Sunniberg 橋梁位于瑞士Klosters地區(qū)之高速公路上，路線跨越Landquart 河谷，橋梁總長(zhǎng)526米。早在20年前Sunniberg橋的規(guī)劃構(gòu)想即被提出，然而當(dāng)時(shí)之設(shè)計(jì)并未能滿足環(huán)境要求，而被多次修改。1993年業(yè)主邀請(qǐng)三家顧問(wèn)公司提出新的設(shè)計(jì)，最終由Menn工程師所提出的設(shè)計(jì)概念獲得廣泛的好評(píng)。Sunniberg橋梁造價(jià)共計(jì)一仟七佰萬(wàn)瑞士法郎， 1996年開始興建，僅歷時(shí)二年，于1998年建成通車。
Sunniberg橋的設(shè)計(jì)理念系參考了瑞士Fribourg的Poya橋。兩橋均具備了三個(gè)結(jié)構(gòu)特征：曲線、懸臂梁及斜拉橋。而Menn工程師在設(shè)計(jì)Sunniberg橋時(shí)，因地型限制而采取高橋墩、矮橋塔、豎琴形鋼索配置，上構(gòu)為預(yù)應(yīng)力邊主梁曲線梁，并搭載較薄的橋面形成行車系。在橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程中Menn提出，可經(jīng)由簡(jiǎn)單運(yùn)算來(lái)掌握其可行性與經(jīng)濟(jì)性，在概念設(shè)計(jì)時(shí)間工程師須同時(shí)考慮到結(jié)構(gòu)形式、數(shù)值分析、施工方式、工期、經(jīng)費(fèi)估算及橋梁和橋址間的關(guān)系，即由迭代及回饋分析法獲得主要構(gòu)件尺寸，得到較為優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案，完美地融合了橋梁力學(xué)與橋梁美學(xué)要素，將兩者有機(jī)的結(jié)合在一起。這種概念設(shè)計(jì)有助于橋梁工程師設(shè)計(jì)出更好的橋梁來(lái)。
Sunniberg橋結(jié)構(gòu)型式為五跨連續(xù)雙索面曲線梁矮塔斜拉橋。橋?qū)挒?2.378米；橋梁總長(zhǎng)為526米，跨徑配置為59+128+140+134+65=526米，最大跨徑為140米；橋高約50至65米，橋塔最高距河谷約77米；平曲線半徑503米；橋面縱坡3.2%。
上部結(jié)構(gòu)為預(yù)力混凝土結(jié)構(gòu)。橋面鋼索間距10m，橋面板厚40cm，兩邊主梁高80厘米。在初步（概念）設(shè)計(jì)中之?dāng)?shù)值計(jì)算包括擬定鋼纜斷面、計(jì)算上部結(jié)構(gòu)于橋墩處之應(yīng)力、橋塔形式之選定、計(jì)算橋墩頂部斷面應(yīng)力、橋墩頂部橫梁之作用、橋墩橫梁間距、上部結(jié)構(gòu)臨界軸力等。計(jì)算使用的永久作用（恒載）為190kN/m（含17厘米的橋面鋪裝層），活載考慮以均布三個(gè)車道載重6kN/m及卡車載重300kN + 80%沖擊載重+ 80%偏心載重。
Sunniberg橋?yàn)楦叨瞻钆浣M成墩塔。塔高與跨徑長(zhǎng)之比約在0.10至0.15，一般常見的斜拉橋塔高與跨徑比約在0.25左右。此舉極具橋梁美學(xué)效果，因其幾何尺寸與比例的關(guān)系，其橋梁構(gòu)件受力情況與普通的斜拉橋不同，矮橋塔與較平緩的鋼索使得上部結(jié)構(gòu)承受著較大的軸力，而細(xì)長(zhǎng)的橋面板使主梁屈曲穩(wěn)定成為主要問(wèn)題，因此在設(shè)計(jì)中給予了特別的關(guān)注。由于平面線形的關(guān)系，全橋橋面板整體澆筑為一體，并在橋臺(tái)處取消了伸縮縫，形成一個(gè)平面拱形結(jié)構(gòu)。另一個(gè)結(jié)構(gòu)體點(diǎn)就是墩、塔、梁三者固結(jié)形成剛性約束，進(jìn)而導(dǎo)致上構(gòu)、下構(gòu)彎矩重分配。橋墩及橋塔為變截面槽形斷面，與橫梁橫向加勁連接，減少自由長(zhǎng)度，增加穩(wěn)定性。
Sunniberg橋梁于2001年在馬耳他IABSE 年會(huì)上獲得該年度卓著結(jié)構(gòu)獎(jiǎng)。因橋其位于生態(tài)敏感的風(fēng)景區(qū)中，能設(shè)計(jì)出如此卓越、創(chuàng)新、美觀的橋梁，并且能在較短的工期內(nèi)完工而獲獎(jiǎng)。
親臨Sunniberg橋現(xiàn)場(chǎng)，觀其橋塔鋼索伴隨著橋梁優(yōu)美的曲線，配上纖細(xì)高聳的橋墩，宛如婀娜多姿的少女一般，其獲獎(jiǎng)?wù)婵芍^實(shí)至名歸！
最后再介紹一下Sunniberg橋結(jié)構(gòu)上的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。
-橋墩
