jié)合的成功典范。整座橋梁風(fēng)格簡約，并準(zhǔn)確地找到了結(jié)構(gòu)和建筑美學(xué)之間的平衡點(diǎn)，無論從結(jié)構(gòu)創(chuàng)意、橋梁建筑美學(xué)及橋梁安全性等方面都為我們提供了成功經(jīng)驗(yàn)。

圖4 新穎的城市景觀橋梁

橋梁塔高約為40 m，主跨為130 m。主梁為變截面鋼梁，橋梁結(jié)構(gòu)為全焊接鋼結(jié)構(gòu)。從鋼結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)的細(xì)部構(gòu)件以及附屬工程的設(shè)計(jì)和實(shí)施，該橋都采用了大量的先進(jìn)工藝，較全面地展示了以色列當(dāng)代工業(yè)化建造水平。

1.5 一座新型跨海斜拉橋

斜拉橋的結(jié)構(gòu)型式是人們?cè)诮ㄔ齑罂鐝綐蛄簳r(shí)最常采用的一種橋型。在大跨徑城市橋梁的建造上，以色列人同樣展現(xiàn)了其先進(jìn)的創(chuàng)新理念。

這座位于紅海的新型斜拉橋（見圖5）是以色列于2010年修建的。其主跨約為420 m，主梁采用鋼結(jié)構(gòu)。主梁設(shè)計(jì)采用抗扭剛度較大的鋼結(jié)構(gòu)邊主梁，配以傘狀的空間索，以增強(qiáng)其抗風(fēng)性能。其主塔塔身采用新穎的鉆石型，簡潔、大方。大橋結(jié)構(gòu)簡單，受力合理，線形流暢，輕巧新穎。這種橋梁的線形布置，既考慮了對(duì)水流的影響最小，又與整座橋梁功能要求的線形結(jié)合起來，使得它在造型優(yōu)美的同時(shí)還滿足了環(huán)保上的要求。

由于國土狹窄和地形的限制，以色列在大跨徑城市橋梁的建設(shè)上，機(jī)會(huì)并不多，他們?cè)谶@座橋梁的橋孔布設(shè)上，不是簡單、盲目地追求跨徑上的記錄突破，而是合理地確定橋梁結(jié)構(gòu)造型和孔徑布置，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全、合理，符合新潮流趨勢。

1.6 一座體現(xiàn)現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的橋梁

圖6 高超應(yīng)用現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的一座橋梁

圖6是筆者在以色列特拉維夫的大街上拍攝的。這是一座城市橋梁的預(yù)應(yīng)力錨固體系。預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)是結(jié)構(gòu)工程中一項(xiàng)先進(jìn)的、有潛力的，也是有廣泛發(fā)展前途的技術(shù)。預(yù)應(yīng)力混凝土不僅節(jié)約鋼材，更重要的是改善結(jié)構(gòu)的功能，滿足功能需要。在大跨高層建筑、大跨徑橋梁及特種結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，都充分體現(xiàn)了它的優(yōu)越性。從照片上看，這是一座斜拉結(jié)構(gòu)的城市橋梁，以色列人對(duì)現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用十分嫻熟，其錨固體系具有豐富的想象力，且結(jié)構(gòu)安全，體系設(shè)計(jì)合理，并充分滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

1.7 一座新穎的跨河人行桁架橋梁

圖7 以色列某跨河人行桁架橋梁

圖7是以色列某跨河橋梁，系一座桁架結(jié)構(gòu)的人行橋梁。雖然這座橋梁的規(guī)模和跨徑都不是很大，但其特點(diǎn)還是很鮮明的：一是其主梁為薄壁T型梁鋼結(jié)構(gòu)，發(fā)揮了鋼材的力學(xué)效能；二是薄壁T型梁的橫隔梁為圓形異型鋼板，既可較好地傳遞主梁的受力，又能很好地作為支撐傳遞橋面欄桿重量；三是其下部結(jié)構(gòu)采用簡潔的鋼管作為墩柱，結(jié)構(gòu)可靠，滿足水力上通行小型船舶的需求；四是橋面欄桿和花飾欄板與整座橋梁融為一體。

