土木工程概论-米约大桥

米约大桥
米约大桥因坐落在法国西南的米约市而得名，它是斜拉索式的长桥。

它是目前世界上第二高的大桥，桥面与地面最底处垂直距离达270米。

米约位于中央高低的一个山区，是法国
最宁静的地区之一。

但是一到夏天，这个贫
困的中世纪小城交通拥塞严重，因此对城市
的名声也是一个很大的影响。

每天都能听到
电视和广播说：避开米约，那里的车流拥堵，
要在米约塞车5个小时。

因此当地的人们开
始呼吁对这里的道路进行改造。

当时人们陆续提出了许多种改进方案，其中有4种：第一种是在塔恩河和多尔别山谷分别建造一座800米和一座1000米的大桥，但是这种方案要使大桥的桥墩建在山体的斜坡上，这对建造的安全性产生很大的影响；第二种方案是重建一条通往米约城的公路，但是由于该地区地形复杂，要修好这条公路对周围的环境破坏很大；第三种方案就是沿着山谷修一条12公里的公路，这种方案在技术上没有什么难度，但是修公路的成本比较高，同时对周围的环境也有不小的影响；第四种方案就是修一座高架桥，把蜿蜒的山路拉直，这比第三种方案可以节省不少的资金。

斐洛杰把这座高架桥的设计图交给政府当局看时，遭到了很多人的质疑。

斐洛杰曾设计的诺曼底大桥有两组缆索支撑桥面，但是他想去掉一排缆索，一次那剩下的一排缆索必须使支撑力加倍。

米约大桥不只有一段主跨距，而是需要一整系列的桥墩来支撑桥梁跨越河谷，
这种规模的多跨距单线悬索桥是一种空前的尝试。

1994年，设计师罗曼·福斯特的吊桥方案由于多种优点最终
中标，他的设计方案比斐洛杰的方案更夸张，将原先的9根桥
墩减少为7根，同时桥墩和桥面也大大缩减，这种设计稍微有
一点偏差就可能酿成一场灾难。

米约大桥全长2.5公里，如果算上桥墩上方用于支撑斜拉索
的桥塔，最高的一个桥墩则达到343米，超过法国巴黎著名的
埃菲尔铁塔23米。

建造的难度不亚于建造一座摩天大厦。

从河
谷的北端算起，第一座桥墩有陡坡带来的问题，第二三座桥墩
高度也将是一个严峻的考验，第4、5、7座桥墩则沿着比较缓的坡地爬向南端。

要想建造好这座高架桥，必须将桥基埋入岩床中，但是这并不容易。

岩石中布满了坑洞，这些坑洞使得当地的乳酪经济得以发展，但是这却足以使整个建筑方案拖垮。

很快一场强烈暴风引起的塌方差点损害了桥墩，这给了设计师严重的警告，于是他们转而稳定斜坡，首先解决建造大桥周围的地质环境的问题。

终于在2001年12月，法国的米约大桥破土动工。

大桥总重29万吨，其中钢结构桥面就重达3.6万吨。

大桥共7根桥墩，为了能达到所
需的强度，必须在模子里填充钢筋框架，这些钢筋
头尾相连可以长达4000公里。

建造当时全球最高
的桥墩，一切都必须准确无误，每4米的桥墩组
件，只要误差有10厘米，那么最高的桥墩顶端就
有可能误差超过6米，这可想而知，一旦出错，
这座大桥就不能接起来。

德国莱卡公司支持的著名测绘专家皮埃
尔·诺丁应邀负责大桥的测绘，他建立了一套卫
星定位系统的坐标体系，利用全球卫星定位系统
对大桥的建设进程进行了准确的跟踪定位，同时
在大桥和山谷中放置了300多个测量反射棱镜，
它们有些浇注在混凝土桥墩中，有些固定在周围
的岩石上。

使得桥身有0.3毫米的偏差也能轻松
发现。

到2003年11月，桥墩全部完工，最高的桥墩245米，仅地基就打了16米深，同时在165米高度处分叉，形成Y字形，而他的误差仅仅不到2厘米。

这种全球卫星定位系统能保证米约大桥在120年内足够安全。

大桥的支柱多少是经过严密的计算得出的，如果用成对的支柱，这将在建设上过于繁杂，而且不安全性也很有可能大于单柱，同时实验证明单柱与双柱在支撑效果上具有同样的效果，因此选了7根支柱。

