中国路桥技术（六）：大型桥梁的匠心独运

就像鲁迅先生说的，这世界本没有路，走的人多了就有了路。道路是人类足迹的，也是人类意识形态交汇的脉络，人类的财富和文化在这之上碰撞交融；道路的延伸就是人类对这个世界认知的延伸。源远流长的中华文明对人类进步做出了伟大贡献，在漫漫的历史长河中镌刻下无数的辉煌，是中华民族凝聚力与创造力的源泉，中国的路桥技术也随着这些文明的烙印在不断发展延伸。然而，近代的中国曾经在工程技术领域全面落后，直到新中国成立特别是改革开放后，中国的路桥技术才又有了重回汉唐一般的飞跃式发展，找回了昔日的荣光。

第六节 大型桥梁的匠心独运

改革开放不仅带来经济腾飞，各种先进的造桥技术引用、学习、模仿、熟练掌握和最终再创新，让中国的桥梁工程师有了可以尽情发挥的资本和实力。放眼望去，中国的桥梁建造者一次次刷新全球桥梁榜。到2017年为止，中国有9座桥梁位列世界前10最长桥梁之列；而最高桥梁的前10名，中国独揽8席；吊索桥梁方面，中国有7座进入世界前10；排名前10的斜拉桥梁，中国有6座；排名前10的跨海桥梁，中国有5座……。中国桥梁，敢为天下先。

梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥是最常见的四类桥梁，其中梁桥是一种最古老、最简单且实用的桥型。

钢梁桥适合建造大跨度的桥梁，这是由其较轻的自重所决定的。钢结构也可在厂房制造、现场拼装，施工场地限制小，施工速度快。中国人自己设计、监造的第一座钢梁桥是1934年开始建造的位于杭州六和塔附近的钱塘江大桥，大桥长1453米，正桥1072米，上层为双车道公路，下层为单线铁路，铁路和公路分别于1937年的9月和10月通车。可惜的是，因为抗日战争的需要，这座大桥在建成后89天就被炸毁。

我国在早期建造的一些高标准的桥梁都使用了钢构桥梁这种方法，九江长江大桥是长江上的一座大型公铁两用桥，一直到上世纪90年代，都是长江上最大的同类桥梁。它的跨度为180米，中间一孔最大跨度达216米，可通行万吨级船舶；其余8孔为跨度为160米的普通钢桁梁，江上正桥合计长1806米，双层双线设计。钢构桥梁存在后期维护成本高，在南方或沿海地区腐蚀问题会影响使用寿命。

2011年1月建成的南京大胜关长江大桥，采用六跨连续钢桁拱布置，跨度堪称“世界之最”。大胜关长江大桥的建设采用并非常见的钢构工艺，我国桥梁使用的钢材一般是345级（345MPa），而大胜关所采用的为420级（420MPa）。新型材料研制和生产都需要建设中进行实践验证，才能知晓其实际能力和限制，大胜关长江大桥就是在方秦汉院士等人的推动下，带着新型材料应用实践任务进行建设的。

大胜关长江大桥同时可容纳两线铁路I级干线与两线高速铁路通行，还搭载了两线城市轻轨，其中高铁规划时速达到300km/h。钢结构桥在稳定性上也存在着一定的困难,关于这种困难,设计者们主要从大桥的主珩台和桥面构造上,选择了采用铁路钢桥面板的桥面和梁的构造方法。大胜关长江大桥如此多层次的复杂设计就是为了保证桥身在高速列车通过时的稳定性。除此之外，还有为了减小桥梁整体坡度，采用了超长的引桥设计，长达7.658公里，达到了坡度千分之一点四水平，保证了高速列车过桥时的安全性。

混凝土自身有一个极大的缺点，那就是其抗压而不抗拉，向混凝土中加入金属，使其提高自身性质，一种建筑材料大杀器诞生了。从未有那种建筑材料能如此接近钢材这个建筑材料中娇子，而预应力混凝土的使用，通过预应力混凝土悬臂施工，突破了混凝土桥梁结构的局限，实现了像钢材一样的快速搭建建筑。在我国，预应力混凝土梁桥在需要高速大量建设桥梁的需求下，更是找到了自己的方向，高速铁路和高速公路的大规模建设，特别是由于经济发展，占地费用的提高，加之高速铁路的设计需求，更是提出以桥代路的方式降低建造和后期维护成本，追求环境效益，克服地质障碍，使得桥梁占占整条线路长度80%-90%，而通过标准化设计和施工，还可以大幅提高桥梁的质量，缩短工期，这样的结果无疑是大家希望看到的。如下图的重庆市半坡复线桥，其主跨达到了330米，2006年建成通车是当时此类桥型的世界第一。

