一、引 言
1992年，國(guó)際橋協(xié)(IABSE)在印度新德里召開了第14屆學(xué)術(shù)大會(huì)(Congress)，主題為“通過土木工程建立的文明”(Civilization through Civil Engineering)，這一主題充分說(shuō)明了土木工程對(duì)世界各民族的文明和進(jìn)步有著巨大的貢獻(xiàn)。在英文中，Civil為“公民的、民用的、文明的”之意，而Civilization則為“教化和文明”，兩者的詞根是同源的。可見，土木工程和文明之間的重要聯(lián)系，它貫穿于人類文明發(fā)展的歷史進(jìn)程，從古至今，直到永遠(yuǎn)。
中國(guó)是一個(gè)有五千年文明史的偉大國(guó)家。根據(jù)李約瑟博士所著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》中的記述，中華民族自公元前三千年至十五世紀(jì)的約4500年間貢獻(xiàn)了近300項(xiàng)發(fā)明創(chuàng)造，在許多方面領(lǐng)先于世界各國(guó)，其中包括舉世聞名的四大發(fā)明和按英文字母排列的26項(xiàng)重要發(fā)明。在土木工程方面就有五種橋型是中國(guó)首創(chuàng)的，如隋匠李春所建河北趙州橋采用空腹小拱(敞肩拱)，不僅減輕了填土重量，又利于泄洪，而且增加了美感，為中華民族的智慧創(chuàng)造，也是古代拱橋的典范之作。再如公元前256年戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，李冰父子所建都江堰水利工程，使川西平原成為天府之國(guó)，至今仍造福于人民，其技術(shù)之精妙為世人所嘆服。
中國(guó)近代橋梁的歷史是1840年鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)因不平等條約被迫開埠和出讓路權(quán)后的一段喪權(quán)辱國(guó)的百年經(jīng)歷。大部分近代橋梁均由外國(guó)公司承建，留學(xué)回國(guó)的中國(guó)技術(shù)人員只能充當(dāng)外國(guó)工程師的幫辦和助手。1937年建成的杭州錢塘江大橋是當(dāng)時(shí)唯一由浙江省自辦，請(qǐng)茅以升先生主持，在羅英總工程師和梅旸春正工程師協(xié)助下合力設(shè)計(jì)和監(jiān)造的大橋。雖然下部基礎(chǔ)施工和上部鋼梁制造仍不得不請(qǐng)外國(guó)洋行承包，但卻是中國(guó)橋梁自主建設(shè)的先聲。
錢塘江大橋
改革開放以來(lái)，中國(guó)橋梁建設(shè)也迎來(lái)了一個(gè)黃金時(shí)代。特別是在已故同濟(jì)大學(xué)李國(guó)豪校長(zhǎng)的積極呼吁下，上海南浦大橋和廣東虎門珠江大橋保住了自主建設(shè)的權(quán)利，使中國(guó)橋梁工程界通過實(shí)踐取得了進(jìn)步。到二十世紀(jì)末，中國(guó)橋梁已趕上了世界現(xiàn)代橋梁的前進(jìn)腳步，也贏得了國(guó)際橋梁界的尊重?？梢哉f(shuō)，中國(guó)橋梁已經(jīng)走出了一條自主建設(shè)的成功之路。
上海南浦大橋 廣東虎門大橋
二、21世紀(jì)初的中國(guó)橋梁
