朱崇愷

2018年9月19日在英國(guó)《皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》上發(fā)表了一篇論文，表明他們使用數(shù)學(xué)建模技術(shù)得出了超大跨度橋梁的最佳形式。橋的跨度指的是兩個(gè)相鄰橋墩之間的距離，目前跨度的世界紀(jì)錄是日本的明石海峽大橋，主跨距離接近2千米。最常見的大跨度橋型是懸索橋，例如著名的金門大橋。但最近斜拉橋正變得越來越受歡迎，例如蘇通長(zhǎng)江公路大橋。

隨著橋梁跨度的變長(zhǎng)，需要更多的材料來承載橋梁自身的重量，而不是承載跨越橋梁的交通。而這會(huì)產(chǎn)生惡性循環(huán)：跨度的小幅增加需要橋梁使用更多的材料，橋梁結(jié)構(gòu)必然加重，這又需要更多的材料來支撐它。因此，這就限制了橋梁跨度的長(zhǎng)度。一種改善的手段是使用更輕更堅(jiān)固的材料。然而，現(xiàn)實(shí)中鋼仍然是首選的材料，因?yàn)樗鼒?jiān)固、易于獲得且相對(duì)便宜。所以增加跨度的唯一方法就是改變橋梁的設(shè)計(jì)。

謝菲爾德大學(xué)負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究的馬修·吉爾伯特教授說：“懸索橋已經(jīng)存在了數(shù)百年，但我們從未停下尋求看看它是否真的是最好用的形式。我們的研究表明，確實(shí)存在結(jié)構(gòu)更有效的形式，這可能為未來明顯更長(zhǎng)的橋跨打開大門?！?/p>

例如，位于歐洲和非洲大陸之間的直布羅陀海峽寬14千米。如果要修建跨越直布羅陀海峽的橋梁，可能需要5千米跨度，傳統(tǒng)的鋼制懸索橋設(shè)計(jì)在此并不成立，但新提出的橋梁形式只需要較少的材料，并且計(jì)算表明這個(gè)距離的跨度是可行的。