晋安湖公园摩天轮效果图
对于有中心轴的摩天轮,根据轮辐结构性质不同,可分为刚性、柔性以及刚柔混合结构三类。最简单的摩天轮就是刚性摩天轮,它的轮辐是刚性的桁架结构,非常可靠,早期的摩天轮都采用这种结构。但是随着摩天轮越来越高,越来越大,如果完全采用刚性桁架,自重将非常惊人,于是就出现了柔性结构。
柔性摩天轮的轮辐是柔性的拉索(轮辐索),巨大的轮缘外环通过无数条放射状的拉索与中心轴连接,大大节省了结构重量。这些拉索都被事先施加了一定的预应力,这样才能保证一直处于拉紧状态,使外环与中心轴保持着一种奇妙的平衡。轮辐拉索一旦松驰,就使不上力量了。如果在柔性拉索基础上,再加上少量的刚性轮辐,就形成了刚柔混合摩天轮。
刚性摩天轮
柔性摩天轮
柔性摩天轮给人一种“空心”的观感,更加震撼和美丽,因此迅速成为热门。伦敦眼就是一种典型的柔性摩天轮。从效果图上来看,晋安湖摩天轮也是柔性结构,外环与中心轴完全靠拉索连接。不过从建造过程照片上来看,应该是采用了几个临时的径向刚性支撑,在安装完成后,这些支撑将会被去掉。
根据之前市民拍摄的照片,晋安湖摩天轮只剩下一小节就合拢了,就在这个节骨眼上出了事。这就不得不提一下柔性摩天轮的建造过程,大致可分为两种:整体吊装和竖立旋转法。
正在建造的晋安湖摩天轮
英国的“伦敦眼”就采用了整体吊装法,将轮盘分为3部分在工厂加工,然后运到现场,在地面上拼装为一个完整的轮盘,然后整体吊装就位。这种方法安装简便,但需要较大的施工场地,而且对起吊设备要求较高。
竖立旋转法则是充分利用了摩天轮可以旋转的特性,并不在水平面上拼装轮盘,而是支架和中心轴就位后,在竖直面上分瓣安装轮缘和拉索,这样安装工作可以一直在摩天轮的底部进行,装一段就转个角度再装下一段,避免了高空作业,也节省了施工场地。
但这样也产生了一个问题:未合拢的轮盘呈“C”形,在轮辐索的拉力作用下,有变成“O”形的趋势,而且容易出现整体失稳。大家应该都有这种体验:一个不完整的圆环很容易被压扁,但一个完整的圆环,抗失稳的能力就会大大增强。因此,在摩天轮还没有安装完成,形成完整的轮盘之前,其结构强度会处在比较差的状态。