双螺旋桥，是新加坡滨海湾的一座人行桥，因其结构像人体DNA的双螺旋结构而得名。它既是一座优雅轻盈的艺术品，也是一座坚固又耐腐蚀的结构，将先进设计工具的运用和含钼双相不锈钢完美结合起来。桥于2010年夏天正式通行，凸显了城市的精神和活力。
总人口达500万、国土面积仅650平方公里的新加坡，虽然人口密度很高，但高度组织化并造就了具有突破性和创新性的建筑。新加坡不仅地处马六甲海峡核心的战略地理位置，还在亚洲经济和金融方面发挥重要作用，被称为亚洲的瑞士。也是全球旅游者首选旅游目的地之一。
滨海湾是新加坡政府斥重金精心打造的旅游度假胜地，已成为最新的城市象征和热点。新加坡滨海湾有一个壮观的集商务、酒店、文化、娱乐于一体的多功能旅游度假综合体，它拥有毋庸置疑的美丽，体现了建筑结构上的创新。艺术科学博物馆临水而建，形如一朵绽放的莲花。它的背后矗立着大胆创新的三座顶级酒店组成的金沙酒店：在200米高的顶层一个1.3公顷的空中公园将三座大楼连为一体，长度比埃菲尔铁塔的高度还长，还包括一座146米长的无边界泳池。
照片：MBS-Newhome
项目背景
滨海湾的整个边缘已开发成3.5公里的“绿色环形步道”，让行人可以欣赏到展示新加坡活力的建筑。为了将这个著名的步道封闭环绕，2006年新加坡城市重建局(URA) 举行了一个国际设计竞赛，选出连接海湾入口两端、供行人和车辆通行的最优设计建造方案。由澳大利亚和新加坡建筑师及国际工程公司组成联合体赢得了这个项目。他们的设计展现了优秀的美学和技术创意。双螺旋桥是一次建筑结构学上真正的成功，为滨海湾的开发画上了完美的句号。
设计：神来之笔
建筑师选择保留车辆通行桥，因此简化了设计并把更多的预算放在人行桥部分。这就使得人行桥成为了我们如今所看到的工程艺术作品。其设计灵感来自DNA的两条螺旋形双链结构，象征新加坡 “生命与延续，更新与成长”的理念。
照片：financial dynamics/Christopher Frederick Jones
由于单螺旋结构不够坚固，设计师的神来之笔是采用了双螺旋结构，一条与另一条交错。外面的螺旋呈顺时针，窄一些的内层螺旋为相反方向。两个螺旋结构用箍架相连加固，使得结构达到完美的坚固，并且产生出一个供行人行走的内部通道。设计师用惊人的想象力创作出这样杰出的结构，而3D软件是将如此错综复杂的设计变为现实所不可或缺的。在建造这座大桥时，不锈钢从一开始就是一个符合逻辑的选择。除了纯粹的力学方面的考虑因素，新加坡的气候条件也大大影响了设计师对于金属的选择。这座桥需要抵抗新加坡潮湿、酷热、高盐度的空气，并且还要满足至少100年寿命的设计要求。而不锈钢可以帮助设计师实现这些目标。
螺旋结构：选择高性能的不锈钢
考虑到财务预算、力学的限制及加工制造和维护的规范，选择不锈钢是该工程的关键因素。桥梁结构由大量独立的组件组成，大量金属表面及许多连接和紧固部件会暴露在大气中，容易发生腐蚀，所以设计师排除了涂层钢这个选项。
尽管某些不锈钢桥梁工程采用了奥氏体不锈钢，但是越来越越多的工程师选用双相不锈钢，它既有很高的抗腐蚀性，又有很好的力学性能。双螺旋桥的工程师延续了这一趋势，选择了2205双相不锈钢，他们之前在香港的昂船洲大桥中曾经使用过。2205双相不锈钢是两相合金，结合了铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的特性。
2205双相不锈钢的化学成分
双相不锈钢2205的化学成分确保了一个平衡的金相组织，与单相奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的力学性能更胜一筹。钼的添加以及高铬含量保证了双相不锈钢很高的耐腐蚀性能，这就避免了较低合金化不锈钢在潮湿沿海环境中可能发生的生锈和点蚀的风险。因此，采用双相不锈钢的结构设计既美观又坚固。
采用双相不锈钢还降低了日后的维护修理费用，只需定期清洗即可。因此，对于双螺旋桥的建造，2205双相不锈钢优于奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢。材料的优异性能是不锈钢中的钼所带来的直接结果，并对设计团队的选材决策有重要影响。
