塔米纳河谷位于瑞士圣加仑州的南端。它自南向北，终于阿尔卑斯山莱茵河谷的温泉小镇Bad Ragaz，海拔高度约500米。河的下游流经深切的山谷，将高原与对岸的城镇分隔开来。

　　往常，居住在Pf fers一侧的居民,通过起点位于Bad Ragaz镇中心、途经塔米纳河谷两侧的公路前往Valens。但这段蜿蜒曲折的公路，由于存在地质风险，且不能满足日益增长的运力需求，经Bad Ragaz、Valens和Pf fers三地当局的决定，于2005年开始修建一座跨越塔米纳河谷、连接Valens和Pf fers的桥梁。他们相信，这座桥梁将成为提升两地间运力最经济的解决方案。通往该桥的新道路将绕过西北方向的Pf fers村，进入Bofel 区。从Bofel区到河谷对面的Berg区，桥梁长度需要约400米，跨越山谷的深度约200米。

　　与自然融合的设计理念

　　为确保桥梁结构与周边自然环境的融合，需要高标准、谨慎地处理周边及当地环境的敏感要素。例如，要尽可能地减低桥梁在建设阶段对当地自然保护区的影响。此外，详尽的地质调查也是该项目取得成功的先决条件。

　　设计竞赛方案比选

　　当局决定通过举办国际设计竞赛获取最佳设计方案。设计方案必须符合以下标准：技术可行、外观出色、经济实用。

　　竞赛文件中提供了路线的平面、纵断面图，以及桥面尺寸。此外，地质报告中概述了地质状况。根据瑞士的州级保护计划，该河谷地区是野生动物栖息保护区，桥梁下方的区域是岩羚羊的栖息地，施工过程中必须考虑这一点。保护区的景观保护目标也需要与野生动物的保育计划相符，因此应避免兴建改变保护区特征的建筑物。

　　盲选阶段共收到24份设计方案，反响热烈。在这些作品中，占比较大的是拱桥的设计方案，共有14种。经过两轮严格的评选，其中有4份拱桥设计方案脱颖而出进入决赛。评审团以1:250比例的景观模型，对4份方案进行了最后的评估，最终一致选择了由德国莱昂哈特-安德拉合伙人咨询公司（LAP）提供的斜拱+斜拱上立柱的方案。该方案因结构通透、简洁高雅、经济环保、施工方法简便而获得方案竞赛的第一名。

　　良好的地质情况

　　经过评估，桥位处的地质情况无明显问题。岩石层的抗压强度在30～60Mpa之间，属于高强度混凝土的最高范围。但在河谷的左侧，与岩石裂隙有关的坠石层需要注意，因为陡峭的山势会有大块岩石滑落的隐患，施工过程中必须小心处理。

　　严格的环境保护规定

　　作为野生动物的栖息地，塔米纳河谷的景观保护目标须严格执行。例如，桥下沿河谷两侧就是岩羚羊的栖息地，这就要求大桥的设计方必须考虑栖息地保护法，施工期间避免在河谷较为陡峭的一侧或谷底进行活动。而且， 位于河谷上部，面向Bofel一侧 (通往Pf fers) 和Berg一侧(通往Valens)的拓宽工作也应被减少到最低限度。

　　最后，施工过程中应关注桥梁与周围景观环境的融合，在任何情况下都不应改变景观特征。

　　无墩柱的设计原则

　　由于桥梁横跨塔米纳河谷，根据周边的自然环境，需要采用无铰拱，跨径为265米，主拱圈与拱上立柱为刚性连接，施工时采用平衡悬臂法及临时支撑系统。

　　为减少对自然环境的破坏，仅设置桥面端部及拱脚处共4个基础。无论从技术角度还是从地质角度看，这样的设置是没有问题的。主拱采用两个不在同一高程上的半拱构成。为了使两个半拱在拱顶处的水平力相等，两个半拱的跨度和矢跨比均不相同。左侧拱脚的高度明显高于右侧，但仍处于可以承载较大拱脚推力的基岩区域。两个拱脚之间的高度差，也与河谷整体轮廓不对称的几何形态相呼应。

　　为了减少主拱的推力，采用倾斜布置的拱上立柱，拱脚处的基础倾斜面与拱轴线垂直，且坡度与陡峭的河谷斜坡坡度相似，这样的设计可以很好地融入到周围的自然景观中。其余的拱上立柱也呈放射状分布在主拱上，自然、有序、和谐地表达出了整个结构。

