大跨度橋梁建設和發展現狀的概述

陳舜東

(中鐵西南科學研究院，四川成都  610031)

1.各類橋梁發展簡介

    橋梁發展的歷史，就是橋梁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進入了一個輝煌的時期，修建了一大批結構新穎、技術復雜，設計和施工難度大、具有現代化品位和科技含量  高的大跨度斜拉橋、懸索橋、拱橋、連續剛構橋、連續梁橋，積累了豐富的橋粱設計和施工經驗．橋梁建設水平已躋身于國際先進行列。

    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200～800m的范圍內占據著優勢。自1955年第一座當代鋼斜拉橋——斯特羅姆松德橋(Stromsund 74.7 m+182.6 m+  74.7m)在瑞典建成之后，歷經半個世紀，斜拉橋技術得到空前發展。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400 m的有40余座。日本1999年已建成  的多多羅橋(tataro橋，270 m+890m﹢320m)，成為當代斜拉橋跨度之最．是世界斜拉橋建設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10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6座，中國占了4座。其中南京長扛二橋(2001年)以主跨628 m名列目前國內斜拉橋之最，在建的南京長江三橋主跨達648 m。在鐵路橋方面，2003年開工的武漢天興洲大橋為主跨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。目前，正在建設的香港昂船洲大橋(主跨l018 m．預計2007年竣工)、江蘇蘇通大橋(主跨1088 m．預計2007年竣工)，其主跨均達到1000 m以上．斜拉橋建設技術將要有新的突破。

    1.2懸索橋(Suspension Bridge)

    懸索橋是一種古老的橋型，也是跨越能力最大的一種橋型。當跨度超過800 m時，懸索橋方案具有很大的競爭力。現代懸索橋從l 883年美國建成布魯克林橋(Brooklyn．跨度486m)開始，至令已有120年歷史。隨著世界經濟快速發  展．尤其從20世紀80年代至世紀末，達到了修建懸索橋的鼎盛時期．建成跨度大于l 000 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)．潤揚長江大橋(主跨1490 m)．正在建設青島海灣大橋(主跨l 652 m)、瓊州海峽大橋(主跨l600 m)、香港青龍大橋(主跨l41 8 m)及貴州壩嶺河大橋(主跨l088 m)等特大跨度懸索橋。

    l.3連續剛構、連續梁橋(Prestressed Concrete Girde Bridge)

    從20世紀∞年代起，采用懸臂法施工的大跨度預應力混凝土連續梁(剛構)橋得到迅速發展．連續梁(剛構)橋在200-300m跨度范圍內具有很強的競爭力。近年來．各國修建Pc連續剛構橋很多。1998年挪威建成了位列同類橋粱跨度世界第一的stolmasundet橋(94m+301m+72m)和世界第二的Ratfsundet橋(86m+202m+298m+125m)。這兩座橋在中間跨度的一定長度內，采用了高強輕質混凝土．將Pc連續剛構橋的跨度向前推進了一大步。目前世界已建成跨度大于240m的PC梁橋l7座，中國占7座。l997年建成的虎門大橋輔航道橋(主跨270m)．為當時pc連續剛構世界第一，2003年底建成的渝懷線黃草烏江鐵路大橋(連續剛構)的主跨達到了168m，正在修建中的烏江大橋(位于貴州境內l35 m+200 m+135 m．最大墩高為149m)及虎跳河大橋(位于貴州境內，135m+200 x4m+13m，全橋長1200m．最大墩高l51 m)。我國大跨度PC蓮續剛構橋和連續粱橋的建橋技術，已居世界領先水平。

    1.4拱橋 (Arch Bridge)

    在鋼筋混凝土拱橋方面，由于結構特征適于發揮混凝土的受壓特性，在施工工藝上又擺脫了膺架法的桎梏，發展了無支架施工(懸臂吊裝、轉體施工、浮運吊裝以及勁性骨架等)技術后。使鋼筋混凝土拱橋的跨度由20世紀初的100 m左右發展到世紀末的420 m(萬縣長江大橋)：鋼管混凝土拱橋是近年來新興發展起來的一種新橋型，其自架設能力強．表現出經濟、省料、安裝方便，后期承載能力高的優勢。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多座，最大跨度為2004年建成的巫山長江大橋(凈跨460 m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

