發展史
阿基米德橋的概念最早是在20世紀初提出的。20世紀60年代，英國人曾就意大利墨西拿海峽的阿基米德橋提出了概念設計。意大利阿基米德橋公司成立于1984年，其重要業務之一就是推動阿基米德橋的設計和實現。上世紀90年代後期，阿基米德橋公司曾和中國浙江省有關部門合作，緻力于在舟山群島建設金塘海峽阿基米德橋，後因種種原因設計方案未被采納。
由想象到現在也已有上百年的曆史。經過長時期的醞釀，特别是很多離岸海洋工程的建造技術的發展，SFT的設計思想才日臻成熟起來。意大利學者Faggiano and Mazzolani，2001對此進行了大量可行性研究，旨在使SFT概念及其基本設計理念更為實用化。具有裡程碑意義的是1969年Alan Grant對跨麥森納海灣(Messina Strait)提出的阿基米德橋的結構設計。它由三個增強混凝土圓管構成，外邊用鋼管保護。錨固系統是斜拉鋼索。
支撐方式
阿基米德橋有三種支撐方式：
浮筒式結構，當懸浮管道的浮力較小時，利用浮筒增加浮力；
鉚索式結構，當管道的浮力足夠大時，采用鉚索拉力固定管道；
剛性樁柱式結構，很像水中橋梁。
浮重比
一般情況下，阿基米德橋的浮力明顯大于橋的自重和交通載荷，其中自重又明顯大于交通載荷。由于重力太大會導緻不穩定，浮力太大又對固定橋體的纜索要求很高，目前研究認為重浮比在0.7~0.8之間效果最佳。
優勢
阿基米德橋具有現有橋梁和隧道所不具備的優勢和特點。
阿基米德橋是一種環境友好的方案，對兩岸地貌的影響非常小；
由于借助了自然的力量——浮力，一旦技術成熟，阿基米德橋同橋梁、隧道相比具有造價優勢，因為其單位長度的造價不随跨度的增加而增加；
技術上阿基米德橋不受跨度和水深的限制，可建在長跨度、水位深、陡峭的地方。除此之外，阿基米德橋還有一定的旅遊價值可供開發。
面臨問題
阿基米德橋的設計與建造向力學工作者提出了巨大挑戰。首先是流固耦合問題，水中懸浮隧道，在波流載荷、海嘯、地震，以及偶發爆炸撞擊載荷作用下的動力響應和安全性的評估需要複雜的流固耦合動力學計算。再者，針對錨固方式和錨固結構的安全性，需要進行流固土之間的相互作用方面的研究，錨固系統在水流作用下會發生我激振動(VIV)，對于鉚索在海床上的固定強度有很大影響。最使人擔心的是一旦發生意外，人的逃生問題十分嚴重。在這些問題未解決之前，人們是不敢貿然行事的。
從工程技術角度看，阿基米德橋的設計與建造遇到很多新問題。例如材料選擇；錨固系統的結構形式；橋岸連接形式；服役條件，以及動力響應與結構安全。結構安全是最令人擔心的事，它包括在地震、海嘯、爆炸以及沖擊載荷作用下的可靠性問題。另外，由于它在波流載荷作用下，疲勞問題和材料腐蝕失效問題更是棘手問題。總之，海洋工程中遇到的結構問題，這裡都有。不過，由于它是交通設施安全問題，更為要緊。
特點特色
阿基米德橋學名為水中懸浮隧道。不過，與隧道不同，阿基米德橋借助于浮力浮于水中；與一般的橋也不同，對于浮力大于重力的阿基米德橋，它和水底的連接方式與橋相反——用纜索(也可以用其他方式)固定于水底和兩岸，以防浮出水面，橋頂距水面保持20米以上的距離以便通行大噸位船隻。因此，阿基米德橋的基礎設計方案與橋梁、隧道有根本區别。
重浮比是阿基米德橋的一個重要參數。據中科院力學所所長洪友士介紹，一般情況下阿基米德橋的浮力明顯大于橋的自重和交通載荷，其中自重又明顯大于交通載荷。由于重力太大會導緻不穩定，浮力太大又對固定橋體的纜索要求很高目前研究認為重浮比在0.7~0.8之間效果最佳。
“這個數字也有待進一步驗證，現在力學所也在探索最佳重浮比的範圍。”洪友士說：“我們有個基金重點項目在研究這些基礎科學問題——水中懸浮隧道關鍵力學問題研究，其中包括長跨度結構在波流作用下的動态響應和在高平均載荷基礎上疊加有周期載荷的結構和材料的完整性問題兩個方面。