2 體現(xiàn)以色列工業(yè)化發(fā)展水平的城市橋梁

2.1 城市立交總體布局上的創(chuàng)新理念

圖8系特拉維夫市一座城市立交的鳥瞰圖。這是一座典型的城市立交橋群，人們可從中領(lǐng)略其城市交通和城市橋梁建造的理念和規(guī)劃要點(diǎn)。其創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

一是在該城市立交總體布局上，引進(jìn)了國際上目前道路交通發(fā)展的新趨勢和新潮流，從規(guī)劃之初的技術(shù)路線就采用了城市交通的新理念和最新理論。立交的主路為雙向2車道加緊急停車道，為使主車道與垂直方向的道路交叉滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，設(shè)置了4條定向匝道橋梁，且主橋上增加了相匹配的車道，使這座立交橋群滿足主干路系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向交通需求，真正從城市交通的空間布局和時(shí)序布局上解決了該地域的交通需求。

二是主車道的橋梁其主孔采用全焊接、變截面連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，且為工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝相結(jié)合。工業(yè)發(fā)達(dá)的以色列，在該立交橋群的建設(shè)上發(fā)揮了鋼結(jié)構(gòu)天然的高強(qiáng)度和延展性，以取得結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全度，使這座橋的創(chuàng)新設(shè)計(jì)取得了最佳效益。

三是匝道橋簡支橋跨的主梁均為工廠預(yù)制，全橋的下部結(jié)構(gòu)墩柱均采用工廠預(yù)制加工，現(xiàn)場拼裝，可滿足快速施工、文明施工的要求。

圖8 特拉維夫市一座城市立交鳥瞰圖

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

在以色列的特拉維夫市，筆者觀察到，許多城市橋梁采用的是預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)。這些城市橋梁的特點(diǎn)是：其連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的主梁尺寸都比較大，技術(shù)上有足夠的安全儲(chǔ)備；其防撞欄桿與主梁的邊翼板澆筑在一起，完全滿足防撞的受力要求；墩柱采用薄壁墩和矩形墩居多，顯得橋下很有節(jié)奏感。圖9為一座經(jīng)典的預(yù)應(yīng)力混凝土變截面橋梁結(jié)構(gòu)。圖10為該橋預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)仰視圖。

圖9 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)主視圖

圖10 預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)仰視圖

2.3 預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)在城市橋梁上常被采用，以色列在這方面有自己的獨(dú)到之處，應(yīng)用得十分嫻熟和得體（見圖11、圖12）。一是在跨線橋梁結(jié)構(gòu)的選擇上，為滿足快速施工、文明施工和安全經(jīng)濟(jì)的要求，他們?cè)跇蛄嚎讖胶团c道路橫斷面的布設(shè)上，綜合考慮后才確定；二是采用窄腹T型預(yù)應(yīng)力混凝土主梁，并在主梁翼板上留有足夠的現(xiàn)場現(xiàn)澆部分，以滿足預(yù)制安裝橋梁結(jié)構(gòu)的整體性；三是在下部結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上多采用預(yù)制薄壁墩加蓋梁；四是這類城市橋梁在設(shè)計(jì)理念和工程建造上都符合以色列工業(yè)化發(fā)展的大趨勢。

圖11 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)1

圖12 裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)2

2.4 預(yù)應(yīng)力混凝土桁架墩柱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

圖13是筆者在車上拍攝的一座桁架式城市橋梁的橋墩，其桁架墩柱與上部主梁和下部基礎(chǔ)為固結(jié)，因而這座橋梁為剛架結(jié)構(gòu)。圖14是另一座城市橋梁的Y型墩柱。這兩座橋梁盡管結(jié)構(gòu)型式不同，但在滿足各自結(jié)構(gòu)受力體系的前提下，其墩柱的設(shè)計(jì)理念和思路反映了以色列人的創(chuàng)新精神。特別是桁架式橋墩和Y型墩柱需進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)空間計(jì)算，并在橋墩的構(gòu)造上配置充分的防裂鋼筋，需要豐富的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。從這一點(diǎn)上可使我們感受其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)和施工規(guī)程。