下一阶段的工程将是最困难的一部分，要把长达2.5公里，重达3600公吨的桥面摆在塔尔恩河上空整整270米高的桥墩上。

由于施工团队知道其中的伤亡危险，他们决定要在坚固的地面上先打造好整条路面。

曾建造埃菲尔铁塔的埃菲尔钢铁厂勇敢的承担了这项艰巨的任务。

首先钢铁厂要制造出构成桥面的巨大组件，要想铺好整个桥面需要制造2200块这
种组件，他们通过镭射来测量精确度，误差缩小至不到1厘米。

制造组件的过程为自动化生产，动用双头的焊接机器人和一架离子切割机，将切割的形状输入电脑，通过程序驱使机器自动用火焰切割钢板。

相比于将庞大的组件运送到几百公里意外的米约，这些切割与焊接都是小意思。

整个工程动用了2000多辆特派车队来护航。

然后将这些桥梁的组件送到组装厂进行组装，在这里将这些组件像拼图一样焊接起来。

工程师以吊塔为起重机，在桥面和桥墩上安装了滑轮和中央控制系统的液压设备。

从而使桥面放到桥墩上，通过各个方向的液压装置进行精确定位，再由中央控制系统锁定。

为了加快进度，工程师把2.5公里长的桥面分成两段向前推进，让他们在塔尔恩河上方相接，这种方法一般应用于小型的桥梁，用一种强劲的液压活塞将桥面向另一端推进。

但是这次是将桥面架在一根像摩天大楼一样的桥墩上，这种难度可想而知，如果施工团队稍微有一点偏差，整个大桥的结构很有可能塌
入河谷中。

于是工程师们决定在两座桥
墩之间再建一座钢塔，来支撑有着巨大
重量的桥墩。

这样可以将跨距缩短为
171米，这样在施工上可以稍微容易一
些。

但是米约大桥不同于以往建设的桥
梁，他的桥墩之间的距离更长，如果还
采用传统的推进法，这些桥墩就很有可
能被一根根推到。

于是这就需要一种新的推进系统，设计师想出一种方法，就是在桥墩顶上装设一个推进系统，这样就不会影响桥墩的稳定性。

每个系统都在桥面两边的下方装上两个楔形切块，用液压活塞把上面的楔形切块往前拉，同时沿着下面楔形物的斜坡滑上去让桥面向上脱离支撑物，往前推进600公厘，下面的楔形物缩进去让桥面下降到支撑物上，上面的楔形物回复原位。

用电脑控制着装置的启动，使整条桥面向前移动。

就这样不断重复这个过程。

这种桥面的铺设方式就像在270米的高空中移动30层的大楼，整个桥体的吊装与建造的复杂性一点都不亚于大桥的设计。

因为这几个装置只要有一个有故障或着推进不一致，那么整个工程将会功亏一篑。

随着桥面不断推进，风对大桥的安全性就不得不进行考虑。

为了解除这种忧虑，工程师们分析塔尔恩河谷的风势超过18月，气象专家甚至在附近修建了人工山谷，并通过不断改造，从而模拟出塔恩河山谷可能出现的各种复杂风向的数据，从而对大桥的各种建筑结构的比例进行不断修改。

