[分享]兰州大铁桥是拱结构吗?

时间: 2020-07-30 18:23 阅读:
转载自公众号DS结构工作室
作者:王立军

      兰州大铁桥位于兰州城北的白塔山下、金城关前,有"天下黄河第一桥"之称,是兰州市内最具标志性的建筑。它建于百年前的1909年,由德国人设计、制作、监造。它的建设材料,包括一个铆钉、一根钢条乃至建成后刷铁桥用的油漆,都是在当时国内极其落后的运输条件下从德国辗转万里运至兰州的,因此它的建成简直是一个壮举。

      初入眼帘时感觉是一大跨拱桥(图1),细看是一个多跨拱桥,但有点不对劲

兰州大铁桥是拱结构吗?_1
 图1
哪里不对劲呢?因为从单跨的跨度讲,这个拱太大了。查阅资料找到了当年此桥的样子(图2-3)。
   
兰州大铁桥是拱结构吗?_2
图2  (拍摄于1935年)                 
兰州大铁桥是拱结构吗?_3
  图3  (拍摄于1940年)

铁桥于1909年8月19日竣工通行。当时德国人建的铁桥,为5个单跨的平行弦桁架,按桥总长.33m算,每跨约46m。从跨高比看,每跨的简支桁架梁是十分合理的。

目前的桥如图4所示。文献记载,1954年,国家拨款60万元对铁桥进行全面维修加固,在原平行弦杆上端置拱式钢梁,使铁桥“显得坚固耐用”。对此,本人不敢恭维。
兰州大铁桥是拱结构吗?_4
 图4

从图4可见,下部的平行弦简支桁架梁,应为原桥。上部突出的拱形是后加的。原桥为五跨简支桁架梁。平行弦桁架的布置降低了桥的高度(与目前的拱形比),单跨桁架的腹杆采用钢条做拉杆,而整个桥梁支承在四个厚实的桥墩上,彰显出桥梁的劲道与灵动,体现了力与美的结合。

再看改装后的桥,拱由柱支于原桁架的上弦,虽说从整体上讲增加了结构高度,好像提高了承载能力。但这种后加的拱架,会对原桁架结构产生不利影响。就好像你和人在打架,你一个哥们过来帮你。但这二货不是站在你对手的另一侧与你形成二鬼拍门之势,而是骑在你的脖子上形成人马骑兵之势大战对手。这时虽然你俩加起来的战斗力大于对方,但对你来讲,又要当马又要迎敌,薄弱之处反而易于被敌人攻破。因此这拱架加上去与其说是结构,不如说是荷载。如果真想做拱,不如做一个跨黄河的大拱,把河中的四个桥墩拔了。

目前该桥已使用了110年,因此强烈建议兰州市在一个合适的时机,比如建桥120周年,利用大修之际,乘胜追击,将拱架去掉,还大铁桥以本来面目。

顺便说一下桥的结构。桁架的弦杆和竖杆为小截面组合成的格构式。由于当时的工艺条件,那个年代采用的是铆接。腹杆以受拉方向的单向拉杆为主(图5),这些杆由两根钢板带组合成格构式截面。有意思的是,在邻中间节间的节间,安装了一个反向圆钢拉杆(图6)。这是为什么呢,难道此处考虑了桥面受风吸力后桁架腹杆的力会反号吗?再看图7,这个位于跨中的节间,一跟杆上安装了调节用的花篮螺丝,这又是何意呢?

兰州大铁桥是拱结构吗?_5
 图5
兰州大铁桥是拱结构吗?_6
 图6
兰州大铁桥是拱结构吗?_7
 图7
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