進(jìn)入21世紀(jì)后，中國(guó)又迎來(lái)了新一輪交通建設(shè)的熱潮，沿江大城市的環(huán)線建設(shè)，西部山區(qū)高速公路建設(shè)，以及沿海發(fā)達(dá)地區(qū)日益增加的交通量需要加密路網(wǎng)建設(shè)，再加上政府為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)投入大量資金于交通建設(shè)，使橋梁建設(shè)以驚人的規(guī)模和速度發(fā)展。十余年間建造了數(shù)以千計(jì)的橋梁，下面介紹十座具有創(chuàng)意和代表性的優(yōu)秀橋梁：
1. 上海盧浦大橋，2003年
主跨達(dá)550米的中承式鋼拱橋，采用傾斜的箱形拱以獲得“提籃拱”的美學(xué)效果，雖然較古典桁架拱多費(fèi)了一些鋼材和施工費(fèi)用，但更具有現(xiàn)代氣息。該橋獲得了國(guó)際橋協(xié)(IABSE)頒發(fā)的杰出結(jié)構(gòu)大獎(jiǎng)，是第一座獲此榮譽(yù)的中國(guó)大橋，也成為2008年上海世博會(huì)的標(biāo)志性背景工程。
上海盧浦大橋
2. 上海東海大橋，2005年
我國(guó)第一座在廣闊外海海域建造的跨海大橋，位于杭州灣口、黃海與東海交界處，全長(zhǎng)32公里。面對(duì)惡劣的海上施工環(huán)境，上下部結(jié)構(gòu)均采用大型預(yù)制構(gòu)件的整體吊裝施工。兩座通航主橋采用具有創(chuàng)意的結(jié)合梁橋面斜拉橋，全橋統(tǒng)一的橋面鋪裝和新型伸縮縫為洋山深水港的大型集裝箱卡車提供了平穩(wěn)、耐久的優(yōu)良行車條件。
上海東海大橋
3. 重慶石板坡長(zhǎng)江大橋，2006年
這是一座位于原重慶長(zhǎng)江大橋旁邊的復(fù)線橋。為使新橋與舊橋的橋墩位置相互對(duì)齊，將主孔從原來(lái)的2孔174米增大為1孔330米，并采用混合橋面連續(xù)剛構(gòu)的創(chuàng)新構(gòu)造。在跨中段用108米的鋼箱梁以解決混凝土剛構(gòu)自重過大，跨越能力不足的難題，也克服了一般混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋跨中容易下?lián)系牟『Α?br />
重慶石板坡長(zhǎng)江大橋
4. 重慶菜園壩長(zhǎng)江大橋，2007年
主跨420米的中承式剛構(gòu)系桿拱橋組合的創(chuàng)新體系，雙層橋面的上層是公路，下層為城市輕軌。該橋采用了許多優(yōu)化的構(gòu)造細(xì)節(jié)，減輕了自重，節(jié)約了鋼材。主拱為傾斜的提籃拱，橋面以下為混凝土拱肋，橋面以上為箱形鋼拱肋，形成一種混合結(jié)構(gòu)。系桿為縱向分離體系，即中跨系桿和邊跨系桿獨(dú)立錨碇，以便于進(jìn)行內(nèi)力和線形的調(diào)整和控制。
重慶菜園壩長(zhǎng)江大橋
5. 蘇通長(zhǎng)江大橋，2008年
世界第一座超千米斜拉橋，位于長(zhǎng)江下游的南通河段。橋塔高300米，采用大型群樁基礎(chǔ)，為防止沖刷危及高樁承臺(tái)基礎(chǔ)的安全，進(jìn)行了沖刷防護(hù)。塔頂拉索錨固首次采用鋼錨箱結(jié)構(gòu)，用大型塔吊安裝就位。為滿足橋塔的抗震要求，采用有剛性限位的縱向粘滯阻尼約束裝置。由于懸臂拼裝長(zhǎng)度超過500米，引進(jìn)了先進(jìn)的“精確幾何施工控制”技術(shù)和橋面吊機(jī)，保證橋面按正確線形合攏。
蘇通長(zhǎng)江大橋
6. 香港昂船洲大橋，2008年
主跨1018米的昂船洲大橋跨越香港蘭巴勒海峽，連接青衣島和昂船洲，是一座雙塔雙索面混合梁斜拉橋。主跨分體鋼箱梁和邊跨混凝土梁組成混合橋面，在橋塔與主梁之間設(shè)置縱向液壓緩沖器。298米高的圓錐形混凝土橋塔頂部用不銹鋼包裹，使全橋更富有現(xiàn)代感，體現(xiàn)了先進(jìn)設(shè)計(jì)理念和建筑美學(xué)的和諧統(tǒng)一。
