中國最“反常”的橋樑,整座橋不用橋墩支撐,設計師才初中畢業

引言
眾所周知,我國最著名的石拱橋非趙州橋莫屬,唐代中書令張嘉貞在《趙州大石橋銘》中説它:“製造奇特,人不知其所為。”宋代杜德源在《安濟橋》(趙州橋舊名)中也讚美道:“駕石飛樑盡一虹,蒼龍驚蟄背磨空。”趙州橋是世界上現存年代久遠、跨度最大、保存最完整的單孔坦弧敞肩石拱橋。但世界上的拱橋大多是正拱,那你見過倒拱橋嗎?01
在距湖南省洞口縣15千米外的淘金村,其古樓河的木魚塘峽谷上面有一座湖南最“叛逆”的橋樑叫做“洞口淘金橋”的自錨上承式懸帶橋。光説名字可能不懂橋樑的人不知所云,簡單來説就是普通的橋,橋拱一般都是向上拱出來的,但是這座橋的橋拱卻是向下凹進去,且橋墩是懸掛的。這種自錨上承式懸帶橋在世界上極其稀少,叫得上名字的除了哥斯達黎加的里奧-科羅拉多橋和我國這個洞口淘金橋,世界上恐怕難以找出第三座不按常理設計的橋,堪稱中國最“反常”的橋樑。

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要説這座怪異的橋就不得不去探討這座橋樑的設計師。設計師名叫吳琦瑛,湖南洞口人,也就是洞口淘金橋所在地的當地人。吳琦瑛出生於1940年8月,在1956年4月開始參加工作,我們深知在這時間的時間裏,我國國內局勢一直處於動盪不安的狀態,教育事業受到極大影響,所以吳琦瑛在參加工作時也只有初中文憑。

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然而,在那個特殊時代文憑卻不能作為評判一個人能力的標準,因為有太多人沒機會上學,接受更高層次的教學。不過吳琦瑛從小就踏實上進、勤奮好學,參加工作後先後從事水利、公路、橋樑等專業性工作,之後便慢慢的成為了高級工程師,尤其在橋樑設計上取得了很高的成就。

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1974年,他設計建造了當時我國最大波跨7米的石砌雙曲拱橋—湛田橋;1980年,他設計建成淨跨70米的單室箱型拱—龍井橋,被當時亞太地區農村交流會上列為推廣橋型。1989年,吳琦瑛設計建成了全國第一座跨徑70米上承式懸帶橋—淘金大橋,也就是今天我們要講的這座橋。當然這只是其中一部分。

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吳琦瑛先後撰寫論文28篇,1989年國務院授予他“全國先進工作者”的稱號,1991年,全國總工會授予他“全國自學成才者”稱號。從1993年起,國家決定給這位人才享受國家政府特殊津貼,由此可見國家對他工作成果的認可。但是這種形狀怪異,不按常理設計的橋真的安全實用嗎?02
答案肯定是不言而喻的。首先,這種橋雖然看起來反常識,但是受力十分科學。雖然外形來看這種橋是“大肚子”結構,但是根據力學分析可以得出,它的受力傳遞方式和當下比較流行的懸索橋傳力方式是一致的,都是靠着一條粗勁的懸帶受力,橋體的荷載沿着這根懸帶傳給橋墩,然後再到地面。只是懸索橋的橋面是在懸帶的下方,相當於一個拉的姿勢,而上承式懸帶橋的橋面在上方,這相當於推的姿勢。

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其次,當時建設這座橋樑的時候不得不考慮到當時的經濟條件,以及當時從事橋樑建設者的工作素質。木魚塘峽谷兩側巖壁十分陡峭,如果按照傳統拱橋方案,就需要建設兩座幾十米高的橋墩,而且橋墩的製作並不簡單,在這種峽谷建造橋墩,需要單獨去搭建腳手架,這樣算下來橋墩的成本遠遠超過了橋面的造價,不僅費時費力,還十分考驗施工者的能力,所以按照傳統橋樑建設的方案被否決了。

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經過幾番思慮,最後吳琦瑛決定採取倒拱,倒拱可以通過受力解決橋墩的問題。首先根據受力分析,採取倒拱以後,水平壓力被橋面自然平衡,然後就只有豎直方向的受力,這樣就能節省橋墩,同時也節省了施工流程和成本。所以,這座橋最終的造價在當時也只有26萬元,摺合到今天不到200萬,這對於一座橋樑來説造價是極其低的,而且其外形奇特,結構精巧,讓這座“洞口淘金橋”在全世界都享有極高的讚譽。結語
《詩經·大雅·文王》中寫道:“文王在上,於昭於天。 周雖舊邦,其命維新。”一個國家要想可持續發展,一味地守舊是不行的,必須要進行一定的創新才是正確之道,同樣的作為我們個人,做事也要懂得變通和創新。只有這樣,我們才能更高效的找到解決問題的最優方案。
參考資料:
《趙州大石橋銘》
《安濟橋》
《詩經·大雅·文王》

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