照片：financial dynamics/Christopher Frederick Jones
经济的设计：采用双相不锈钢
2205双相不锈钢由于强度高，具有明显的设计优势。卓越的力学强度，特别是大跨度结构（这里重量很关键）的强度，对于双螺旋桥这样的结构是很必要的。桥梁的重量大约1700吨(相当于1130辆车)，但是设计要求支撑自身重量，不需要支撑梁和拉索。3D软件使设计者能够充分利用2205双相不锈钢的高强度来优化结构设计，并减少金属部件的数量。
该结构由外层直径10.8米的螺旋结构及内层直径9.4米的螺旋结构组成。外层螺旋结构由6根管组成的扭曲链状结构形成，内层只需要5根管。外层补偿内层的垂直落差，在人行桥面每隔2.75米即相交。箍架由加强支撑杆和拉伸杆内部相连构成，保证了必要的刚度。应力计算和3D设计软件保证了双螺旋钢管在不影响功能特性的前提下，可以具有相同的外径 -- 273毫米(主要考虑审美标准)。钢管的壁厚根据它所处的位置以及负荷的不同而不同。
3D软件让设计师仅用两个棒材断面就可以完成双螺旋：一根直段，一根稍微弯曲，降低了制造和建造成本。并且，结构支撑了全部的附属设备，比如行人通道，遮雨蓬，以及引人入胜的照明系统。简而言之，2205双相不锈钢的特性以及计算机辅助设计简化并改进了设计。这个聪明的设计使得这座双螺旋桥的钢材使用量仅为同样长度传统箱型梁结构桥的五分之一，从而减少了材料，结构和维护成本。
制造和装配：要求严格
选择2205不锈钢也为部件的制造和装配带来了好处。由于受到新加坡交通法律规定及所用拖车类型的限制，双螺旋桥被分成若干部分来制造。在现场之外建造了一个特殊的车间进行部件的机加工和装配。尽可能多地在车间进行焊接操作，以避免碳钢污染双相不锈钢，造成结构锈蚀。焊接温度被严格控制以避免改变双相不锈钢的相平衡，同时也控制受热时弯曲的趋势，因为这将会影响弯管的外形。当撑杆和拉杆用螺栓安全固定到位时，将构成双螺旋的钢管进行对接焊。这些制造和装配预防措施保证了连接和装配的完好。
照片：Arup
一个优雅轻盈的杰作
双螺旋桥的优雅在于它的曲线外形和反螺旋结构的创意。这一结构始于一个缓坡，12米长的混凝土坡道将金属结构与两岸相连，然后结构在水平面略微弯曲，行人通道与车行桥并排延伸。280米长的螺旋桥由三个66米跨度和两个41米引桥组成。跨度间的连接段靠2205双相不锈钢反向三脚架支撑在四个混凝土桩上。6米宽的桥面支撑于9米的梁上，梁将双螺旋结构的两边相连。桥上有四个椭圆形瞭望台正对滨海湾的壮观景象。螺旋桥的魅力很容易通过螺旋曲线的平衡感受到。外圈螺旋完整转了四周，而内圈螺旋则是五周。
螺旋桥可以承载16000人。该结构通过了性能测试，可以承受大量行人同时通过大桥如马拉松或者阅兵时产生的震动。在两桩之间行人桥比水面高出8.8米，高度足够滨海湾和与大海相连的通道之间的海上交通工具通过。
照片：financial dynamics/Christopher Frederick Jones
更加壮观的城市天际线
照片：Kak Wai Lin
小螺旋结构上层箍架间安装的不锈钢丝网和茶色玻璃天棚，保护行人不受阳光和热带雨的影响。夜晚，在灯光系统的照射下，使螺旋桥呈现出华丽的夜景。在设计阶段就已经考虑了灯光系统的整体性和效果。
灯光系统安装在内螺旋上，并嵌入结构管的空缺处。不锈钢的表面加工尤其适合提升灯光照明的效果。金属部件进行喷砂处理并用橄榄石抛光，以便使LED照明的反射性达到最佳。此外，部件还经钝化处理去除任何在焊接和机加工过程中可能产生的氧化色，以便表面形成保护性钝化膜。安装在外螺旋环箍上的射灯，照亮不锈钢丝网遮阳屏和玻璃板，使其在夜晚发光。一系列的照明灯突显了曲线形双螺旋桥的精巧和轻盈。照明系统由程序控制，可改变灯光的强度和颜色，来配合不同场合下桥的照明布景。
双螺旋桥不仅是非凡的工程成就，行人的独特体验，也为新加坡城市和滨海湾增添了雄伟和自然之美。
