塔米納河谷位于瑞士圣加侖州的南端。它自南向北，終于阿爾卑斯山萊茵河谷的溫泉小鎮(zhèn)Bad Ragaz，海拔高度約500米。河的下游流經深切的山谷，將高原與對岸的城鎮(zhèn)分隔開來。

　　往常，居住在Pf fers一側的居民,通過起點位于Bad Ragaz鎮(zhèn)中心、途經塔米納河谷兩側的公路前往Valens。但這段蜿蜒曲折的公路，由于存在地質風險，且不能滿足日益增長的運力需求，經Bad Ragaz、Valens和Pf fers三地當局的決定，于2005年開始修建一座跨越塔米納河谷、連接Valens和Pf fers的橋梁。他們相信，這座橋梁將成為提升兩地間運力最經濟的解決方案。通往該橋的新道路將繞過西北方向的Pf fers村，進入Bofel 區(qū)。從Bofel區(qū)到河谷對面的Berg區(qū)，橋梁長度需要約400米，跨越山谷的深度約200米。

　　與自然融合的設計理念

　　為確保橋梁結構與周邊自然環(huán)境的融合，需要高標準、謹慎地處理周邊及當地環(huán)境的敏感要素。例如，要盡可能地減低橋梁在建設階段對當地自然保護區(qū)的影響。此外，詳盡的地質調查也是該項目取得成功的先決條件。

　　設計競賽方案比選

　　當局決定通過舉辦國際設計競賽獲取最佳設計方案。設計方案必須符合以下標準：技術可行、外觀出色、經濟實用。

　　競賽文件中提供了路線的平面、縱斷面圖，以及橋面尺寸。此外，地質報告中概述了地質狀況。根據瑞士的州級保護計劃，該河谷地區(qū)是野生動物棲息保護區(qū)，橋梁下方的區(qū)域是巖羚羊的棲息地，施工過程中必須考慮這一點。保護區(qū)的景觀保護目標也需要與野生動物的保育計劃相符，因此應避免興建改變保護區(qū)特征的建筑物。

　　盲選階段共收到24份設計方案，反響熱烈。在這些作品中，占比較大的是拱橋的設計方案，共有14種。經過兩輪嚴格的評選，其中有4份拱橋設計方案脫穎而出進入決賽。評審團以1:250比例的景觀模型，對4份方案進行了最后的評估，最終一致選擇了由德國萊昂哈特-安德拉合伙人咨詢公司（LAP）提供的斜拱+斜拱上立柱的方案。該方案因結構通透、簡潔高雅、經濟環(huán)保、施工方法簡便而獲得方案競賽的第一名。

　　良好的地質情況

　　經過評估，橋位處的地質情況無明顯問題。巖石層的抗壓強度在30～60Mpa之間，屬于高強度混凝土的最高范圍。但在河谷的左側，與巖石裂隙有關的墜石層需要注意，因為陡峭的山勢會有大塊巖石滑落的隱患，施工過程中必須小心處理。

　　嚴格的環(huán)境保護規(guī)定

　　作為野生動物的棲息地，塔米納河谷的景觀保護目標須嚴格執(zhí)行。例如，橋下沿河谷兩側就是巖羚羊的棲息地，這就要求大橋的設計方必須考慮棲息地保護法，施工期間避免在河谷較為陡峭的一側或谷底進行活動。而且， 位于河谷上部，面向Bofel一側 (通往Pf fers) 和Berg一側(通往Valens)的拓寬工作也應被減少到最低限度。

　　最后，施工過程中應關注橋梁與周圍景觀環(huán)境的融合，在任何情況下都不應改變景觀特征。

　　無墩柱的設計原則

　　由于橋梁橫跨塔米納河谷，根據周邊的自然環(huán)境，需要采用無鉸拱，跨徑為265米，主拱圈與拱上立柱為剛性連接，施工時采用平衡懸臂法及臨時支撐系統(tǒng)。

　　為減少對自然環(huán)境的破壞，僅設置橋面端部及拱腳處共4個基礎。無論從技術角度還是從地質角度看，這樣的設置是沒有問題的。主拱采用兩個不在同一高程上的半拱構成。為了使兩個半拱在拱頂處的水平力相等，兩個半拱的跨度和矢跨比均不相同。左側拱腳的高度明顯高于右側，但仍處于可以承載較大拱腳推力的基巖區(qū)域。兩個拱腳之間的高度差，也與河谷整體輪廓不對稱的幾何形態(tài)相呼應。

　　為了減少主拱的推力，采用傾斜布置的拱上立柱，拱腳處的基礎傾斜面與拱軸線垂直，且坡度與陡峭的河谷斜坡坡度相似，這樣的設計可以很好地融入到周圍的自然景觀中。其余的拱上立柱也呈放射狀分布在主拱上，自然、有序、和諧地表達出了整個結構。

