一座新型的开启桥_梅江南开启桥

王丽荣白繁义陈志国１９８５年，为垂直提升式开启桥，目

前还在频繁使用。

天津梅江南开启桥是一座新

一、概述

开启桥是一种兼顾道路交通和水路通航的特殊桥梁，建造开启桥需要机械、电气、钢结构、土木工程等技术的综合应用。现代的开启桥按开启方式可分为三大类：平转式、立转式和垂直提升式。国际上有很多的开启桥不仅解决了城区内河流和港口桥梁的通航问题，而且成为了当地一种特色建筑，为城市景观增添光彩。建造开启桥最多的国家是美国，上个世纪７０年代，美国已建有不同形式的开启桥２２００余座，并制定了公路开启桥规范。

我国开启桥最多、类型最全的城市是天津，现存的有平转式、立转式、垂直提升式开启桥。桥建于１９２７年，横跨海河，是目前国内惟一的中孔双叶立转式开启桥，沉睡了３０年以后，目前恢复了开启功能。

金汤桥，建于１９０６年，是天津最早的，也是目前国内惟一的一座三跨平转式开启的钢结构桥梁，

一

座新型的开启桥

型的开启桥，开启方式为垂直提升式，这种新型开启桥的建成，是基于一种创新的提升方式———四吊点同步提升方式，而四吊点同步提升的实现又是基于四吊点同步控制的实现。

二、梅江南开启桥设计背景梅江南生态小区以水体贯穿，水面将陆地分割为１５个居住组团，在开阔的水面中，有一个圆形的湖心岛，形成规划布局的核心。梅江南桥正是湖心岛与外界的联系通道。湖心岛的周围要形成一个

——梅江南开启桥

水上旅游景观，开发商购置了豪华游轮，用于旅游观光，该游艇高６．５米，为了达到通航标准，桥梁设计净空应大于６．５米。

受两侧地域，没有足够的长度使桥面高度按规定的坡度降下来。桥的一端连着湖心岛，小岛的面积本身不大，不可能让引路占用过多的面积；桥的另一端是新建成的规划路，已经形成一定的规模，也不可能重新改造。由此考虑采用开启桥形式，桥面的高度在一个合适的数值，两端引路按规

２００５年恢复了开启功能。

天津塘沽的海门大桥建于

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工程技术

范坡度设计。

固定桥梁底到湖面的距离为

术现状

垂直提升开启桥的提升任务是将活动桥跨提升到规定的高度。活动桥跨的四个角各有一个吊点，每个吊点对应一套卷扬设备，四点同步，是指活动桥跨在提升或下降过程中，四个吊点始终保持相同的位移值，即保持相同的提升高度。目的是保持桥面水平。

以往的垂直提升开启桥，受当时技术条件的，不能实现四个吊点的同步运行，只能将复杂的四点提升简化为两点提升。例如前面介绍的海门大桥就是这样的方式。

这样的控制系统，在当时的技术条件下，解决了同步提升问题，但还存在一些弊端。一主一辅两台电机使提升机械规模庞大；两组提升卷筒之间的刚性长轴的加工、安装、运行要求都很高；提升机械和刚性长轴都需要建造整体机房，而且机房的外形较大。对于规模较小的桥梁，显得头重脚轻，结构不合

理，造型也不美观，同时建造成本也大幅提高。这些弊端，影响了开启桥造型的景观设计，而景观设计越来越受到城市建设者的重视，所以，解决这些问题势在必行。

（二）梅江南开启桥控制技术的创新

梅江南开启桥完全没有了上述的弊端。四组提升机械没有了刚性长轴连接，设置，提升。开启跨运行过程中，四个吊点必须时刻同步提升才能保证活动桥跨的水平运行。四个吊点的同步控制很复杂，需要大量的数据传输和计算。必须借助计算机控制技术的发展和先进的控制设备，来实现四吊点的同步控制。

首先，对每组提升电机设置了调速曲线，采用变频器对交流异步电机进行调速控制，使拖动电机以设定好的速度曲线运行，执行低速起步－加速－匀速－减速的过程，很好地解决了稳步升降问题。提升高度为５米；提升速度为１．８米／秒；全过程总提升（下降）时间为５分钟。

关键的技术是对四组提升机械的同步调整。变频器有电压输入端口、电流输入端口和“位控”端口，可以通过这些端口调整输出端的频率，控制每台拖动电机的转速，达到同步运行的目的。具体方法是通过变频器建立的双闭环自动控制回路，即以电机转速为控制对象建立的电压负反馈回路，以活动桥跨起升高度为控制对象建立的电流负反馈回路，这样的控制回路可以使四个吊点时刻保持同步提升。

