东京的彩虹大桥原以“东京港连络桥”推进,跨越芝浦码头与台场之间的水域。1980年代,东京都着手发展青海、有明、台场等临海填海地区,希望将集中于既有中心城区的城市功能向多个副中心疏解。跨港连接于是同时承担新开发区出入、港口运输和都市高速公路联网的任务。

工程由东京都与首都高速道路公团共同实施,1987年1月开工。规划中的交通功能不限于汽车:桥梁预留新交通系统及步道,使临海副都心能够取得公共交通与步行联系。1993年工程报告把缓解道路拥堵列为目标,而非仅把它作为一项港湾景观工程。

参考:[1] [3]

东京港第一航路需要保持大型船舶通行。设计条件要求中央跨径至少570米、梁下净空至少50米;羽田机场的航空限制又要求结构物高度不超过指定标高150米。桥梁不能单纯以抬高主塔解决跨越问题,还必须与两岸道路的坡度及土地使用衔接。

比较施工、结构及景观条件后,工程采用悬索桥。悬索桥段全长798米,跨径组合为114米、570米和114米;两端引桥另有长度。芝浦一侧采用环形引道,在有限空间内延长路线,让交通逐步爬升至跨港桥面。

参考:[1] [2] [3]

钢桁架中的多种交通

主桥采用三跨两铰加劲桁架悬索结构,上层承载首都高速道路,下层布置临港道路、新交通系统与步道。钢桁架为桥面提供刚度,主缆和吊索承担悬吊作用。这样的断面将不同通行方式叠放在同一跨港走廊中,也增加了结构设计时需要协调的空间条件。

加劲梁工程分为两个工区。川田工业参与1222工区的施工联合体,承担详细设计、制造和架设工作。伊藤博章等工程人员在施工总结中记录,下层交通空间使横向构件不能随意设置斜撑,设计因而采用刚架形式,并针对新交通轨道支承及桥面连续化作出专门安排。

参考:[2]

软土下的基础与现场反馈

桥址地下既有填土,也有厚达20至30米的软弱冲积黏土,更深处才是被称为“土丹”的固结软岩。主桥基础需要把重载传到较可靠地层,锚碇还须抵抗主缆持续施加的巨大水平作用。工程人员进行了深层钻探、原位加载和地下水调查,以判断承载力与长期位移。

基础施工按地段采用不同方案:主塔及锚碇使用气压沉箱,芝浦部分陆上区段采用地下连续墙,台场水域则使用钢管板桩基础。施工中出现槽壁局部坍塌及抽水后变形超过计算值等问题,团队通过加固、调整施工顺序和现场量测反馈修改措施,不能只依赖开工前的计算结果。

参考:[1]

繁忙水域上的架梁

加劲桁架的吊装必须处理主缆、吊索和施工便道之间的干扰。中央跨的部分构件先临时悬挂在主缆上,再由架设起重机转换吊点、送入安装位置;边跨则使用特殊吊具避开施工便道。桥面钢板还需在施工过程中量测支座相对位移。

这些步骤与船舶频繁通过的港湾环境并行。承包方报告将双层断面、两岸不对称的路线条件及地震位移列为设计施工中的难题,说明大桥外观背后是一组相互制约的交通与结构要求。

参考:[2]

公路先行,新交通随后接入

1993年8月26日,彩虹大桥正式开放,使首都高速台场线能够跨港连接羽田线与湾岸线。一般道路及步道也让东京市区与临海地区获得新的直接联系。公众征名形成的“彩虹大桥”名称,则随这座白色桥梁进入东京港的城市形象。

新交通系统的营业晚于桥梁启用。百合鸥线于1995年11月1日开业,列车从新桥出发,经大桥前往有明。由此,建桥时安排的道路、步行与公共交通功能分阶段投入使用;跨港工程与临海副都心的发展,也在不同交通方式逐步到位的过程中结合起来。

参考:[2] [3] [4]