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与普通桥相比,斜拉桥有种种弊端

文章作者:黑龙江省哈尔滨市平房区东北轻合金有限责任公司薄板分厂

王国强

(乐虎国际66首发)

一、斜拉桥的受力特点有弊端

1.与普通桥相比,斜拉桥把桥面受力时所产生的对桥墩子的压力变成了对索塔的拉力

对于同一种物体而言,往往是抗压的能力比抗拉的能力强,特别是对于水泥而言,水泥很抗压,但却不抗拉。

为什么说物体抗压能力普遍会大于抗拉能力,物体在受压下,越压越团结,越压越紧密,越压越要抗街压力,当然,如果压力超过一定限度,被压物体也会被压碎、压扁、但即使物体在被压碎压扁的情况下,对施压体也会产生一定的支撑力和抗力。

物体在受拉下,越拉越分裂,越拉越离合,越拉抗衡拉力的能力越会减弱,当然,如果拉力超过一定限度,被拉物体彻底分裂了,对施加拉力的物体就不产生一点拽力了。

事实上,在世界上,对于同一种物体而言,从受力上讲,往往物体是抗压的,但却不抗拉,而斜拉桥却偏偏选中了物体受力时所表现出来的劣势,抛弃了物体受力时所表现出来的优势。

对于没有塑性,抗压力较强抗拉力较弱的水泥而言,更是不应该用水泥造斜拉桥。

一座斜拉桥,有几十根以上又长又粗的钢索,在车辆通过桥面时,车辆对桥面的压力以及桥面自身重量转变成了又长又粗的钢索对那个高出桥面的索塔的拉力,索塔抗拉力的能力会很弱,这种转换是弃优择劣。

对于普通桥而言,在车辆通过桥面时,车辆对桥面的压力以及桥面自身重量转变成了桥面对桥墩子的压力,桥墩子抗压力的能力会很强,这种转换是弃劣择优,合乎道理。

2.与普通桥相比,斜拉桥把桥面受力时所产生的多点受力变成了一点受力

普通桥的桥墩子较多,在车辆通过桥墩子时,车辆对桥面的压力以及桥面自身重量分散到了多个桥墩子之上,这会导致压力分散,呈多点受力的情况,桥面对桥墩子的总体压力强度会减小。

而斜拉桥是几十根以上又长又粗的钢索所受的拉力都高度集中在一个索塔上面,桥面对索塔总体拉力强度会增大,物体不怕多点受力,但物体怕一点受力,一点受力会导致物体容易损坏。

普通桥选择了桥面对桥墩子的多点受力,而斜拉桥却选择了桥面对索塔的一点受力,斜拉桥的这种选择有失道理。

3.普通桥的施力点与受力点的距离很小,施力点对桥墩子上受力点的影响小,而斜拉桥是施力点与索塔受力点的距离很大,对索塔上受力点的影响很大

车辆在桥面上行驶,施加力的点是车辆运动时的作用力,另外,桥面自身的重量也可以讲是施加力的一方。

对于有一定强度和硬度的固态物体来讲,施加力的点与受力点之间的距离越大,往往对受力点所造成的作用力强度也越大,这就如同一根长长的铁棍子,在橇动物体时,铁棍子越长,动力臂越长,对被橇物体的作用力强度会越大。这就如同在拧螺丝时,螺丝杆长一些,螺丝把上的施力点与螺丝头上的受力点之间的距离长一些,人在用螺丝刀子拧螺丝时,对螺丝头的作用力强度会更大一些,人会感到省力。这就如同用扳子拧螺丝帽,扳子把长一些,用同样的力气拧螺丝帽,拧的会更狠一些。

看那斜拉桥,那长长的粗钢索从桥面施加力的起点到索塔上的受力终点有多么长,在车辆通行时,车辆的运动力作用在桥面上,这种力再加上桥面的重量,通过长长的钢索后,作用在桥的索塔上,施加力的一方对受力一方的作用力强度会有多么大。

相反,车辆在普通桥通行时,车辆的作用力以及桥面的重量作用在桥墩子上,施力物体和受力物体二者之间的距离有多么短,车辆的运动力以及桥面的重量对桥墩子上的作用力强度该有多么小。

4.总结一下斜拉桥与普通桥相比的设计弊端

概括几句话:“(1).由对桥墩子的压力转变成了对索塔的拉力,(2).由对桥墩子的多点受力转变成了对索塔的一点受力,(3),由施力点对桥墩子上受力点的短距离影响变成了施力点对索塔上受力点的长距离影响”。

二、与普通桥相比,斜拉桥的综合成本造价高

从成本造价上看,那许多根又长又粗的钢索成本不低,那座即高又大、下入水底的大桥墩子的成本造价不低,那高高的上入空中的钢索塔成本造价不低,谈不上斜拉桥的成本造价低。

不论斜拉桥初建时的一次性投入成本比普通桥是高还是低,由于斜拉桥不结实、会出现使用寿命短、后期维护成本高等等不利因素,从大桥全寿命的综合成本造价上看,斜拉桥的成本造价只会比普通桥高,不会比普通桥低。

