近来,由谢菲尔德大学和布鲁内尔大学伦敦分校的研究人员,及COWI工程咨询公司大跨度桥梁专家Ian Firth等组成的研究小组利用数学建模技术完成了桥梁形式的优化。
据悉,现有的多数大跨度桥梁要么是悬索桥,如亨伯桥,要么是斜拉桥,如昆斯费里桥。而随着这类桥梁跨度的增加,越来越多的结构只是用来支撑自身的重量,在材料达到极限承载力之前,桥梁跨度理论上是有极限的。
为此,研究人员开始研究新的设计是否能带来更高效的结构形式,从而能够建造更长跨度的桥梁。他们结合了戴维斯·吉尔伯特的19世纪数学理论开发了一个数学优化模型。
这种优化形式类似于自行车车轮辐条,用多个压缩元件代替单个桥塔,该形式比传统悬索桥节省38%的材料,且受力方面更加有力。考虑到施工困难较大,通过优化可以变形为2-3个分离式桥塔,该简化形式也比传统的悬索桥更节省材料,且更有利于大跨度桥梁受力。
不过,该形式的桥梁虽然在理论上有很大的优越性,但此次研究并没有考虑横向风荷载等动力荷载的影响,该研究小组希望与该领域的专家合作,验证该设计是否适用于大跨度桥梁。
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