“自锚上悬式悬带桥”为何没能得到推广

今天在查文献的时候，很偶然地看到了这张照片：

乍一看去，心里为之一惊！

后来才知道，这原来就是2010年的“桥梁界网红”：湖南洞口淘金桥——洞口淘金桥位于湖南省洞口县距县城15km的淘金村。该桥跨越渍水上游古楼河的木鱼塘峡谷，是一座自锚上承式悬带桥。桥长74m，设计跨径70m，矢跨比1/9，桥面宽4.5m 。于1989年1月建成通车。

看着这座桥，不得不佩服设计者吴琦瑛高工的魄力，带着强烈的好奇心，我去下载了他的论文《自锚上承式悬带桥的设计与施工》，一睹究竟。

国内第一，世界第四

1972年5月，林同炎大师在美国哥斯达黎加的设计了主跨108m的科罗拉多桥，1975~1977年期间，在东德易北河上建造了主跨100m的巴德·桑德桥、日本九州中部地区深谷川河上建造了主跨48m的速日峰桥——在这种特殊桥型家族中，淘金大桥是第四座，也是第一座自锚式的悬带桥。

林同炎主持设计的科罗拉多桥照片和施工过程示意图

创新的背后都是难题

我猜想土木工程师群体，尤其是直面桥梁、建筑结构、港口大坝等各类工程结构的工程师们，应当是最保守的一群人了。因为我们必须要在无法精确获知实际结构许多相关参数、工程材料特性，甚至连理论计算方法也不一定能够完全准确的基础上，还要最大限度地保障公共安全。所以可以想到，为什么全国兴建了这么多桥梁，基本桥型为啥就那么几种了吧，安全第一啊！

于是创新总是在遇到各种难以解决的问题，经过无数次内心的纠结和斗争之后才会诞生的产物。

吴工在他的论文里也提到了，之所以选择这种极为少见的桥型，主要是出于经济的考虑。桥梁的位置，进行支架施工的难度很大，而且他和相近跨径的拱桥、斜拉桥、桁架桥相比较，采用悬带桥方案的构件最大吊重大幅度减小——这可是在1989年进行施工的，在那个年代，山区里进行吊装作业应该是一件并不那么容易做到的事情。

而且论文中多次提到，在1979年就开始进行了模型试验，这是提前十年进行的科研研究，放到今天这应该是一个非常大的课题了。

它是一种特殊的悬索桥还是特殊的拱桥？

研究一下这座桥的受力模式，车辆行驶在桥面上，荷载通过桥面传递到排架上，排架把荷载传递到悬带，悬带呢，把荷载传递到主梁两端的锚固区。

对比一下悬索桥，荷载是从桥面到吊杆，从吊杆到主缆，再从主缆到锚固区。二者对比，主要受力构件，一个是悬带一个是主缆，只不过一个在桥面下，一个在桥面上，本质都是索-锚的柔性体系。

一个有趣的现象，此前还真没注意，看这个图：(图片来源自知乎@猪小宝的回答)

如果将桁架上下颠倒，可以发现原来的拉杆全都受压，原来的压杆全都受拉，受力形式刚好相反！

所以说，悬带桥可不可以看做是“颠倒过来的拱桥”呢？

为什么没能被推广

工程师们是一个非常现实的群体，一旦看到某种结构形式优点很多，自然会纷纷效仿。但现实是，悬带桥此后几乎就没了踪迹，那是什么原因使得它被“束之高阁”了呢？

桥梁墩台的水平力。与外锚式悬带桥相比，自锚式减少了对桥台的拉力——想象一下用硕大的锚碇来为主桥提供水平拉力，还真是感觉有点怪怪的。把水平拉力转化为对主梁(连续T梁)的轴向压力，这是个不错的想法。但从目前的淘金桥照片看来，跨中竟然是向上拱起来的，明显已经破坏了线型，会不会是由荷载引起的悬带内力大，主梁内的轴向压力大，而悬带桥的施工方法又使其整体性差，于是就导致跨中出现了上挠？

在设计建造淘金大桥之前，吴工就是出了名的“节约能手”，他主持建造的第一座桥甚至把造价从28万降低到6万以内！要知道那可是一个物资紧缺的年代，于是他在设计领域的屡次冒险，甚至被写成了报告文学：《歌为冒险者高唱—记高级桥梁工程师吴琦瑛》。然而如今，随着技术与经济的发展，对于峡谷的跨越，拱桥、悬索桥已经非常成熟了，已经不再是必须用悬带桥才能解决实际问题的年代了。

我们也知道，桥梁的长期维护也是一项非常重要的工作。在悬带桥的结构体系里，悬带是主要的受拉构件，而且受拉的主要还是钢束，钢束外面包裹的混凝土部分是不参与受力的。混凝土这么弱的抗拉能力，在桥梁运营期间一定存在开裂现象，而开裂之后带来的钢束锈蚀很难被检测到，这对于桥梁运维是个巨大的挑战。

悬带桥在设计的时候，桥梁风工程相关研究应该还不够到位，据有做风载效应的同仁讲，这样的桥型受风的影响会比较大，而这对于峡谷中的桥是很不利的。

……

至于还有哪些原因，你愿意留下评论一起聊聊吗？