大跨度橋梁建設(shè)和發(fā)展現(xiàn)狀概述

陳舜東

(中鐵西南科學(xué)研究院，四川成都   610031)

1.各類橋梁發(fā)展簡介

    橋梁發(fā)展的歷史，就是橋粱跨度不斷增長的歷史，也是橋型不斷豐富的歷史，在過去的l0多年里，我國大跨度橋梁的建設(shè)進(jìn)入了一個輝煌的時期，修建了一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜坡計(jì)和施工難度大、具有現(xiàn)代化品位和科技臺量高的大跨度斜拉橋、懸索橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)橋、連續(xù)粱橋，積累了豐富的橋梁設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)．橋粱建設(shè)術(shù)平已躋身于國際先進(jìn)行到。

    1.1斜拉橋(Cable—Stayed Bridge)

    斜拉橋已成為大跨度橋梁的主要橋型之一，在跨度200—800 m的范圍由占據(jù)著優(yōu)勢。自1955年第一座當(dāng)代鋼斜拉橋——斯特羅姆松德橋在瑞典建成之后，歷經(jīng)半個世紀(jì)，斜拉橋技術(shù)得到空前發(fā)展全世界已建成主跨200m以上的斜拉橋有200余座，其中跨度大于400m的有40余座。日本1999年已建成的多多羅橋，成為當(dāng)代斜拉橋跨度之最，是世界斜拉橋建設(shè)史上的一個重要里程碑。我國已成為擁有斜拉橋最多的國家，在世界l0大著名斜拉橋排名榜上，中國有6座，跨度600 m以上的斜拉橋全球僅有B座，中國占了4座。其中南京長江二橋(2001年)以主跨628 m名列目前國內(nèi)斜拉橋之最，在建的南京長江三撟主跨達(dá)648 m。在鐵路橋方面，2003年開工的武漢天興洲大橋?yàn)橹骺?span>504 m的公鐵兩用橋(鐵路4線、公路6線)，建成后將位居世界同類橋梁跨度第一。日前，正在建設(shè)的香港昂船洲大橋(主跨l018 m．預(yù)計(jì)2007年竣工)、江蘇蘇通大橋(主跨1088 m．預(yù)計(jì)2007年竣工)，其主跨均達(dá)到1000 m以上，斜拉橋建設(shè)技術(shù)將要有新的突破。

    1.2懸索橋(Susapension Bridge)

    懸索橋是一種古老的撟型，也是跨越能力最大的一種橋型。當(dāng)跨度超過800m時，懸索橋方案具有很大的競爭力。現(xiàn)代懸索橋從l883年美國建成布魯克林橋(Brooklyn．跨度486m)開始，至今已有120年歷史。隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，尤其從20世紀(jì)80年代至世紀(jì)末，達(dá)到丁修建懸索橋的鼎盛時期，建成跨度大干1000 m以上的懸索橋l7座。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峽大橋(主跨1991m)。在這期間，我國相繼建成了名列世界第四、第五位的江陰長江大橋(主跨l385 m，1999年)和香港青馬大橋(主跨l377 m，公鐵兩用，l997年)，潤揚(yáng)長江大橋(主跨1490 m)．正在建設(shè)青島海灣大橋(主跨l652m)、瓊州海峽大橋(主跨l600 m)、香港青龍大橋(主跨l418 m)及貴州壩嶺河大橋(主跨l088 m)等特大跨度懸索橋。

    1.3連續(xù)剛構(gòu)、連續(xù)粱橋(Prestreased Concrete Girde Bridge)

    從20世紀(jì)80年代起，采用懸臂法施工的大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁(剛構(gòu))橋得到迅速發(fā)展。連續(xù)梁(剛構(gòu))橋在200～300m跨度范圍內(nèi)具有很強(qiáng)的競爭力。近年來．各國修建Pc連續(xù)剛構(gòu)橋很多。1998年挪威建成了位列同類橋梁跨度世界第一的stohrsstmdet橋和世界第二的Raftsm橋。這兩座橋在中間跨度的一定長度內(nèi)，采用了高強(qiáng)輕質(zhì)混凝土，將FC連續(xù)剛構(gòu)橋的跨度向前推進(jìn)了一大步，目前世界已建成跨度犬于240m的Pc梁橋17座，中國占7座。l997年建成的虎門大橋輔航道橋(主跨270。)，為當(dāng)時Pc連續(xù)剛構(gòu)世界第一，2003年底建成的渝懷線黃草烏江鐵路大橋(連續(xù)剛構(gòu))的主跨進(jìn)到了l00m，正在修建中的烏江大橋(位于貴州境內(nèi)最大墩高為149m)及虎跳河大橋(位于貴州境內(nèi)最大墩高151 m)。我國大跨度PC蓮續(xù)剛構(gòu)橋和連續(xù)梁橋的建橋技術(shù)，已居世界領(lǐng)先水平。

