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“桥都”重庆是如何通过造桥提升颜值的?东水门大桥与千厮门大桥的设计师来为您揭秘

编辑:互联网 时间:2022-05-30 20:14:44 浏览量:

夜幕降临,城市风光摄影师张坤琨的镜头里,夜色下的重庆美得让人沉醉,快门按下的一刹那,城市的美连同时间被定格。

在这些美丽的画面当中,重庆的桥梁常常是画面永恒的主题,张坤琨说,这些立体的桥梁,犹如一颗颗珍珠点缀在夜色灿烂的重庆城。

照片和视频通过不同的渠道,被全国乃至世界各地的游客传播,而重庆城的夜色,也因此吸引了许许多多外地的游客前来打卡。

但鲜有人知,为何重庆城的桥梁造型各异却和整个城市相得益彰,为何重庆城的夜晚,那道像彩虹一样的大桥特别显眼,为何东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥明明是两座不同的大桥,但从外观上看,两座桥又像是“双生儿”?

东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥的设计师刘孝辉,是中机中联工程有限公司的副总工程师。从读大学开始,刘孝辉就没离开过重庆,几十年的重庆生活,让他深深明白,在山水之城重庆造桥,要让桥梁融入城市景色,得掌握“浓妆淡抹总相宜”的要领。

今年的5月30日是第六个“全国科技工作者日”,在这个属于刘孝辉等众多科技工作者的节日里,让我们来听听刘孝辉是如何让桥梁融入并成为重庆美景的。

▲刘孝辉

因地制宜设计美学桥梁获奖

由此激发他的科研兴趣

1964年,刘孝辉出生在四川隆昌一个普通工人的家庭。

刘孝辉的外婆当时在农村,母亲从隆昌回老家,原本不过20里的路,全靠走,单面4个多小时,因为回家不太容易,母亲每次说起回老家,既期盼又担忧。

上世纪六七十年代的中国,基础设施建设没跟上,出门串亲戚,都成了奢侈,而他印象中最深刻的,莫过于当时农村最常见的拖拉机。

16岁这一年高考,成绩不错的刘孝辉突然萌发了一个念头:既然现在全中国的交通都还不方便,要不,就去学修桥铺路吧!

1980年,刘孝辉考入重庆交通学院(现重庆交通大学)桥梁与隧道专业。

1984年,大学毕业后,刘孝辉被分配到交通部重庆公路科学研究所从事桥梁设计与研究工作,开始从事不对称拱桥的研究,所谓不对称拱桥,其实就是尊重自然的原始地貌,从节约建设成本的角度出发来设计桥梁。

1987年,刘孝辉和同事一起承担了“不对称拱桥设计与施工方法”科研课题,并依靠科研成果设计建成了全国第一座不对称拱桥“潭湄冲桥”,由此荣获交通部科技进步三等奖,这一次获奖,彻底点燃了他在交通建设上的科研兴趣。

尝试设计重庆第一座拱桥

完美解决桥型和使用的多重问题

以前,重庆人把去解放碑叫做“进城”,坐车经过得最多的就是石板坡长江大桥,以至于到了后来,重庆要修建更多新的桥梁时,广大市民除了对桥梁能改变交通表达出关注外,更关注桥梁的外形造型。

中标菜园坝长江大桥后,刘孝辉负责设计这座大桥。

“当时,重庆有鹅公岩大桥为代表的悬索桥,有黄花园大桥和石板坡长江大桥为代表的刚构梁桥,有石门大桥和李家沱大桥为代表的斜拉桥,而从桥型上来看,市民对重庆修一座拱桥表达出了极强的愿望。”刘孝辉说。

2003年,刘孝辉开始对菜园坝大桥进行设计,很快,三大难题摆在他的眼前。

第一个难题:若菜园坝长江大桥设计成拱桥,但重庆长江段的水位落差很大,而常规拱桥一定会存在水平推力,如果在水位落差很大的场地上修建一个高墩来承受水平推力,既不经济也不合理。

第二个难题:如何才能让一座庞然大物显得外形轻盈、纤细和透空?因为轻盈的设计理念不但能让桥型更美,还能节约不少的材料。

第三个难题:相比过去的公路桥,公轨共建大桥需要考虑的结构问题,亟待解决。

接下来,就是逐个解决问题。

首先,修建拱桥必然存在水平推力,要解决这一问题,就要在结构体系上进行改进。刘孝辉他们在设计上,从有推力拱设计跨越到无推力拱设计,在结构体系上,通过对拱的两端各增加一个水平的约束力,由此将水平推力变成内力,成功地消解掉水平推力对桥墩结构带来的隐患。

在美观的追求上,整个外观的拱形结构极大地美化了桥梁外形。

权威文献对菜园坝长江大桥进行了详细地描述:一对混凝土Y型刚构边跨托起整个大桥的桁梁,它和一个320米的钢箱提篮拱中跨和系杆拱组合构成了整个主桥的结构体系,这在国内大跨径拱桥中属首次应用。最大限度地利用混凝土材料所具有的耐久、耐压、经济的特性和钢材所具有的轻质、高强的特性,把合理的小跨结构组合成大跨结构,构成了苗条轻盈、美观新颖的基本要素。相对混凝土结构,为大桥减重约4万吨。