三、在可比较中,斜拉桥不论怎么建也没有普通桥坚固

斜拉桥要想坚固,必须全身都是钢铁,连深入水下的桥体部分也必须是钢铁,只有这样,才能坚固,如果普通桥也全身是钢铁,那肯定比全身是钢铁的斜拉桥坚固,那真可以做到成千上万年而不朽,当然,偷工减料不行,不按道理而设计不行。

今日,许多普通桥的桥面是由钢筋水泥组成,桥墩是由岩石和水泥组成,这也很坚固,如果斜拉桥的全身是由钢筋水泥和岩石组成,那会不坚固,由钢筋水泥岩石组成的普通桥可通火车,如果斜拉桥也由钢筋水泥岩石组成,要想通火车,那不行,那太危险,那是不负责任的表现,那是视生命为儿戏的表现,用全身都是由钢铁组成的斜拉桥通火车,勉强行,但建造大桥的成本会很高。

四、与普通桥相比,斜拉桥对景观会有不良影响

什么是景观好?就是这类景观在人们心理上的新鲜感的作用下,人们会感到景色很好,当人们心理上的新鲜感消失之后,人们还会感到景色很好,虽说景色没有笫一次看到时那样美好,虽说好的程度较第一次看到时有所下降,但是,好的性质没有改变。

这类好景观有一些:例如:大海边、大湖边、大河边、秀美的山峰、宽广的草原、辽阔的森林、蓝天与白云交相辉映等等,对于这类景观,人们百看不厌,不论是否有心理上的新鲜感,即使人们看过成百上千次,人们也会感到景色好。

什么是景观不好,就是这类景观在人们心理上有新鲜感的作用下,人们会感到景色很好,当人们心理上的新鲜感消失之后,人们就会感到景色不好,甚至看了十次八次之后就会感到景色不好,会百厌不愿意看,只是有时候印入眼帘,不得不看。

这类不好景观有一些:例如:高大的风力发电机矗立在地面,头几次看到时,由于有心理上的新鲜感,会感到景色很好,看了几次之后,新鲜感消失了,人就会感到景色不好。又例如:在大城市中的主要街道上,有十分密集的车流,密集的程度令人眼花燎乱,头几年看到还可以,看了几年后就会感到心烦意乱。

第一次或头几次看到斜拉桥感觉还可以,看了几次之后,心理上的新鲜感过去了,会感到景色不好,那高高的桥墩子,那长长的钢筋,会遮掩周围的一些景色,会造成周围环境中的景色有显不足,有些类似于看到了高大的风力发电机。

普通桥没有那些即长又高看着有些累赘的物体,容易与周围环境中的景色溶合到一起,虽说对景观没有什么值得一谈的美化影响,但也不会有值得一谈的不良影响。

五、普遍桥的优点今日显现的特别多

在中国古代,有以赵州桥为代表的一些十分坚固的桥,可以讲赵州桥的桥墩子在设计上是最合理的,合乎了各种力学原理。

赵州桥在一千几百年当中的不毁不朽也证明了赵州桥在设计上的合理性。这个合理性就是大桥重量的受力点在桥面之下具有合理性,建筑材料的抗压能力远远大于抗拉能力,在可比情况下,拱形具有坚固性,受力的均匀性。

赵州桥在一千几百年当中,经历过大地震,经历过多次大洪水。

今日,武汉长江大桥、钱塘江大桥等等许多非斜拉大桥,在铁路交通上发挥了重大作用,象武汉长江大桥这类桥,船在失控时撞在桥墩子上,船有可能被撞坏,桥会一动不动。

六、斜拉桥的缺点今日显现的特别明显

最近一些年,常有官方媒体报道斜拉桥在大风中会晃动,晃动的幅度较大,行人和车辆不敢通过。

这大风并不是强台风、大龙卷风这类大风,而是一般性大风,斜拉桥在一般性大风中都承受不了。

金属怕左右摇摆,特别是抗应力腐蚀能力较弱的钢索。

应力腐蚀会导致金属断裂,例如:未成年人在不使用任向工具时,徒手也能把铁丝弄断,就是对铁丝进行左右两个方向的反复施力,使铁丝左右晃动,产生应力腐蚀,铁丝就会在受力横断面上断开。

斜拉桥在大风中左右晃动,这对斜拉桥上金属的应力腐蚀性太大,会大大减少大桥的使用寿命,大大增加大桥的维修和维护的成本。

七、斜拉桥的桥墩子的数量少这一特点普通桥也能做到

斜拉桥的桥墩子有时也叫索塔。

普通桥也可以把桥墩子建的少一些,就是把若干座桥墩子建成Y型,Y型的上半部建成呈弧长比较长的拱型,Y型的下半部建成比较高的型1字型。

在江河湖中建桥,由于水浅,桥墩子的数量不受限制。

在大海中建桥,由于局部海域的海水太深,桥墩子要越过这片海域,桥墩子的数量受到限制,但是,局部海域上并不是一定要建钭拉桥,也可以建普通桥。

文章完成时间:2014年4月

文章修改时间:2020年7月

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