纜索要承受浮力、交通載荷、波流的影響，及渦激振動産生的周期性載荷，這種情況下其結構的耐久性如何？壽命有多久？此外，纜索在湖水、海水中的壽命往往比在空氣中短很多。因此，阿基米德橋問題的研究既有基本科學問題，也需同實際背景相聯系，顯然能夠對這類科學問題提供可借鑒的結果。”
阿基米德橋的原理是阿基米德的浮力定律：
①重力>浮力，物體将沉入水底
②重力<浮力，物體将上浮
③重力=浮力，物體将懸浮于水中
據介紹，考察組從2005年年初開始進行原型橋選點的工作，陸續做了各方面實地考察、測繪、勘探等工作，考察了相應的設計和環境參數，如水位變化、水波、水流、周邊環境、湖底地質、地震、偶發載荷以及水溫、氣溫等情況，并調研了1996年~2005年10年間的水位記載和公元前1800年至今近4000年的地震數據。
在此基礎之上，2006年5月，樣橋建設地點最終選定，并被命名為阿基米德灣，該地地形、地貌适合阿基米德橋原型橋布局，并且交通便利。該原型橋設計長度100~120米、外徑4.4米、内徑約3.5米、平面寬度約2.5米、低水位時距水面2米，通道内可供行人和一輛汽車通行。橋體為鋁合金、混凝土、不鏽鋼的夾層結構，并有觀察窗口。
中國科學院力學研究所與意大利阿基米德橋公司的合作項目——世界首座阿基米德橋(即水下懸浮隧道)的樣橋(Prototype)模型展示會2007年10月22日在中國駐意大利大使館舉行。這是目前中意兩國政府在科技領域内的重要合作項目之一。中意雙方已選定中國南方某地為世界上首座阿基米德橋樣橋(原型橋)的建造地點，樣橋長度為100米。這一項目可望不久從論證轉入實施階段。
2010年10月，首屆國際阿基米德橋學術研讨會在千島湖召開，中外科研人員濟濟一堂，對千島湖阿基米德橋原型橋的工程設計和建設方案進行了深入讨論。
然而，阿基米德橋的建設是一個世界性的難題，目前世界上有7個國家(挪威、意大利、日本、中國、瑞士、巴西、美國)在研究。如果千島湖的阿基米德橋建造成功，将成為世界上第一座真正建成的阿基米德橋。
千島湖實現
實地建造
中國科學院力學研究所與意大利阿基米德橋公司的合作項目——世界首座阿基米德橋（即水下懸浮隧道）的樣橋将在中國浙江省千島湖建造。
阿基米德橋是利用懸浮隧道技術，通過錨來固定的水下隧道。意大利阿基米德橋公司總裁埃利奧·馬塔切納博士18日接受新華社記者采訪時說，中國科學院選定浙江千島湖作為建設樣橋地點，樣橋長度為100米。樣橋建造将為在浙江省金塘海峽設計和建造3300米長的水下懸浮隧道提供參考。中意專家學者于4月16日至17日在意大利北部城市萊科開會，就阿基米德橋合作項目的研究進展進行了交流。
2003年，中科院力學研究所與淳安縣提出了建造阿基米德橋通往水下古城的設想，雙方簽訂了合作意向書。從此千島湖千年古城水下觀光有了新可能。
2002年年底，中科院院長路甬祥在千島湖考察時了解到千島湖發現水下古城。次年7月，淳安縣相關領導赴北京與中科院專家會晤，在路甬祥的牽線下，中科院力學研究所與淳安縣提出了建造阿基米德橋的設想，雙方簽訂了合作意向書。
2003年，力學所開始和浙江省淳安縣合作，多次到千島湖進行選點和考察。“之所以選在千島湖有幾個原因。”洪友士說：“第一，水深，有足夠的深度建橋；第二，水清，能見度7～9米，今後作為旅遊設施有優勢；第三，是旅遊熱點，每年有200萬的遊客。”
2004年11月，中科院力學所提出建立一座基于實驗室工作、技術方案設計的阿基米德原型橋，其設計考慮、參數設定以真橋為标準。對于這座一般人連名字都沒有聽說過的橋，浙江淳安縣副縣長王軍諱莫如深，“一切以中科院為準”。