利用采样装置实时采集四台

１．８米，桥中间设计为可提升５米

的活动桥跨，此跨提升后，桥与湖面的最大距离可达６．８米，游艇可以顺利通过。

梅江南生态小区主导功能为高尚居住中心和休闲中心，因此梅江南桥的设计定位不但具有交通功能，还要满足通航要求，同时为了与周围环境协调，该桥还要具有可观赏性，提升景观价值。通过景观设计和经济效益综合分析，梅江南桥确定为垂直提升式四塔柱形式。

三、梅江南开启桥的控制特点梅江南桥要实现开启桥的实用功能，还要有新颖的景观造型，必须采用一种全新的提升方式，为此我们提出了四吊点同步提升方式，这种提升方式与以往的垂直提升有所不同。

（一）垂直提升开启桥控制技

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工程技术

拖动电机的转速和四个吊点的位移，对多组检测参数进行运算分析，适时输出多路调整信号。这是一个动态的平衡，这种同步调整可以在软件的支持下达到很高的控制精度。

下面是同步调整过程框图：

随时检测四个吊点的提升位移信号，输入计算机

体线型轻盈。正是由于上述的四吊点提升的实现，避免了塔柱上装设笨重的大型设备机房，这样，一方面是使四个钢塔柱结构轻盈，另一方面，同侧两个塔柱间可以做成纯装饰性的弧形梁。在钢塔柱四周装设玻璃幕墙，整个塔柱十分通透，里面的机械传动设备一览无余，站在桥上就可以看到里面的钢丝绳、配重铁、滑轮等，透露出天津的工业城市的特点，体现出一种不加修饰的自然美。整个造型特点轻盈小巧、玲珑剔透；景观风格清新自然、雅致脱俗。

从灯光设计上也充分强调了这些特点。该桥的夜景设计为“里光外透”的风格，塔柱的玻璃幕内装设泛光灯，灯具装设隐蔽，只见灯光，不见灯；四个塔顶上装冷色的淡紫色灯光；两段固定桥的两侧装设彩色水幕，在夜幕里，彩色水幕与水中的倒影相映成趣，使梅江南开启桥更显得靓丽。

梅江南开启桥已于２００４年竣工并投入运行，运行几年来，状态良好。因其具有先进的技术内涵和靓丽的造型，已经成为梅江南生态小区的标志性建筑，提升了整体景观价值。

（四）先进技术与现代城市景观建设的完美结合

梅江南开启桥工程建成后，解决了道路交通和水路通航的问题，景观效果也非常突出，同时，也节省了一次性投资，达到了比预期更好的效果。四吊点同步提升开启桥计算机控制系统的开发，提高了开启桥控制的可靠性和灵活性，提高了系统的工作效率，降低了能耗，节约了运行操作人员，其所创

造的直接和间接经济效益是十分可观的。

梅江南开启桥的建成，是先进技术和现代城市景观建设的有力结合。四吊点同步提升的计算机控制技术，为这类工程的首创技术，这一控制技术的成功应用，为开启桥控制开创了一个新的领域，同时，该技术也可以推广到其他领域需要进行四点以及多点同步运行的领域。

我国正处在城市建设的发展阶段，如何提高城市建设的水平，创造良好的生存环境是当前城市建设中面临的重大课题。城市建设中公共设施的完善和景观的美化，对于提高城市的形象和功能具有重要的作用。

先进的控制技术和现代城市景观建设的结合，是城市建设的必然趋势，先进的技术为城市建设服务，有了先进的技术，才能突破老的观念，创造出更新奇的景观建筑。梅江南开启桥是先进技术和现代城市景观建设结合的典范，为开启桥建设开辟了一片新的天空，为现代化城市建设增添了一片靓丽的景色。

［中图分类号］ＴＵ９９７［文献标识码］Ａ

［文章编号］００５－２７８Ｘ（２００７）０７－００６８－０３［收稿日期］２００７年７月

［作者介绍］王丽荣，天津市市政工程研

究院海顺设计公司高级工程师；白繁义，天津市市政工程研究院海顺设计公司教授级高工；陈志国，天津市市政工程局高级工程师。

计算机对数据进行运算处理，分析偏差状态

发出偏差校正信号，通过输出接口转换成变频器的频率调整信号

输入变频器相应的频率调整端口，对卷扬设备的拖动电机转速进行调整

采用计算机集中信号处理系统，这是当前最先进、高效率的控制方式之一。实现上述同步调整过程，需要开发计算机控制系统，通过编制程序来实现大量的数据传输和复杂的计算。用工控机、下位机、ＰＬＣ和总线构成控制网络。总线通信技术的应用，使大量的数据信号安全、有效地传输，提高了整个系统的可靠性。

（三）梅江南开启桥的造型特点梅江南开启桥的功能除交通外，还具有景观特性，它也是一座景观桥。从造型的设计上考虑周边环境特点，设计风格与环境的景观相协调。梅江南桥确定为垂直提升式四塔柱形式，钢塔柱高１６．５米，两侧引桥为大悬臂混凝土连续箱梁，下部结构墩柱为独墩，引桥整

编辑：李菁

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