　　而且，這種上承式拱橋使橋上的視野更開闊，與整體景觀較為協(xié)調。因為主拱施工時采用懸臂吊裝，所用的臨時支撐系統(tǒng)也可以最大程度地保護橋下的所有區(qū)域。

　　結構的總體布置

　　大橋主跨為265米，是一座非對稱后張法預應力混凝土上承式拱橋。拱上立柱的高度，最高可達4米，且高度依次向拱頂中心位置逐漸減少至2.05米，如圖3所示。主拱的截面寬度也發(fā)生變化，往Berg方向的拱截面最大寬度為6.95 米，最窄處為5米，另一側的拱截面最大寬度為9米。主拱采用箱形截面。

　　因為立柱斜置，所以立柱和主梁以及拱肋的連接必須剛性連接，而不能設置支座。但是如果立柱和主梁以及拱肋剛性連接，短立柱內的彎矩則特別大，為了克服這個問題，在短立柱的上部和下部采用“混凝土鉸”來解決，如圖4所示。即立柱截面在鉸這個位置，截面尺寸大大縮小， 來減少此處截面的彎矩。

　　傾斜的立柱除對橋面結構起到支撐作用外，還作為邊跨的一部分組成了剛架結構的受力體系。這種剛架結構的設計也使大橋在橫跨塔米納河谷時，可以不設置中間的立柱，因此在經濟和美學上更具吸引力。立柱采用變截面設計，間距在38.45米～62.7米。與上部的橋面結構相接后， 更加明顯地體現了框架效應，與典型的鐘擺式拱上立柱區(qū)別顯著。

　　橋面系由連續(xù)的預應力混凝土梁構成。由于橋兩端的立柱傾斜度大，因此可以顯著地減小邊跨的跨度，Bofel一側從原先的89米減少到了62.7米，而Berg一側從48.50 米減小到了38.45米。

　　主拱截面的高度變化范圍較廣，一般截面高度為2.75 米。根據框架結構的受力特點，兩側邊跨的截面有加腋高度，Bofel一側為4.75米～5.00米，Berg一側為4.3米～4.5 米。箱梁寬度為5米，懸臂長度為2.73米。因橫橋向受力良好，無需增加橫向預應力。

　　考慮到上部結構的跨度變化，在橋臺處設置了支座， 而整個結構其余位置均不再設置支座。

　　所有結構構件均采用鋼筋混凝土或預應力混凝土制成，為施工提供了方便。

　　施工過程設計

　　2011年春季，萊昂哈特-安德拉合伙人咨詢公司(LAP) 完成了這個所謂的建設項目。這相當于大約30%到40%的設計總量。除在投標前完成的初步細節(jié)設計，施工圖設計階段的工程師就已參與到該項目的早期設計階段。

　　現場施工自2013年3月開始，先進行基礎和橋臺的施工；之后轉入主拱圈的施工，兩個半拱分別按照5米一節(jié)向中間延伸，混凝土節(jié)段通過臨時塔錨固在河谷兩岸的巖壁上，臨時支撐塔高100米；靠近橋臺處，兩個節(jié)段采用一組斜拉索，其后的5～7個節(jié)段采用一組斜拉索；在塔的后方，斜拉索錨固到臨時基礎，臨時基礎通過巖錨傳遞荷載到地面。直到主拱合龍后，拆除臨時支撐塔架，開始拱上立柱及橋面系的施工，上部結構和橋柱施工從中心到端跨共分四步進行施工。

　　LAP提及了一些設計分析中涉及的特殊問題，并廣泛進行了施工過程的評估。考慮到斜拉索存在的潛在風險，甚至優(yōu)化了施工中的抗震方案。考慮到混凝土裂縫的形成會導致結構的剛度降低，LAP還對最終狀態(tài)和幾個施工階段的穩(wěn)定性和屈曲分析進行了研究。

　　依據工程師的勘探要求進行了地基情況的調查，結果表明，拱肋和橋臺基礎均為筏形基礎。

　　塔米納河谷大橋，采用拱上斜立柱和無中間短立柱的拱橋方案，使空中穿越河谷成為可能。同時考量了周邊地形，盡可能地減少了支座。由于橋面道路位于主拱圈的上面，使整個橋梁與周邊的整體景觀特征基本保持不變。通過采用不同跨度和矢跨比的兩個半拱形成一個大拱，并與框架結構相結合，形成了獨特的設計語言。可以說本橋是對傳統(tǒng)結構和技術，賦予當代的技術和施工方法，用傳統(tǒng)演繹創(chuàng)新也是歐洲當代結構工程藝術的主要手法之一。

　　塔米納大橋已于2017年6月通車。2018年11月，大橋獲得了英國結構工程師協(xié)會(Institution of Structual Engineers) 頒布的最佳結構設計獎及最佳公路/鐵路橋梁獎。

　　作者 / Wolfgang EILZERMartin ROMBERGMichael MüLLER

　　作者單位 / 德國萊昂哈特-安德拉合伙人咨詢公司（LAP）斯圖加特總部