昂船洲大橋
7. 武漢天心洲長(zhǎng)江大橋，2008年
這是一座公鐵二用(京粵高鐵和武漢三環(huán)快速路)主跨504米的雙層桁架斜拉橋。由于高鐵列車速度快、載重大，采用三索面和三主桁布置，下層鐵路混凝土橋面和上層公路鋼橋面與主桁結(jié)合共同受力，最大單根索力達(dá)到1250噸。是世界第一座四線鐵路(下層)和六線公路(上層)的巨型橋梁。
武漢天興洲大橋
8. 南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋(京滬高鐵)，2009年
大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋位于南京長(zhǎng)江三橋附近。為滿足高速鐵路對(duì)剛度的要求，不僅采用拱式體系，而且較附近主跨648米的公路橋的主跨減半，即布置成二個(gè)通航主跨為336米的中承式桁架拱和兩邊各兩跨連續(xù)桁架，共六跨連續(xù)鐵路橋。橫橋向設(shè)三片主桁結(jié)構(gòu)，桁距15米，分別布置兩線高速鐵路和兩線快速客運(yùn)專線。兩線城市輕軌交通則布置在兩側(cè)挑臂上，全橋?qū)掃_(dá)40.4米。
南京大勝關(guān)大橋
9. 舟山西堠門大橋，2009年
主跨達(dá)1650米的舟山西堠門大橋是舟山大陸連島工程中第四座跨海大橋，由于海峽水深，且錨碇條件較有利，采用超大跨度的懸索橋跨越冊(cè)子島和金塘島。舟山地處強(qiáng)臺(tái)風(fēng)區(qū)，必須采用分體式鋼箱梁解決抗風(fēng)穩(wěn)定性問題，已經(jīng)歷了多次強(qiáng)臺(tái)風(fēng)考驗(yàn)。
舟山西堠門大橋
10. 杭州九堡大橋，2011年
九堡大橋是杭州市跨越錢塘江的十座橋梁之一，北接江干區(qū)，南連蕭山區(qū)科園大道，采用三跨連續(xù)結(jié)合梁橋面和鋼拱組合體系。為避免強(qiáng)涌潮對(duì)施工的影響，首創(chuàng)連續(xù)拱橋整體頂推法施工。
九堡大橋
三、中國(guó)橋梁的設(shè)計(jì)誤區(qū)
經(jīng)過三十余年改革開放的建設(shè)，中國(guó)已走上復(fù)興之路，雖然經(jīng)濟(jì)總量已名列前茅，但人均收入水平還比較低，仍是一個(gè)發(fā)展中的大國(guó)。在橋梁建設(shè)中，巨額投資也滋長(zhǎng)了官員們好大喜功的浮躁心態(tài)，出現(xiàn)了一些不良的思潮和不合理的現(xiàn)象：
(1) 不顧經(jīng)濟(jì)合理性，追求跨度“之最”和“第一”的浮躁風(fēng)氣；
(2) 追求速度和對(duì)質(zhì)量的忽視，造成不耐久不安全的隱患，而且得不到有效的克服和治理；
(3) 設(shè)計(jì)部門對(duì)懸索橋的偏愛和不正確的理念有所蔓延，似乎只有懸索橋才能代表水平；
(4) 在城市中小跨度橋梁中有許多施工不便又不經(jīng)濟(jì)的自錨式懸索橋被選中為實(shí)施方案；
(5) 一些地質(zhì)地形條件十分有利于建造拱橋的跨谷橋梁也選用了造價(jià)昂貴的懸索橋；
(6) 在長(zhǎng)江中上游和支流河道上航道管理部門的不合理通航要求(凈寬和凈高之比超過20倍)也為選用不合理的大跨度懸索橋提供了依據(jù)。
四、中國(guó)橋梁施工的落后生態(tài)
