不久前,世界唯一全钢架玻璃拱桥——“黄海之眼”在日照正式动工建设。日照作为海滨城市,有多风浪加海水腐蚀的特点,在多重复杂的海边建设玻璃拱桥,还要兼顾艺术美与舒适度,这座玻璃拱桥究竟使用了哪些黑科技?
玻璃间填充柔性材料，相互挤压不会破碎
“黄海之眼”,寓意为冉冉升起的太阳,黄海明亮的眼睛。在多种复杂环境的海边建造这样一座完全由钢架和玻璃构成的拱桥,这在全国甚至世界范围内尚属首次,整个工程要充分考量防风、防浪、防腐蚀等多重因素,设计施工难度可想而知。
在海边首先要面对的最大的安全隐患是大风,一座全部由钢架和玻璃建成的大跨度桥梁,能经受住强烈的海风甚至台风的侵袭吗?
对此,中建八局二公司聘请了湖南大学陈政清院士团队进行了风洞试验,采用3D打印技术,全真仿制了“黄海之眼”的树脂缩比模型,在风洞中给出不同风向角下各测点的平均风压系数,为结构的验算提供了相应的设计依据。
据国家海洋局北海预报中心对日照地区的各项环境历史数据,从可以查询到的记录来看,日照发生过的最大风速为22.8米/秒,“黄海之眼”的设计建造强度完全可以承受比这更强的风,确保安全可靠。
中建八局二公司工程师介绍,这里面的诀窍就是两项“黑科技”,一是桥梁所用的钢材为“耐候钢”,这是一种特种钢材,保证坚固耐用,而且可以在海边高盐碱的空气环境中防止腐蚀。另一项关键技术就是外围的玻璃幕墙,每块玻璃之间填充特殊的柔性材质,一方面保证了玻璃不会被大风吹坏;另一方面这种柔性连接也保证在风中的形变不会使两块玻璃相互挤坏。
玻璃幕墙设计了680余扇电动扇
为了防止海浪侵蚀,设计师们还专门根据日照地区黄海海域的浪高数据设计了防浪堤和围堰,按照1600-2400年一遇的大地震强度设计了深入地下岩层的地基,按照港口、桥梁、建筑工程三大类工程防腐蚀标准选用了特殊涂料,甚至考虑到了车辆瞬间高速撞击桥梁构件的极端情况,确保桥梁稳定不会垮塌。
作为玻璃拱桥,要求光感好、通透性强,玻璃的面积尽可能大;而且还要具备安全性,这样就需要钢结构不能太细、受压性强,这种统筹和平衡是一次重大探索。
在构成玻璃幕墙的2736块玻璃中,设计有680余扇电动开启扇,均匀遍布于拱桥东西两侧以及拱桥顶部。春秋季或夏季室外环境较舒适时,通过可开启外窗自然通风,保证桥内的温度舒适性。
而为了应对夏季极端炎热的天气,设计师们设计了两台螺杆式海水源热泵机组与四台双冷源新风机组安装在地下,作为空调设备,向地面送风,保证夏季室内温度维持在27.7℃～31℃之间。
