   漂浮结构如今已在不少领域发挥出了重要的作用，也在被更多的行业所接纳与认可，且伴随着当今社会科技生产力的提高，漂浮结构在改良与进步后所应用的场景将越来越多。因此，本文通过整理相关漂浮结构的应用类型与技术现状，来帮助读者了解漂浮结构使用的用途与优点。希望这篇文章能够激发新的思路、提供指导，从而对读者有所帮助。 城市与民用建筑 漂浮娱乐设施 由于海滨和大海总是吸引大众，漂浮结构已经建成为各种娱乐设施，可供360°欣赏海景。在广岛的尾道市有一座极大的浮岛（130m×40m×5m），该岛屿设计类似希腊的帕台农神殿，该岛上的娱乐设施有3D影院、水族馆和码头。另一个漂浮娱乐设施是伊斯忒（128m×38m），其外形像一条船，系泊在日本广岛吴市的娱乐码头。甲板顶层是一个用于大型活动的广场，下层甲板是电影院、剧场、餐馆以及游乐中心。澳大利亚第一座漂浮旅馆（图1）位于大堡礁。该旅馆有七层楼高、27m长、9m宽，建于新加坡。如果遭遇台风，解开一端系泊，船上人员撤离之后，风吹着船原地旋转。可以将浮式直升机场、网球场以及游泳池与旅馆结构分离并拖运至远处，躲避风暴。经过一年营运，该旅馆被拖至越南胡志明市，现在位于朝鲜。  图1 澳大利亚第一座漂浮旅馆 香港号称有一个著名的名叫巨无霸的浮式餐馆（图2）。1991年在日本横滨，在一艘24m×24m×3.2m的趸船上修建了一座浮式餐馆（图3）。餐馆旁边的码头也是漂浮结构。钓鱼码头也采用非常大的漂浮结构，例如在淡路岛的浮式钓鱼码头的尺寸为101.5m×60m×3m。  图2 香港名叫巨无霸的浮式餐馆  图3 日本横滨的浮式餐馆 漂浮机场以及移动离岸基地 近代出现了一个新的问题：主要城市的土地成本已大幅上升，城市规划者正在考虑利用沿海水域发展城市的可能性，包括建立漂浮机场。由于大海和临水陆域通常是平坦的，所以飞机降落和起飞比较安全。在这方面，加拿大在温哥华的一个小海湾有一个漂浮直升机场。此外，这个繁忙的交通直升机场的修建目的是为了方便和减少噪音。 日本在建造海上大型机场方面取得了很大进展。位于大阪的关西国际机场就是海上机场的成功例子，尽管该机场建在一个填海造岛上。第一个超级漂浮跑道是1998年在东京湾建造的长达1km 的Mega-Float试验模型。这个漂浮跑道被授予世界上最大的人造漂浮岛，而被载入1999年的吉尼斯世界纪录。试验模型的研究包括对漂浮机场设施设备的调查、机场功能仿真技术的开发、漂浮跑道上着陆及起降试验仪器的研制、对环境的影响、漂浮机场施工技术的验证。Mega-Float是羽田机场3.6km浮式跑道的先驱，它将增加羽田机场的设施。 工业建筑领域的尝试 漂浮发电厂 由两段组成的一个漂浮结构于1978年在巴西建成。该结构的一段是一个工厂（230m×45m×14.5m），另一段是一个发电厂（220m×45m×14.5m）。该漂浮结构被拖运到蒙古巴的现场，安装在桩基础上。1979年孟加拉从日本购买了尺寸为60.4m×46.6m×4m的漂浮发电厂。该发电厂位于孟加拉的库尔纳市。于1981年沙特阿拉伯修建了一座尺寸为70m×40m×20.5m的漂浮脱盐厂并拖运到安装现场，然后沉入到海底的位置。阿根廷于1981年修建了一座尺寸为89m×22.5m×6m的漂浮聚乙烯工厂，地址在巴伊布兰市。牙买加于1985年获得了一座尺寸为45m×30.4m×10m的漂浮发电厂。该发电厂建于日本船厂，后被拖运到牙买加，然后系泊在一个带碰垫系统的系缆柱上。日本的研究正在将漂浮结构朝着风电场、污水处理场、发电厂的方向转化。 近海风力发电 2001年第一个海上风电场的建设使用多个风发电机（千瓦）建成，作为一个计划建造的大型风电场的前兆，未来几年在丹麦、瑞典、德国、荷兰、比利时、英国和爱尔兰周围的浅海区计划建造非常大型的风力发电厂。这些风电场将由数十到数百个这样的千瓦级的涡轮机组成，这将是第一次有可能建造一个与传统电厂产量相近的风力发电站。海上风能将成为北欧大部分地区的主要能源来源，传统能源行业的公司参与风电场建设的大趋势将继续发展下去。