    1.4拱橋(Arch Bridge)

    在鋼筋混凝土拱橋方面，由于結(jié)構(gòu)特征適于發(fā)揮混凝土的受壓特性，在施工工藝上又?jǐn)[脫了膺架法的桎梏，發(fā)展了無支架施工(懸臂吊裝、轉(zhuǎn)體施工、浮運(yùn)吊裝以及勁性骨架等)技術(shù)后，使鋼筋混凝土拱橋的跨度由20世紀(jì)初的100 m左右發(fā)展到世紀(jì)末的420 m(萬縣長扛大橋)、鋼管混凝土拱橋是近年來新興發(fā)展起來的一種新橋型，其自架設(shè)能力強(qiáng)，表現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)、省料，安裝方便，后期承載能力高的優(yōu)勢。近10多年來，我國已建成跨度大于120 m的鋼管混凝土拱橋40多痤，最大跨度為2004年建成的巫山長江大橋(凈跨460m的中承式鋼管混凝土拱橋)，為世界第一鋼管混凝土拱橋。

2.大跨度橋梁施工方法概述

    隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，施工機(jī)具、設(shè)備和建筑材料的發(fā)展，橋梁上部結(jié)構(gòu)施工技術(shù)方法到今天已得到了迅速發(fā)展，發(fā)生了重大的變革，形成了多種多樣的施工方法。總的來講，根據(jù)施工中有無支架可以劃分為：有支架施工和無支架施工兩大類方法：

    2.1有支架施工方法

    有支架施工方法分為落地支架、拱形支架和移動支架。落地和拱形支架可以由常備式鋼構(gòu)件組成，配合就地灌筑法．在支架上完成模板架立、鋼筋綁扎、混凝土灌筑，預(yù)應(yīng)力張拉等作業(yè)。此施工方法對機(jī)具和起重能力要求不高，多用于中小跨度的混凝土梁橋，但支架用料較多，成本較高．工期較長，不適用于深水或通航情況。

    在有支架施工過程中，為了保證橋梁建成后的線形符合設(shè)計(jì)要求，施工時需要在支架上設(shè)置預(yù)拱度，這實(shí)際上就是一種簡單的施工控制方法。由于有支架施工方法適用的橋梁跨度較小，施工工藝相對簡單．影口自施工精度的因素也小，由施工控制不力而產(chǎn)生的不良后果也不明顯，從而使人們忽視了它的重要性。

    為承重支架(桁架式或?qū)嵏故?span>)配備縱向移位系統(tǒng)、支承系統(tǒng)以及起吊設(shè)備，就可形成移動支架。對配備了模板系統(tǒng)，并采用遂跨現(xiàn)澆混凝土施工的移動支架．習(xí)稱為移動模架。因?yàn)橐苿又?span>(模)架可以在橋位處逐段(或逐孔)拼裝(或現(xiàn)澆)預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，今統(tǒng)稱之為造橋機(jī)。

    在采用移動模架施工時，因在施工時需承擔(dān)粱跨結(jié)構(gòu)的自重．移動模架造橋機(jī)一般僅適用于跨度不超過60m的長橋。2000年．在采用移動橫架建造南京二橋南引橋(分跨為5×48m5×48 m)和北引橋(分跨為3×50m+55 m+3×50 m)時，達(dá)到9天1孔的施工記錄。在采用移動支架施工時，先讓支架就位，然后將預(yù)制梁段吊運(yùn)到位并擱在支架上，或者結(jié)合懸臂拼裝法。因吊運(yùn)需要強(qiáng)大的支架設(shè)備，現(xiàn)今移動支架造橋機(jī)只適用于跨度在100m以下的長橋。l995年，中國采用專用移動支架造橋機(jī)完成了南(寧)昆(明)線白水河大橋和打埂大橋(均為跨度56m的單線簡支鐵路箱粱}的支架拼裝施工。1997年，采用大跨度Pc梁造橋機(jī)完成了石(門)長(沙)線湘江鐵路橋主橋(7×96 m)的平衡懸臂拼裝施工。

    2.2無支架施工

    無支架施工指在施工過程中不需要借助支架或者僅需要少量輔助性支架的施工方法。無支架施工法主要有懸臂施工法、轉(zhuǎn)體施工法、頂推法和整體吊裝法(架橋機(jī)法)等。后三種方法，有時也統(tǒng)稱為“大件轉(zhuǎn)移法”。