該項目負責人、中科院力學研究所前所長洪友士研究員通過電話告訴記者，阿基米德橋學名為水中懸浮隧道，是一種基于阿基米德浮力定律，被固定于水面以下的封閉通道，是一種跨越水域的新交通方式，适用于跨度較大、水位較深等不适宜建橋、隧道等地點。
“這是對當地環境改變最小的跨水交通方式。”洪友士研究員告訴記者，阿基米德橋一般由浮在水中一定深度的管狀結構、錨固在水下基礎的錨纜杆裝置及與兩岸相連的構築物組成，和架空水面的橋梁、穿越水底地下的隧道相比，懸浮是阿基米德橋最大的特點，懸浮水中的阿基米德橋借用了大自然的力量，主體需要的主要承重力量來自水的浮力，所以對周圍環境影響最小。
按照洪友士研究員描述，阿基米德橋入口和出口均在陸地，中間管道在水中，管道中可以走路行車，“甚至還可以開高鐵。”阿基米德橋的材料也是工程通用的鋼材和鋼筋混凝土，不過強度會考慮水下受力情況和防腐要求。
對于在千島湖采用阿基米德橋方式實現水下古城觀光，洪友士研究員覺得阿基米德橋有其優勢，一是環保低碳，和隧道橋梁相比對當地環境改變最小，而千島湖環保要求很高；其二懸浮水中的阿基米德橋借用了大自然的力量，主體需要的主要承重力量來自水的浮力，省工省料，這是一種綠色的工程結構；三是适合水下觀光，阿基米德橋是一個封閉的管道，可以穿行水下，遊客可以通過觀景窗口近距離接近水下古城，同時又不會破壞古城；四是阿基米德橋在水下20米，不會影響水上交通。然而阿基米德橋的建設是一個世界性的難題，至今尚無建成的阿基米德橋。
洪友士研究員認為阿基米德橋最大難點在于其懸浮在水中，雖然可以通過錨固在水下基礎的錨纜杆裝置保持穩定，但其受力方式和橋梁隧道完全不一樣，如何能保持在水中的穩定性技術尚不成熟。
在此基礎之上，2006年5月，樣橋建設地點最終選定，并被命名為阿基米德灣，該地地形、地貌适合阿基米德橋原型橋布局，并且交通便利。該原型橋設計長度100~120米、外徑4.4米、内徑約3.5米、平面寬度約2.5米、低水位時距水面2米，通道内可供行人和一輛汽車通行。橋體為鋁合金、混凝土、不鏽鋼的夾層結構，并有觀察窗口。
走出實驗室
目前中國科學院力學研究所與意大利那波裡大學、米蘭理工大學和阿基米德橋公司合作的“中意阿基米德橋聯合實驗室”進行技術攻關，實驗室階段的研究工作已經告一段落，理論研究、計算分析，數據測試已經得到一定結果，實驗室制造的模拟橋的試驗已經通過。2010年10月，首屆國際阿基米德橋學術研讨會在千島湖召開，中外科研人員濟濟一堂，對千島湖阿基米德橋原型橋的工程設計和建設方案進行了深入讨論。
下一步将是在實際水域千島湖建造原型橋，這是一個“測試版“的阿基米德橋，洪友士研究員透露原型橋是一個橫截面在3至5米的大圓管，通過原型橋進一步檢驗阿基米德橋的結構穩定性，檢驗實驗室的成果，甚至還要進行走人走車的試驗。
但據記者了解，目前建造原型橋的經費尚未落實。至于何時能在千島湖建成“世界上第一座阿基米德橋”，洪友士研究員表示目前尚無時間表。洪認為不同交通方式的選擇和社會發展階段有關系，阿基米德橋最大特點是環保綠色對于環境幹預小，在一些環保要求高以及不适合橋梁隧道的特殊水域優勢明顯；洪友士研究員認為社會目前發展階段已經為阿基米德橋出世創造了有利條件。
至于阿基米德橋會不會很“昂貴”，洪友士研究員認為目前技術尚不成熟，所以初始階段造價會比較高，但一旦技術成熟推廣後一定會比橋梁隧道有優勢，國際橋梁專家曾經做過測試，橋梁隧道單位造價會随着長度增加而增加，而阿基米德橋單位造價和長度幾乎沒有關系。
“阿基米德橋将具有廣泛的科學和市場價值。”在北京中科院辦公室，洪友士研究員通過電話對中新網記者說。目前阿基米德橋的建設是一個世界性的難題，目前世界上有7個國家(挪威、意大利、日本、中國、瑞士、巴西、美國)在研究。如果千島湖的阿基米德橋建造成功，将成為世界上第一座真正建成的阿基米德橋。
