淺談2008年奧運會自行車體育場木質(zhì)車道設(shè)計

淺談2008年奧運會自行車體育場木質(zhì)車道設(shè)計

一、國內(nèi)高爾夫球場由誰保障龍眼國際自行車場位于深圳龍眼體育公園，占地13公頃。賽區(qū)由主體建筑自行車場館、13.5km的公路賽道及7km長的山地賽道組成,為國內(nèi)第一個集場地賽、山地賽和公路賽于一體的國際標準自行車比賽場地。該工程主體建筑面積約1萬多平方米,共分三層,首層為運動員、貴賓接待廳、車庫等功能用房,二層為觀眾入口休息平臺及木質(zhì)賽道通風層,三層為觀眾席及自行車木質(zhì)賽道。本工程是國內(nèi)第一個采用木質(zhì)賽道的賽場,也是世界上第一個按照國際自行車聯(lián)盟2001年賽道標準設(shè)計的250m自行車賽場。目前國內(nèi)多用混凝土賽道,本身存在很多缺點;而對于賽道設(shè)計的主要依據(jù)主要是國際自行車聯(lián)盟頒布的2001年賽道標準,從設(shè)計角度來看,其本身量化程度不夠,可操作性不強,使一些參數(shù)較難把握。目前國內(nèi)賽場賽道部分的設(shè)計方法皆不統(tǒng)一,而賽道標準又無明確界定,導致存在對標準理解上的偏差和混亂。我們希望通過本次設(shè)計總結(jié)一些經(jīng)驗,供相關(guān)工程設(shè)計參考并促進設(shè)計同行間的技術(shù)交流。二、木制沖浪道設(shè)計1.緩和段橫坡的確定自行車賽道為一個馬鞍形復合環(huán)狀空間曲面,它由直線段(二個)、圓曲線段(二個)、緩和曲線段(四個)組成,其設(shè)計參數(shù)需按運動學原理(即確定賽車在運動中的重心曲線,包括平面線型計算和按85km/h的車速確定跑道橫坡)和動力學原理(即不同位置在運動中各種力之間的平衡條件)確定。按照國際自行車聯(lián)盟2001年250m賽道的最新標準,我們確定其直線段橫坡為12°,圓曲線段橫坡為45°,緩和曲線段橫坡由12°至45°柔和過渡。理想的設(shè)計應(yīng)使各段連接處過渡平順,使運動員在高速騎行時不感覺到較微的變坡。這就要求在設(shè)計中嚴格控制緩和曲線段在平面及內(nèi)外緣線展開面的曲率變化。賽道的寬度在各傾斜面上的尺寸是一致的,我們選取的寬度值為7.5m,在離賽道內(nèi)緣線20cm處劃有一條定位線叫測量線,它是賽場長度測量的最重要指標,龍崗國際自行車賽場采用的是250m賽場標準,按國際自聯(lián)2001年250m賽場驗收標準的要求,其最后測量的長度必須控制在250m+0.0125m范圍內(nèi)。2.木車道構(gòu)造的木、中和側(cè)結(jié)木賽道的構(gòu)造設(shè)計主要是為了滿足其完成面各點測量標高達到設(shè)計的要求及能滿足節(jié)約造價和維護方便的要求。從馬來西亞怡保賽場的木賽道構(gòu)造來看,其采用的是木桁架支撐體系,即按內(nèi)緣線每650mm設(shè)置一組木桁架,這種做法的優(yōu)點是可以通過木桁架上部的螺栓調(diào)節(jié)較精確地控制木龍骨的定位標高,不足之處是木材用量較多、不夠經(jīng)濟,另外由于是無頂蓋的露天賽場,其木桁架底部長期受雨水侵蝕且木賽道間通風不暢,造成底部木構(gòu)件腐蝕現(xiàn)象較為嚴重。悉尼場在圓曲線段和緩和曲線段采用了與怡保賽場相同的方法,在直線段上通過控制地面的標高,直接在地骨基面上鋪架木龍骨,由于悉尼場為室內(nèi)場,防水的問題自然不存在了。龍崗國際自行車賽場為有頂篷但四周開敞的半露天場館,防飄雨及防潮應(yīng)是設(shè)計必須考慮的重要內(nèi)容。在具體的木賽道構(gòu)造設(shè)計上,我們充分考慮到節(jié)約造價的問題,最終確定采用鋼筋混凝土次梁作為木龍骨的支撐體系的方案,即通過鋼筋混凝土次梁的設(shè)置減少支撐結(jié)構(gòu)的木材用量。另外在次梁與下層屋面板間架空至少600mm高,作為木賽道的通風間層。下層屋面板也設(shè)計成大傾斜面,以使飄入木賽道的雨水通過木賽道板縫漏至下層屋面板上能迅速排入邊溝,通風間層由于連通了內(nèi)外場,能使木賽道下保持良好的通風效果。