东海大桥连接上海浦东新区和小洋山岛，途经杭州湾北部海域。它是我国第一座跨海大桥，全长32.5千米，总耗资71.1亿元，始建于2002年6月的，2005年5月竣工。该桥采用5000吨级单孔双向主通航孔，主跨跨径420米，通航净高40米。桥墩采用双塔单索面钢箱—混凝土结合梁斜拉结构，按万吨级防撞能力设计。

按照施工规定,大桥施工必须和港区工程同时进行,但该施工最大的困难就在于其施工期限为三年半,而水上作业则每年有180天工作日，施工工艺必须成熟可靠，所以最终选择通过预应力混凝土箱梁的方法完成的。施工方式是首先在地质较坚硬的岛屿上,设置了预应力棍凝士箱梁预制场,并在场磨碎了简支预制60m、70m的整孔箱梁,后来又选择了在大型的预制构件陆(岛)上预制,海上整体吊装(自行开发建造的"运、吊"一体化的专用船"小天鹅号",最大吊重2000t),吊装到墩顶简支搁放,最后形成五跨一联的连续梁结构。

我国虽然有大量的建桥经验，但是跨海大桥的建设还属于空白，由于外海复杂恶劣的环境，所以在防撞护栏设计，防腐工程设计方案以及桥梁工程环境及健康控制设计都需要进行周详而细致的研究和探索，因而堪称中国跨海桥梁的基石级作品。

现代斜拉桥,是在20世纪50年代初由联邦德国工程师所创立的一种新型的桥型，它是桥、索和塔柱所构成的一组复合桥,以钢丝束拉索支承桥面构件,同时兼具了梁桥和索桥的特点。50多年来，斜拉桥已在全球各地获得了应用与空前发展。期间历经了从稀索体系向密索体系的演变、纯粹的钢梁或混凝土梁向结合梁或混合梁的转变，到20世纪90年代，斜拉桥建设数量迅猛增加，使得结构形式，主梁截面和建造技术趋于成熟。密索体系,混凝土双边泵管断面结构和钢筋砼组合泵管断面结构是现代斜拉桥的技术主导,斜拉桥已成为跨能力超过传统吊索桥的主要新型桥式,其具有良好的动态性能和投资指数,因此斜拉桥在当今的大跨桥中扮演着主要作用,，而斜拉桥领域，中国实现了全面霸榜。

悬索桥是世界上跨越能力最大的桥梁，这种结构形式一直刷新着跨度记录。在二十世纪20年代至70年代的五十年间，是悬索桥的黄金发展岁月，这一时期各项桥梁记录差不多都是悬索桥刷新的。中国现代化吊索桥的建设开始时间较晚，1995年12月建成的汕头海湾大桥，揭开了中国建立现代吊索桥的帷幕。1999年9月28日在英国克利夫兰桥梁工程有限公司负责上部结构（包括梁和索的施工）和莫特麦当劳设计公司设计咨询的帮助下交出超越千米跨度的江阴大桥答卷。2009年12月25日建造完成的西堠门大桥，长度位居目前悬索桥国内第一，且它的世界排名也达到了第二位。主桥主跨1650米，系两跨连续半漂浮钢箱梁结构，它的建成标志着中国的悬索桥技术达到了世界顶尖水平。

中国桥梁经历了“引进来”，获得了的巨大的经济和技术成就，现今，信心满满的中国桥梁建设者正在开始新的挑战——“走出去”。连接马尔代夫机场群岛与马累群岛之间的马尔代夫中马友谊路桥,就是当地最主要的海岛连通项目。

大桥通航净高为12米，通航净宽70米，设置有两个单向通航孔。桥上部设计采用单箱单室箱桥的设计型式。在技术上，中马友谊大桥基于现在国内造桥技术水平，没有多大难度，只有其热带海洋的施工环境是一个小挑战。工程面临的最大困难当属因马尔代夫的国情，作为一个极其依赖旅游业的国家，其环境的保护非常重要，所以在设计施工中要万分小心对环境的影响。中马友谊桥梁,作为马尔代夫首个启动施工的跨海桥梁,其建成将对促进中马两国家在基建上的合作交流,对配合中国国家"一带一路"战略构想有着巨大的意义,，对推进地区的经济发展，使马尔代夫告别无桥梁的历史。