    隨著科學技術的進步，施工機具、設備和建筑材料的發展，橋梁上部結構施工拄術方法到今天已得到了迅速發展．發生了重大的變革，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。落地和拱形支槊可以由常備式鋼構件組成，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，預應力張拉等作業。此施工方法對機具和起重能力要求不高．多用于中小跨度的混凝土粱橋；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計要求．施工時需要在支架上設置預拱度，這實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．影響施工精度的因素也小，由施工控制不力而產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(桁架式或實腹式)配備縱向移位系統、支承系統以及起吊設備．就可形成移動支架。對配備了模板系統，并采用逐跨現澆混凝土施工的移動支架，習稱為移動模架。因為移動支(模)架可以在橋位處逐段(或逐孔)拼裝(或現澆)預應力混凝土梁橋，今統稱之為造橋機。

    在采用移動模架施工時．因在施工時需承擔梁跨結構的自重，移動橫架造橋機一般僅適用于跨度不超過60 m的長橋。2000年，在采用移動模顰建造南京二橋南引橋(分跨為5×48 m÷5× 48)和北引橋(分跨為3×50m×55m﹢3 ×50 m)時，達到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，然后將預制梁段吊運到位并擱在支架上，或者結合懸臂拼裝法。因吊運需要強大的支架設備，現今移動支架造橋機只適用于跨度在100 m以下的長橋。l995年．中國采用專用移動支架造橋機完成了南(寧)昆(明)線白水河大橋和打埂大橋(均為跨度56 m的單線簡支鐵路箱梁}的支架拼裝施工。1997年，采用大跨度Pc粱造橋機完成了石(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、轉體施工法，頂推法和整體吊裝法(架橋機法)等。后三種方法，有時也統稱為“大件轉移法”：

    (1)懸臂施工法。懸臂施工法是指從橋墩頂開始．兩側對稱(或不對稱)地分段形成粱體節段，直至全橋完成。接混凝土是現澆還是預制，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50年代，隨著混凝土和鋼筋性能以及預應力技術的逐步發展，鋼橋安裝的懸臂施工技術開始應用于預應力混凝土粱橋．隨著懸臂施工技術的進步和發展．計算軟件的施工控制仿真，使懸臂施工法成為大跨度橋梁(尤其是梁式橋)建造的主要施工方法。這也推動了橋梁進一步向大跨的發展。懸臂施工法的優點是可以減少施工設備，簡化施工工序．提高施工效率和施工質量，結構整體性好。懸臂施工主要應用于大跨預應力連續橋、連續剛構橋、斜拉橋。

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

    (2)轉體施工法。轉體施工是20世紀40年代以后發展起來的一種架橋工藝。這種施工是在河流兩岸適當位置，利用地形或使用茼便支架將半橋預制完成，之后旋轉橋梁構件，分別將兩個半橋轉體到橋位軸線位置合龍成橋。報據旋轉的方式不同，叉分為水平轉體、豎直轉體和平豎結合轉體。目前該方法已應用到拱橋、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(預應力混凝土拄孔式剮槊)，2000年建成的拱跨360 m的Y臀沙大橋(三跨連續自錨中承式鋼管混凝土拱橋)，2003年建成的北京五環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(國內首座采用雙幅同步轉體的公路橋梁．為水平轉體形式)。大跨橋梁采用轉體施工方法，可不搭設費用較高的支架，減少安裝架設程序．把復雜的、技術性強的高空作業和水上作業變為岸邊的陸上作業，不但施工安全、質量可靠，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步干擾交通，具有良好的技術經濟效益和杜會效益。

3.橋梁技術發展展望

   綜觀大跨度橋粱的發展趨勢，可以看到：隨著世界經濟的發展，世界橋梁建設必將迎來更大規模的建設高潮，大跨、高強、輕質、靈敏將是21世紀橋粱的發展趨勢。就我國而言，根據我國經濟發展的需要，在21世紀，計劃從黑龍江省同江縣到海南省三亞市的同三線沿海高等級公路干線，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、長江口越江工程、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2000～2500 m的多躊連續懸索橋．塔墩基礎水深在70—80 m之間。在國外，即將興建的意大利南端的墨酉拿海峽橋，跨度將達到3300m；為建筑直布羅陀海峽大橋．溝通歐洲和非洲大陸，有關專家已構思采用混合型雙懸臂懸索橋．跨度將達5000m之巨。

參考文獻

[1]李亞東，橋粱工程概論[M]成都：西南交通大學出版社，2000

[2]馬保林，高墩大跨連續剛構橋[M]北京：人民交通大學出版社．2000

[3]嚴國敏，現代懸索橋[M]北京人民交通大學出版社．2001

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)