为大桥“减重”,也就实现了刘孝辉当初所言的外形轻盈、纤细和透空。

在公轨共建大桥上,刘孝辉和设计团队认为,由于过江资源的稀缺,加之两岸的交通组织有限,要尽可能地减少线位交叉,结构的考虑既要考虑交通的需求,采用了经济又美观的结构形式——上面走汽车,下面走轨道的国内创新方式。

跨越两江的公轨共建大桥

他的设计成果成重庆夜景中的亮点

轨道交通6号线的建设,将两座大桥——东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥的修建推到了设计者眼前,这两座桥同样采用公轨共建的方式。

来自世界各地的设计团队,都对设计这两座大桥表达出极大兴趣。

为何要同时设计两座大桥?

站在渝中半岛的某个高处向下眺望,这两座桥看上去就像是渝州半岛伸向两侧的两只手臂,其中东水门大桥的轨道部分,连接的是6号线小什字到上新街这一段,千厮门大桥的轨道部分,连接的是6号线小什字到大剧院这一段。

“看起来是两座桥,其实,就是一座长桥,可以把它们看作是双子桥。”刘孝辉和团队们带着这个理念与想法参与竞标,最终一举拿下两座大桥的设计。

回忆起当初的设计,刘孝辉告诉记者,团队为此反反复复做了很多的工作和实验。

“首先是桥塔的高度,到底设计多高,才能不破坏两江四岸的山际线和天际线,其次是桥墩的外形,设计成什么样才能真正地融入整个灯火辉煌的重庆。”设计的那些天,整个团队不断地在两江四岸观察,无论晴天还是雨天,最终,决定采用既像水滴又像梭子的桥塔来串联两座桥,形成两桥三塔的独特景观。

为了减少对环境的破坏,刘孝辉和设计团队在斜拉桥本身设计上实现了很大突破,他举例说:“别的拉索桥拉索一般每8米一对,是很密集的,而东水门长江大桥的拉索是每16米一根,对视线的遮挡相对较少,游客从桥上坐车经过时,能够清楚地看到窗外的风景。”为此,他和团队也做了无数次的结构验证实验,确保减少拉索但不影响桥的结构安全。

更值得一提的是,东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥设计了轨道列车救援工况,也就是说,如果一列轨道列车坏在了桥上,另一列车可以来连挂,另一个方向的轨道列车通行还不受影响,这是比菜园坝大桥更进步的设计。

推动重庆桥梁跨界融合

大节段钢结构最终实现本地组装

对于重庆这样的“桥都”而言,修桥,遇到的困难不少。

追溯到石板坡长江大桥复线桥的修建,当初,为了保证长江通航的需要,复线桥并没有“照抄”原桥的设计,而是采取减少一个桥墩的形式,由此,诞生了当时具有“世界第一跨”称号的钢箱梁,“那个钢箱梁是在武汉制造的,长达103m、重达1400吨,这么重运输困难就不说了,光是从下游‘翻坝’上来,就是件困难的事儿。”刘孝辉告诉记者。

而在修建菜园坝长江大桥时,同样的困难又发生了。

是按照过去的套路去长江下游制造运输上来,还是自己想办法就近制造?刘孝辉和团队同事们认为,从长远考虑,重庆的桥都要发展,必须靠自己才行。

于是,他们沿着长江一路找寻,终于,在明月沱附近一处船厂发现了非常适合钢梁组装的场地,“我们一拍即合,这样既能减少工期,又能节约大笔运输费用。”

截至目前,重庆的跨江大桥钢结构都在这里制造组装,彻底实现了跨江大桥钢结构的“重庆制造”。

人物对话:

强大的理论基础支撑重庆桥都建设

要想百姓喜欢必须了解什么是“美”

东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥相继通车时,曾有个别市民质疑,这两座桥修得是否破坏两岸景观?

如今,8年的时间过去了,时间证明,两座大桥不但是重庆这座山水之城最美的点缀,也已经成为两江四岸不可分割的部分。

刘孝辉喜欢带朋友去千厮门嘉陵江大桥转转,每次转,大家都觉得好奇,“本来只给行人设计了一条通道,现在每到逢年过节,整座桥却成了市民和游客独享的世界最大的人行桥。”

了解一座城市、知道城市的人文风景,才能在设计中注入更多的人文和情怀,正是基于这种理念,刘孝辉设计的桥就像种在这个城市里的一部分,深深地埋进了大家的心里。

而更多的美,在世人的眼里。

张坤琨拍摄的照片里,很多城市风光片都把这些桥作为背景,快门按下的那一刻,记录的不止是重庆风貌,更是“桥都”重庆独一无二的标记。

据了解,刘孝辉设计的重庆东水门长江大桥和千厮门嘉陵江大桥工程项目,获得了第十六届中国土木工程詹天佑奖、2017年度全国优秀工程勘察设计行业奖市政公用工程一等奖、重庆市优秀工程设计一等奖等殊荣。他本人也荣获国务院政府特殊津贴、重庆市学术技术带头人等荣誉和奖励。如今,他主持设计的重庆郭家沱长江大桥,又将再为“桥都”重庆新添一张名片。

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