圖13 采用預(yù)應(yīng)力混凝土桁架墩柱橋梁

圖14 采用預(yù)應(yīng)力混凝土Y形墩柱橋梁

2.5 預(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)柱支承的應(yīng)用

圖15是特拉維夫市的一座采用預(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)柱墩的橋梁。其上部結(jié)構(gòu)為等截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，下部為圓形墩柱。其主要的特點(diǎn)是采用獨(dú)柱支承橋梁，結(jié)構(gòu)簡潔，受力明確，滿足快速施工需求。這類橋梁的設(shè)計(jì)考慮了獨(dú)柱支承橋梁的特殊受力特點(diǎn)，避免在扭矩的作用下出現(xiàn)支座脫空和主梁橫移現(xiàn)象，保證橋梁的安全性和耐久性。這也反映了以色列在城市橋梁墩柱設(shè)計(jì)上的多樣性。

圖15 采用預(yù)應(yīng)力混凝土獨(dú)柱墩的橋梁

2.6 預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩柱的應(yīng)用

圖16是特拉維夫市采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩的一座橋梁。其上部結(jié)構(gòu)為等截面預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁，下部為圓柱墩柱加T型蓋梁。其主要的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡潔，受力明確，滿足快速施工需求，同時(shí)也反映了以色列在城市橋梁墩柱設(shè)計(jì)上的實(shí)用、簡潔和多樣性。

圖16 采用預(yù)應(yīng)力混凝土T型墩的橋梁

2.7 城市橋梁邊支點(diǎn)及端部的巧妙處理

圖17 城市橋梁支點(diǎn)和端部的處理照片1

圖17和圖18是特拉維夫市兩座城市橋梁邊支點(diǎn)和端部的處理方法。這兩座橋梁的主梁是直接放置在橋臺(tái)上，在橋臺(tái)的側(cè)墻上并未設(shè)置防震雉墻，主要是考慮上部結(jié)構(gòu)整體板的防側(cè)移功能較好。這兩座橋梁在邊支點(diǎn)及端部的處理上比較巧妙，且簡潔大方。圖17在橋端部設(shè)計(jì)了人行梯道，圖18在橋臺(tái)的前墻還設(shè)置了裝飾性的圖案。從這些細(xì)節(jié)可看出以色列建橋的理念和工作態(tài)度。

圖18 城市橋梁支點(diǎn)和端部的處理照片2

3 相關(guān)啟示

以色列建國時(shí)間不長，且國土也不大，但從其城市橋梁建設(shè)成就來看，映射著先進(jìn)的工業(yè)化發(fā)展水平。

他們善于采用合理和富有想象力的結(jié)構(gòu)受力體系，展現(xiàn)優(yōu)美的橋型；在大跨徑橋梁設(shè)計(jì)理念上，既汲取世界建橋的成功經(jīng)驗(yàn)，又不盲目追求跨徑上的記錄突破，而是更注重考慮橋梁對(duì)自然環(huán)境的影響，滿足環(huán)保的要求；在橋下的墩柱設(shè)計(jì)上，采用獨(dú)柱墩柱、T型墩柱、Y型墩柱、薄壁墩和矩形墩等，形式多樣，而且采用工廠預(yù)制和現(xiàn)場拼裝相結(jié)合；在城市人行天橋的設(shè)計(jì)上，簡潔、新穎，獨(dú)具特色的外型與實(shí)用的功能需求相結(jié)合，為橋梁結(jié)構(gòu)和景觀設(shè)計(jì)的結(jié)合提供了很好的案例。他們對(duì)現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力新技術(shù)的應(yīng)用十分嫻熟，預(yù)應(yīng)力混凝土變截面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用、預(yù)應(yīng)力最新錨固體系成功的應(yīng)用等，結(jié)構(gòu)安全、體系設(shè)計(jì)合理，在滿足橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和經(jīng)濟(jì)性上走在了世界前列。

4 結(jié)語

本文通過對(duì)以色列城市橋梁建造的簡要回顧和典型城市橋梁的重點(diǎn)介紹，力求使大家全面了解以色列城市橋梁建設(shè)的總體水平。城市橋梁作為城市建設(shè)的重要載體，蘊(yùn)含著不同國家、不同民族的審美傳統(tǒng)，是人類文明交流的紐帶。不同國家的橋梁建設(shè)者應(yīng)相互汲取經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地從事橋梁設(shè)計(jì)。我們應(yīng)汲取人類所創(chuàng)造的一切文明財(cái)富，推動(dòng)我國城市橋梁建設(shè)的健康發(fā)展，促進(jìn)祖國現(xiàn)代化建設(shè)的進(jìn)程。