在木材選型方面,我們通過反復比較最后確定了選用馬來西亞產(chǎn)的坤甸木,其又名波羅格,屬硬木類,其木質(zhì)致密堅硬,耐腐蝕且穩(wěn)定性好。不足之處是由于材質(zhì)較硬即柔韌性差,在曲線段上的鋪設(shè)面層較為困難,但通過現(xiàn)場試驗,我們可以通過控制面層型材的截面尺寸來解決這個問題。在木材的干燥處理上采用了低溫蒸養(yǎng)的方法,以不破壞原木組織保證材質(zhì)良好的穩(wěn)定性。木材干燥的溫度控制在56℃左右,采用交叉噴氣和排溫,使木質(zhì)邊心干濕度一致,含水率控制在12%～14%。在木材的防腐、防蟲、防白蟻處理上,采用五氯酚油劑浸漬涂刷,可不改變木材的色澤也不影響油漆的附著力,這種方法特別適合沿海地區(qū)采用,另木材還需經(jīng)過阻燃油漆的浸漬處理,以起到防火阻燃的作用。在賽道線型設(shè)計方面,我們運用回旋曲線的求作方法繪制出緩和段曲線,再借鑒市政道路設(shè)計的方法處理其與直線段及圓曲線段的接口,使之連接平順自然,并以內(nèi)緣線每40cm為單位,計算出木賽道構(gòu)造各斷面的控制坐標及各層面控制標高,以列表的形式表示,這比馬來西亞怡保場按內(nèi)緣線每65cm為單位分段給出各技術(shù)指標而言,在精確度控制方面更進了一步。為了精確控制木賽道各截面面層的標高,必須首先控制住鋼筋混凝土次梁及其上預埋螺栓的位置及標高,這才能保證木龍骨及上面板的完成面標高,這樣設(shè)計總共需提供的控制標高達6000多個,設(shè)計、施工及監(jiān)理的工作量非常之大。為了加強木賽道的整體穩(wěn)定性,設(shè)計在每跨木龍骨間錯位設(shè)置有X形角鐵斜撐,使所有木龍骨連成一個整體,有效地防止了由于局部木龍骨的側(cè)向位移而造成賽道線型的變形。在標高精確度控制方面,設(shè)計參考木結(jié)構(gòu)驗收的規(guī)范,制定出±2mm的精度要求。在平順度的檢測方法,通過2m的靠尺對木賽道水平及垂直兩個方向進行檢測,要求靠尺與木賽道面層的空隙需控制在3mm之內(nèi),施工、監(jiān)理在實際工作中嚴格按此要求來控制現(xiàn)場施工。3.擴大摩擦磨損的范圍作為自行車比賽的木賽道,必須有一個合理的摩擦系數(shù)來控制面層的粗糙度,摩擦系數(shù)過大會減低運動員的騎行速度,從而影響成績,摩擦系數(shù)過小則會使運動員在彎道高速騎行時由于無法平衡向心力而造成運動軌跡偏離或失穩(wěn)滑倒,易對運動員產(chǎn)生傷害。摩擦系數(shù)的控制與賽道傾斜角α、車行速度V及賽道半徑r有關(guān),具體可用tanα=v2/gr-fR計算可得,fR為橫向滑移磨擦系數(shù)。但如何以確定的磨擦系數(shù)來指導實際施工操作,使理論與實踐緊密結(jié)合起來卻是個非常棘手的問題,這勢必涉及到具體量化的要求。對此我們通過與華南理工大學試驗室的技術(shù)合作,尋求解決的方法。我們知道面層打磨的粗糙度與打磨的砂紙型號及打磨次數(shù)以及打磨機的重量(包括其上施加的應(yīng)力)有關(guān),我們的試驗?zāi)康谋阍谟谕ㄟ^選取某種合適的砂紙,確定一定的打磨次數(shù)及控制打磨機在賽道不同傾斜面上本身應(yīng)有的荷重來控制完成面的摩擦系數(shù)。在實際運用中,我們通過試驗的量化結(jié)果來指導木賽道的施工,通過嚴格的檢測,最后取得了滿意的結(jié)果。三、新的生活方式龍崗國際自行車賽道經(jīng)過設(shè)計、施工、監(jiān)理等各方面的通力協(xié)作,于2001年10月初順利竣工,并于10月17日正式通過國際自行車聯(lián)盟專家的驗收,成為國內(nèi)第一個達到國際標準的I類比賽場地,其測量線的實測平均長度為250.002m,賽道寬度及平順度也達到了國際標準的要求。賽場于2001年11月中旬正式投入九運會自行車比賽,據(jù)賽后運動員的反映,木賽道面層相當平整,各連接段的連接也相當順暢,尤其是直線段與緩和曲線段交接處的過渡使運動員在騎行時無明顯的向下壓車把的感覺,且由于賽道面采用木質(zhì)面層,使運動員在高速騎行時心里感到非常安全,木質(zhì)賽道特有的彈性感受也是在混凝土賽道面上所無法體驗的。九運會自