    (1)懸臂施工法。懸臂施工法是指從橋墩頂開始，兩側(cè)對稱(或不對稱)地分段形成粱體節(jié)段，直至全橋完成。按混凝土是現(xiàn)澆還是預(yù)制，此法可分為懸臂灌注法和懸臂拼裝法。懸臂灌注法廣為應(yīng)用．但對跨度不大于100 m，在相同孔跨多的情況下．為壓縮施工周期，也可采用移動支架和平衡懸臂拼裝法施工。

    20世紀(jì)50年代，隨著混凝士和鋼筋性能以及預(yù)應(yīng)力技術(shù)的逐步發(fā)展．鋼橋安裝的懸臂施工技術(shù)開始應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力混凝土粱橋。隨著懸臂施工技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，計(jì)算軟件的施工控制仿真，使懸臂施工法成為大跨度橋粱(尤其是梁式橋)建造的主要施工方法。這也推動了橋梁進(jìn)步向大跨的發(fā)展。懸臂施工法的優(yōu)點(diǎn)是可以減少施工設(shè)備．簡化施工工序．提高施工效率和施工質(zhì)量，結(jié)構(gòu)整體性好．懸臂施工主要應(yīng)用于大跨預(yù)應(yīng)力連續(xù)橋、連續(xù)剛構(gòu)橋，斜拉橋。

    在大跨度鋼筋混凝土拱橋的無支架箍工中．還按拱圈在施工過程中保持懸臂狀態(tài)的措施和方法不同分為塔架斜拉索法、斜吊式懸澆法勁性骨架與塔架斜拉索聯(lián)合法、懸臂桁架法等。

    (2)轉(zhuǎn)體施工法。轉(zhuǎn)體施工是20世紀(jì)40年代以后發(fā)展起來的一種架橋工藝，這種施工是在河流兩岸適當(dāng)位置，利用地形或使用簡便支架將半橋預(yù)制完成，之后旋轉(zhuǎn)橋梁構(gòu)件，分別將兩個半橋轉(zhuǎn)體到橋位軸線位置合龍成橋。根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方式不同，叉分為水平轉(zhuǎn)體、豎直轉(zhuǎn)體和平豎結(jié)合轉(zhuǎn)體。目前該方法已應(yīng)用到拱橋，粱橋斜拉橋等不同橋型的施工中，如1990年建成的四川綿陽公路跨(鐵路)線橋(預(yù)應(yīng)力混凝土掛孔式剛架)，2000年建成的拱跨360 m的丫髻沙大橋(三跨連續(xù)自錨中承式鋼管棍凝土拱橋)，2003年建成的北京五環(huán)路跨越石景山鐵路編組站的斜拉橋等，2005年建成的楚米l號橋(國內(nèi)首座采用雙幅同步轉(zhuǎn)體的公路橋梁，為水平轉(zhuǎn)體形式)。大跨橋梁采用轉(zhuǎn)體施工方法，可不措設(shè)費(fèi)用較高的支槳．減少安裝架設(shè)程序．把復(fù)雜的、技術(shù)性強(qiáng)的高空作業(yè)和永上作業(yè)變?yōu)榘哆叺年懮献鳂I(yè)，不但施工安全、質(zhì)量可靠，有利于施工控制．而且在通航河道或跨線橋的施工中可不干擾或少干擾交通，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.橋梁技術(shù)發(fā)展展望

    綜觀大跨度橋梁的發(fā)展趨勢，可以看到，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，世界橋梁建設(shè)必將迎來更大規(guī)模的建設(shè)高潮，大跨，高強(qiáng)、輕質(zhì)、靈敏將是21世紀(jì)橋梁的發(fā)展趨勢。就我國而言，根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，在21世紀(jì)，計(jì)劃從黑龍江省同江縣到海南省三亞市的同三線沿海高等緩公路干線，修建包含5個特大型跨海和越江工程，自北向南依次為渤海灣跨海工程、長江口越扛工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程以及瓊州海峽跨海工程。橋梁方案將采用主跨為2000-2500m的多跨連續(xù)懸索橋，塔墩基礎(chǔ)水深在70～80m之間。在國外，即將興建的意大利南端的墨西拿海峽橋，跨度將達(dá)到3300m；為建筑直布羅陀海峽大橋，溝通歐洲和非洲大陸，有關(guān)專家已構(gòu)思采用混合型雙懸臂懸索橋，跨度將達(dá)5000m之巨。

參考文獻(xiàn)

[1]李亞東，橋粱工程概論[M]成都西南交通大學(xué)出版社，2000

[2]馬保林，高墩大跨連續(xù)剛構(gòu)橋[M]北京：人民交通大學(xué)出版社．2000

[3]嚴(yán)國敏，現(xiàn)代懸索橋[M]北京人民交通大學(xué)出版社，2001

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)