在橋的縱向，橋墩呈拋物線形錐體，且寬度是改變的。在橋的橫向，橋墩的寬度從基底處的8.80米變?yōu)闃蛎嫣幍膌3.40米，結(jié)果形成了一個(gè)杯型開口結(jié)構(gòu)。
由橫隔梁定型的塔架高出橋面15.00米。在縱向，塔架的橫隔梁承受局部交通荷載引起的彎矩。在橫向，由于行車道是曲線形的，它們要承受由于纜索的偏離力產(chǎn)生的橫向彎矩，纜索的固定錨頭布置在銅嵌板里的橫隔梁中央部分。緊貼橋面下方的主橫隔梁將巨大的橫向彎矩傳遞成為不同大小的法向力給兩根墩柱，曲線內(nèi)側(cè)約60% ，外側(cè)約40%。
-橋的橫斷面
主梁的橫截面由一塊附帶兩根邊粱的l2.10米寬的板組成。板厚橫向由0.40米變至0.32米。纜索的活動(dòng)錨頭位于邊梁的外面。因?yàn)殪o力的原因，橫截面的板厚在橋的縱向朝橋墩方向遞增。邊梁用同一種預(yù)應(yīng)力鋼筋束施加全預(yù)應(yīng)力；跨中部分，提高了縱向預(yù)應(yīng)力以補(bǔ)償纜索引起的軸向力的損失。
-纜索
橋梁的纜索由封裝在硬聚乙烯鋼筋鞘管中的成束平行鋼絲組成，每根索由125至160根直徑為7毫米的鍍鋅鋼絲組成，設(shè)計(jì)最大索力其應(yīng)用限度為σ=0.5fpk纜索分別錨固并可在任何時(shí)候更換。錨固端的套節(jié)經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，可以承受很大的變化荷載。
-梁塔墩完全固結(jié)
由于塔很矮，斜拉索夾角過(guò)于平坦，導(dǎo)致梁體受到了更大的水平力，結(jié)構(gòu)會(huì)有更大的變形。因此，設(shè)計(jì)師Menn提出梁塔墩完全固結(jié)，以剛性連接形成整體。正是由于這樣的措施，所以多跨度的梁體跨域跨之間聯(lián)系相對(duì)較弱，基本上是依靠塔索梁組成的三角形勁性結(jié)構(gòu)單元。
這種結(jié)構(gòu)在單跨作用下，梁體上的荷載會(huì)產(chǎn)生很大的墩身彎矩。但是在全橋成橋之后，由于高墩、連續(xù)梁體的共同組合，使傳遞給墩身的彎矩大為減少，并在墩高1/3處出現(xiàn)彎矩零點(diǎn)，此處的橋墩截面尺寸也就最為纖細(xì)，它也減少了由于荷載偏心對(duì)基礎(chǔ)的不利影響。
-平面拱結(jié)構(gòu)
Sunniberg橋不僅僅是梁塔墩固結(jié)，連續(xù)的邊主梁無(wú)伸縮縫，即使是在橋臺(tái)處也是路橋固結(jié)。這種把固結(jié)理論用到了極致水平也只有設(shè)計(jì)師Menn。那么在溫度變化情況下，梁體如何變形呢？在我看來(lái)Menn利用了水平拱結(jié)構(gòu)原理，因此，在溫度荷載作用下梁體伸縮依靠梁體的平面曲線徑向位移來(lái)消化。這就從結(jié)構(gòu)上很好的解釋了為什么全橋無(wú)伸縮縫的道理。為了適應(yīng)平面拱結(jié)構(gòu)的徑向位移，橋墩的橫向尺寸設(shè)計(jì)得很小、很薄。
-施工過(guò)程
施工始于1996年7月，在1998年l0月竣工?？傞L(zhǎng)近兩年半的工期需要做仔細(xì)的準(zhǔn)備工作。在長(zhǎng)13.00米的第一節(jié)段完成之后，使用專門為此橋制造的兩個(gè)吊籃采用平衡懸臂法以每周6.00米的速度進(jìn)行施工。每一節(jié)段照澆筑邊梁的混凝土，同時(shí)澆筑上一節(jié)段的中間板區(qū)域。在吊籃移動(dòng)之前安裝纜索錨固。四個(gè)懸臂段由7至9個(gè)6.00米長(zhǎng)的節(jié)段組成。最大跨徑為140米。
必須指出，由于斜拉索的傾角很小，即tana=0.20，控制變形非常困難而且費(fèi)時(shí)。在施工階段，高次超靜定系統(tǒng)是非常不穩(wěn)定的。為了使懸臂施工過(guò)程中強(qiáng)度還很低的現(xiàn)澆混凝土邊梁不超過(guò)容許應(yīng)力，一份關(guān)于施工過(guò)程的12個(gè)步驟的說(shuō)明書詳細(xì)說(shuō)明了每個(gè)階段的施工。
-體會(huì)
剖析一座橋梁就像一位醫(yī)生來(lái)剖析一位人體結(jié)構(gòu)一樣，搞清楚了一些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)技術(shù)，有利于橋梁的維修與加固，延長(zhǎng)它的壽命，這對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)一座新橋也頗有益處。因?yàn)槟阒滥男┑胤绞潜∪醐h(huán)節(jié)，如何解決這些技術(shù)難題，有的放矢的做好設(shè)計(jì)，而不是那種不注重細(xì)節(jié)、沒有針對(duì)性的閉門造車式的Ctrl+C、Ctrl+V!
來(lái)源：路人@行者博客