通过这些数据，风力工程师发现这里的平均风速很低，但是因为有强烈
的乱流，很快就能形成严重的乱流，最大时速将高达130公里。

270米高的建筑受到的风力远超出距地面几十米的物体，当两边桥体还未合拢，斜拉索的支撑也未形成时，这一高度的桥体经常因风力而剧烈摇晃。

当风力达到时速70公里时，所有工作人员都要撤出现场。

每次推进，施工团队都要查询天气预报，只有风势在安全范围内他们才展开推进作业。

同时，施工人员用巨型钢管搭出了几个200多米高的临时铁架，托住桥身，从而使工程多数时间得以顺利进行。

21个推进系统必须同时启动才能避免酿成灾祸。

在施工过程中，推进系统真难过的滑动面之间的不沾式特氟龙破裂，产生了强大的摩擦，这使得液压活塞不能继续前进。

这使得施工人员惊出了一身冷汗。

但是施工团队认真细致，他们发现尚未使用的推进系统可以拆下来为损坏的特氟龙进行替换。

这让施工团队大大的松了一口气。

通过卫星定位系统，能看见理论上的位置和实际位置的差距。

最终，依靠桥面的每块钢板切割和焊接的准确无误，使得大桥两段倾斜和弧形的桥面按照设计的需求成功结合，大桥的两部分连接的正确率高达99.9999%。

这主要得益于先进的卫星定位系统。

由于要考虑到大桥的热胀冷缩效应，设计
师设计了一个非常坚固而且能应对又热胀冷
缩引起的水平变化，又能应对支柱两边压力的
对称效应变化的柱子，这些柱子上升到一定的
高度后开叉，再上升90多米，从而托住桥身。

这种设计足以应对水平和垂直等方向的力的
变化。

同时，在桥墩上两段桥面的连接处设置了“金属关节”使桥面可以各自伸缩。

这些措施便很好的克服了热胀冷缩效应给米约大桥带来的影响。

此外，建造大桥的材料比普通大桥的要轻，这使它兼具了钢性和弹性，遇到超强大风，
地震以及热胀冷缩效应，它更显柔韧。

因此大桥
也可以承受时速250公里的大风。

桥面的重量超过4万公吨，最后需要154条
悬索使桥梁免于下陷与倒塌，最坚固的悬索由91
条钢绞线构成，断裂强度是25000公吨。

悬索拉
紧之后路面的波纹被拉直了。

随着桥面铺设完毕，
这座伟大的悬索桥终于完成。

而工期只有三年多一点。

米约大桥的钢缆绳在临近跨距的桥面，一段跨距承受的荷载会使桥面下陷，这样会把悬索拉下来，而桥塔会向这边倾斜，另一边的悬索就会网上拉，会带动旁边的桥面也被拉起
来，这就会造成危险的波纹效应。

施工团队对大桥进行了严格的检验，事实证明，这些担忧都是多余的，大桥能应付的弯度至少有50厘米。

建成后的米约大桥使得法国南部的塔恩河谷上的天堑变成了通途。

原先开过米约南北两侧的高速公路之间的30几公里的路要比从米约大桥通过多花费一个多小时，因此这座大桥的作用显而易见。

大桥的修建同时也开创了一条穿越法国中部的南北新路线，缓解了来自前往地中海和西班牙司机与游客的压力。

同时，米约大桥由于其独特的构造与当时世界第一高的悬索桥而成为当地的一个重要的观光景点。

该桥前卫的设计体现了钢铁和水泥的巧妙组合，将轻盈的桥体结构和谐地糅合进了法国南阿弗翁地区的高原风情之中。

米约镇长雅克·古德菲拉恩说：“前往意大利比萨的游客就是为了观赏比萨斜塔，而前往巴黎的游客则是为了欣赏埃菲尔铁塔。

我们希望今后前来米约的游客就是为了观看米约大桥。

我们希望米约成为观赏米约大桥景色的最佳观赏地。

”
米约大桥的建成打破了地中海公路全程免费的同行状态，每辆小车的收费大约在7欧元，在交通流量高峰的七八月会免费给各种车辆通行，一缓解交通拥堵的情况。

这项耗资30.亿欧元的工程，计划在该桥通车的前75年内收回投资，然后将免费开放。

法国总统希拉克参加竣工剪彩时表示，米约大桥是法国工业技术力量的象征，是当代法国的新象征。

通过这个作业，使我了解了建造米约大桥的一些基本的工作方式。

以前我一直都不知道建造大桥的桥面时应该是怎样的一个方法，总觉得桥面延伸时会悬空着，这很容易掉到大桥下面。

现在了解到大桥的桥面是由许多的钢结构组成，这就很好地加固了桥面，而且有这种桥面的推进系统，大大方便了大桥的建设。

许多工程的方法其实都是大同小异，重要的是能够有一种创新的精神与勇于挑战的心。

这个米约大桥就是一个很好的例子，首先设计师能创造性的想出在这个河谷上建造当时世界上最高的大桥，这就是一个跟大的突破。

然后，施工团队能在遇到困难时沉着冷静，想出最好的办法来解决。

这两个方面也是我所欠缺的，但是我相信通过努力与严谨踏实的学习态度可以得到一些弥补。