　　而且，这种上承式拱桥使桥上的视野更开阔，与整体景观较为协调。因为主拱施工时采用悬臂吊装，所用的临时支撑系统也可以最大程度地保护桥下的所有区域。

　　结构的总体布置

　　大桥主跨为265米，是一座非对称后张法预应力混凝土上承式拱桥。拱上立柱的高度，最高可达4米，且高度依次向拱顶中心位置逐渐减少至2.05米，如图3所示。主拱的截面宽度也发生变化，往Berg方向的拱截面最大宽度为6.95 米，最窄处为5米，另一侧的拱截面最大宽度为9米。主拱采用箱形截面。

　　因为立柱斜置，所以立柱和主梁以及拱肋的连接必须刚性连接，而不能设置支座。但是如果立柱和主梁以及拱肋刚性连接，短立柱内的弯矩则特别大，为了克服这个问题，在短立柱的上部和下部采用“混凝土铰”来解决，如图4所示。即立柱截面在铰这个位置，截面尺寸大大缩小， 来减少此处截面的弯矩。

　　倾斜的立柱除对桥面结构起到支撑作用外，还作为边跨的一部分组成了刚架结构的受力体系。这种刚架结构的设计也使大桥在横跨塔米纳河谷时，可以不设置中间的立柱，因此在经济和美学上更具吸引力。立柱采用变截面设计，间距在38.45米～62.7米。与上部的桥面结构相接后， 更加明显地体现了框架效应，与典型的钟摆式拱上立柱区别显著。

　　桥面系由连续的预应力混凝土梁构成。由于桥两端的立柱倾斜度大，因此可以显著地减小边跨的跨度，Bofel一侧从原先的89米减少到了62.7米，而Berg一侧从48.50 米减小到了38.45米。

　　主拱截面的高度变化范围较广，一般截面高度为2.75 米。根据框架结构的受力特点，两侧边跨的截面有加腋高度，Bofel一侧为4.75米～5.00米，Berg一侧为4.3米～4.5 米。箱梁宽度为5米，悬臂长度为2.73米。因横桥向受力良好，无需增加横向预应力。

　　考虑到上部结构的跨度变化，在桥台处设置了支座， 而整个结构其余位置均不再设置支座。

　　所有结构构件均采用钢筋混凝土或预应力混凝土制成，为施工提供了方便。

　　施工过程设计

　　2011年春季，莱昂哈特-安德拉合伙人咨询公司(LAP) 完成了这个所谓的建设项目。这相当于大约30%到40%的设计总量。除在投标前完成的初步细节设计，施工图设计阶段的工程师就已参与到该项目的早期设计阶段。

　　现场施工自2013年3月开始，先进行基础和桥台的施工；之后转入主拱圈的施工，两个半拱分别按照5米一节向中间延伸，混凝土节段通过临时塔锚固在河谷两岸的岩壁上，临时支撑塔高100米；靠近桥台处，两个节段采用一组斜拉索，其后的5～7个节段采用一组斜拉索；在塔的后方，斜拉索锚固到临时基础，临时基础通过岩锚传递荷载到地面。直到主拱合龙后，拆除临时支撑塔架，开始拱上立柱及桥面系的施工，上部结构和桥柱施工从中心到端跨共分四步进行施工。

　　LAP提及了一些设计分析中涉及的特殊问题，并广泛进行了施工过程的评估。考虑到斜拉索存在的潜在风险，甚至优化了施工中的抗震方案。考虑到混凝土裂缝的形成会导致结构的刚度降低，LAP还对最终状态和几个施工阶段的稳定性和屈曲分析进行了研究。

　　依据工程师的勘探要求进行了地基情况的调查，结果表明，拱肋和桥台基础均为筏形基础。

　　塔米纳河谷大桥，采用拱上斜立柱和无中间短立柱的拱桥方案，使空中穿越河谷成为可能。同时考量了周边地形，尽可能地减少了支座。由于桥面道路位于主拱圈的上面，使整个桥梁与周边的整体景观特征基本保持不变。通过采用不同跨度和矢跨比的两个半拱形成一个大拱，并与框架结构相结合，形成了独特的设计语言。可以说本桥是对传统结构和技术，赋予当代的技术和施工方法，用传统演绎创新也是欧洲当代结构工程艺术的主要手法之一。

　　塔米纳大桥已于2017年6月通车。2018年11月，大桥获得了英国结构工程师协会(Institution of Structual Engineers) 颁布的最佳结构设计奖及最佳公路/铁路桥梁奖。

　　作者 / Wolfgang EILZERMartin ROMBERGMichael MüLLER

　　作者单位 / 德国莱昂哈特-安德拉合伙人咨询公司（LAP）斯图加特总部