近日，2019世界結構大獎獲獎名單揭曉，同濟大學土木工程學院張其林教授主持設計并監(jiān)造完成的世界首例無背索斜拉弧形玻璃橋——潭溪山高空玻璃橋獲“行人橋梁獎”。
潭溪山風景區(qū)位于山東淄博市，該風景區(qū)是國家AAAA級旅游區(qū)、國家森林公園、國家水利風景區(qū)。潭溪山頂部是一高約100米的內凹形懸崖峭壁，峭壁兩端突出山體相距100多米。在這樣特殊的地形上興建一座具有外凸形橋面板的人行玻璃景觀橋，可使橋面上的行人遠眺能欣賞整個潭溪山的自然風景、俯瞰則具有危險和刺激的懸空體驗！
同濟團隊做到了！
歷時兩年建設，潭溪山高空玻璃橋于2017年盛夏時節(jié)建成，向游客開放。建于潭溪山頂海拔700米的崖壁之上，橋面跨度117米、寬2.45米，外弧最大半徑90米，懸空高度101米，最大承載量3.5噸/平方米，總承載可達900噸，單次承重1萬人。它被譽為“齊魯空中走廊”，與山崖風格渾然一體。晴天時，藍天和白云的倒影鋪滿玻璃橋面，有踏云而行的快感；云霧天氣，玻璃橋則在霧中若隱若現(xiàn)，宛如海市蜃樓。
張其林教授介紹，這樣一個橋面制作的時候，是在山背后制作的，拱也是靠在山背后制作的，橋面跟拱都在一個水平面上。然后施工的時候把橋面翻過來，翻了差不多100多度，橋面反過來之后再把大拱翻過來，就是旋轉施工法。所以這個施工方法到目前為止，應該還是首創(chuàng)的，而且非常經濟。多次的轉體，在這個過程中每一步要做得非常精細，這種施工方法在橋梁里面應該是第一次。
景觀橋為單側懸掛式拱梁體系，主拱中心曲線為拋物線，跨度109m，高25m，拱平面與水平面夾角60度，拱截面φ2000×30，拱腳處放大為φ2000~4000×30長圓形；橋面截面為1m高鋼箱梁，箱型梁中心為圓弧，半徑為85m，矢高20m，橋面寬度2.4m，橋面梁與拱之間設15根φ45的PE索。
設計方面要解決的難點之一是巖體的穩(wěn)定性問題。設計中應用了三維激光掃描定位技術，設置了6個掃描站點懸崖巖體全貌進行了掃描，通過點云拼接、去噪處理，構建了崖體、橋墩及基礎的三維數(shù)值計算模型，通過數(shù)值計算與分析，確保了懸崖巖體的穩(wěn)定性。
三維激光掃描還同時解決了橋墩定位、樁基及樁體定位、橋面與支承拱架制作尺寸的精確性問題。
橋梁和巖體三維模型
設計方面要解決的難點之二是設計目標的可實現(xiàn)性問題。采用設計—制作—施工全過程一體化設計理念，在充分考慮預應力張拉、橋面和拱架安裝的可實施性及避免危險高空作業(yè)的目標下，進行結構的預應力初始狀態(tài)設計與計算?？紤]斜拉索的初始預應力由拱架和橋面自重的相互作用產生，通過調整拉索原長及預應力值使得初始狀態(tài)下橋面中點起拱600mm左右，在人行荷載下，橋面不產生向下的撓度。這樣的設計理念，避免了在橋面上布置張拉工裝、進行危險的高空作業(yè)。
運維全過程的控制與監(jiān)測技術
運行過程中的舒適度是景觀人行橋必須考慮的問題。計算分析表明，譚溪山景觀人行橋的舒適度為CL4不可接受類別。工程中，設置了10個TMD，使橋梁舒適度達到了CL1最好類別。施工完成后、TMD安裝前后的人行現(xiàn)場實測證明了數(shù)值計算與分析的正確性。
迄今，譚溪山景觀人行橋已經安全運營了兩年半。
世界首創(chuàng)！
結構工程專家們對這座橋的結構設計給予高度評價：“這座玻璃橋是結構成就建筑之美，結構特別輕巧，從力學上說非常合理，是一種新的結構形式。” “潭溪山無背索斜拉弧形玻璃橋，填補了中國景觀橋梁的一個空白。它的設計新穎獨特，結構穩(wěn)定合理，工程難度大，尤其是采用的施工方法，更是前所未有、世界首創(chuàng)，體現(xiàn)了我國橋梁建設的最高水平。”
世界結構大獎（The Structural Awards） 由結構工程師協(xié)會（Institution of Structural Engineers）發(fā)起，對全球范圍內的基礎設施以及建筑項目的結構設計進行表彰，挑選出卓越的兼具創(chuàng)意、美感、可持續(xù)性和價值的項目。50多年的歷史里，包括悉尼歌劇院、法國巴黎蓬皮杜中心、英國威爾士塞文橋等偉大的結構設計都曾經獲得相應的結構獎項。
世界結構大獎根據(jù)項目的結構特點而不是結構類型，設置了12個主要獎項：高聳或細長結構獎、大跨度結構獎、交通橋梁獎、行人橋梁獎、小型項目獎（建筑成本低于300萬英鎊)、極端條件設計獎、傳承結構獎、改造/擴建項目獎、建造創(chuàng)新獎、結構技藝獎（建筑物類）、結構技藝獎(非建筑類）、可持續(xù)發(fā)展獎。此外，The Structural Awards 還設置最卓越工程獎，從上述的12個獲獎名單中選出。