这很可能导致进一步尝试将新技术引入市场，因为这些组织试图应用他们的知识来解决风能发电的问题，既便宜又可靠。 浮动储存设施 超大的浮动结构已经用于储存燃油。这些浮动结构外形为箱形，并排布置，像数个扁平的罐子。浮动结构使易燃、易爆的燃油远离人群密集的陆域，因此是理想的储存燃油的设施。日本有两座主要的浮式燃油储存系统，一个位于白岛，存储能力560万m3，而另一座位于神事，存储能力为440万m3。 浮桥的创新 Norway Floating Bridge 挪威浮桥 挪威是一个多山的国家，有长长的海岸线和许多峡湾。峡湾的风景美丽，但由于其巨大的水深度，给桥梁修建带来极大挑战。自从北海油井开发以来，挪威在近海建筑领域技术领先。这些水中结构的专业知识和经验可以用于浮桥创新。1992年，伯格索松德大桥在克里斯蒂安松德附近的海水深度为320m的伯格索峡湾建成。这座桥总长845m，呈水平弯曲，曲率半径为1300m，该桥采用7个混凝土浮筒组成基础，采用钢管桁架作为上部结构。这大大提高了对滚动运动的抵抗力，同时又没有阻碍水流和波浪。 上层建筑采用钢构件十分有效，当水流来自其凸面时，作为一个拱肋，结构比相同横截面的大梁更坚固，当水流回转时，起着一个类似于——悬链线索的作用。通过这个拱门或悬链线的作用，水力荷载有效地并主要转化为上层建筑构件的轴向力以及在每一端的反作用力。在端头浮动部位仅仅用活动杆连接在岸上的一个桥台，因此该工法不涉及海床开挖。设计的柔性杆可以传递两端的扭转力矩、剪力和轴向力，同时提供适当的柔性以调节潮汐变化引起的相对垂直位移。 1994年，第二座桥，北霍尔德兰桥，在卑尔根附近的萨尔胡斯海深500m的地方竣工。为了给大桥提供航道，将一座斜拉桥与1246m长的浮体部分相连。斜拉桥的长度为350m，通航宽度为50m，桥的净空为32m。这座桥的基本设计概念与伯格索桑德桥一样，它同样是横向弯曲，但有一些不同，比如最小曲率半径1700m，钢箱梁的上层建筑使用灵活的盘子来连接浮动部分，浮动部分连接两端的桥台。 柔性板传递扭转力矩、剪力和轴向力，并提供柔性来吸收潮汐变化引起的垂直位移。  图4 伯格索桑德桥 日本大阪浮桥 一座410m长、主跨度280m的浮拱桥横跨一条水道上，由两条空心钢管制成的趸船支撑。 这座浮桥是公路桥，是宇麦大桥的一部分，宇麦大桥长940m，连接了两个填海造岛和区域公路网。设计特别针对波浪、风和地震的作用、摆动机制和耐久性问题。该双拱肋桥宽38.8m，容纳6车道。桥可以绕梁的一端附近的枢轴转动。浮箱的两侧有内衬钛板以防止腐蚀，另一潮湿表面采用阴极保护。系泊系统由带有可移动反力墙和橡胶碰垫的系缆柱组成。反力墙建在用桩打入海床固定的系缆柱上。该结构被设计得足够坚固和稳定，足以承受台风级别的风和浪。  图5 大阪浮桥 浮桥的转动允许大型船按照需要通过该航道，一年转动几次。摆动操作从插入枢轴和顶起过渡侧桥开始。然后反力墙从其系泊位置松开并旋转，拖船将桥绕枢轴旋转。旋转完成后，桥暂时系泊在开敞位置。倒转程序可以使浮桥恢复到原来的位置。  图6 在桥墩一端围绕支撑轴转动 在很多国家使用现代漂浮结构已经很长时间，这些漂浮结构满足了各种需求。使用漂浮结构的国家有日本、加拿大、挪威、美国、英国、巴西、沙特阿拉伯、越南、中国、韩国、以色列、荷兰、德国、意大利、新西兰。新加坡在不久的将来也将效仿。 因此，漂浮结构的研究与应用前景十分广阔。随着漂浮结构的深入发展，未来我们的生活将与漂浮结构密不可分。   本文刊载 / 《桥梁》杂志 2024年 第2期 总第118期 资料来源 / Mor Temor建筑公司官网 译者 / 郭敬谊 林巍 译者单位 / 重庆交通大学 中交公路规划设计院有限公司 编辑 / 王硕 美编 / 赵雯 审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲 联系人：李天颖 |
|
|