中國(guó)橋梁的施工也存在裝備落后因而過于依賴人力的問題。施工裝備的不斷進(jìn)步將使工地現(xiàn)場(chǎng)的工作日益減少，演變?yōu)閷I(yè)化大型構(gòu)件的工廠預(yù)制和大型自動(dòng)化施工機(jī)械的現(xiàn)場(chǎng)拼裝就位。根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)，隨著施工裝備的進(jìn)步，工地現(xiàn)場(chǎng)的工人也以每十年減半的速度遞減，即從50年代的數(shù)千人到90年代的僅百人左右。進(jìn)入21世紀(jì)后，發(fā)達(dá)國(guó)家的工地往往只有數(shù)十人的規(guī)模，巨型施工設(shè)備和計(jì)算機(jī)操作完全改變了橋梁工地的生態(tài)面貌，而工程質(zhì)量卻不斷提高。反觀中國(guó)的大橋工地仍聚集著大量農(nóng)民工，專業(yè)化程度不高，這也是中國(guó)橋梁的施工安全、質(zhì)量和耐久性存在缺陷的主要根源。從這點(diǎn)看，中國(guó)橋梁要趕上國(guó)際先進(jìn)水平還有很長(zhǎng)的路要走。中國(guó)橋梁施工的工業(yè)化程度現(xiàn)已落后于國(guó)內(nèi)高層建筑和隧道的施工，因?yàn)楦邔咏ㄖさ孛娣e有限，隧道工作面也很狹窄，容納不了很多工人，必須更多地依賴先進(jìn)裝備和專業(yè)公司分包的工業(yè)化施工，使工程質(zhì)量得到很好的保證。而中國(guó)橋梁工地仍有大量民工在現(xiàn)場(chǎng)施工，這一落后的狀態(tài)必須盡快改變。
五、世界大橋的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
(1) 采用高性能、高強(qiáng)度材料和高性能復(fù)合材料，以延長(zhǎng)壽命期，提高耐久性，體現(xiàn)節(jié)約資源和環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展理念。
(2) 慎用懸索橋，優(yōu)先考慮具有剛度大、抗風(fēng)性能好、拉索可更換、施工簡(jiǎn)便快速、避免深水錨碇等優(yōu)點(diǎn)的斜拉橋。利用斜拉橋的跨越能力解決10公里以上跨海長(zhǎng)橋的難題。
(3) 加快深水基礎(chǔ)研發(fā)，避免被迫放大跨度，以提高對(duì)隧道的競(jìng)爭(zhēng)力。采用多跨雙層桁架橋面斜拉橋跨越海峽，并可滿足公鐵二用、應(yīng)急逃生、中途回程和專用管養(yǎng)通道的需要。
(4) 開發(fā)大型施工裝備(造橋機(jī)、浮吊、塔吊等)、先進(jìn)監(jiān)測(cè)管養(yǎng)設(shè)備以及橋梁附屬部件(支座、伸縮縫、阻尼器等)，為提高工程質(zhì)量提供裝備保證。
(5) 建設(shè)現(xiàn)代專業(yè)化分包企業(yè)，減少工地施工人員，努力趕上發(fā)達(dá)國(guó)家的水平，創(chuàng)建中國(guó)橋梁的國(guó)際品牌。
六、結(jié) 語(yǔ)
中國(guó)橋梁建設(shè)30年的成就是有目共睹的。我多次說(shuō)過，即使我們還沒有原始創(chuàng)新技術(shù)，但能夠?qū)⑽鞣降南冗M(jìn)技術(shù)在中國(guó)的大橋?qū)嵺`中加以改進(jìn)和拓展也是很了不起的，但我們?nèi)圆荒茯湴磷詽M，要看到不足和差距。在材料性能、軟件、硬件設(shè)備、規(guī)范等方面仍有差距；在創(chuàng)新、質(zhì)量和美學(xué)方面仍有不足。
要成為強(qiáng)國(guó)必須在與發(fā)達(dá)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)中，以技術(shù)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和全壽命期中優(yōu)良的養(yǎng)護(hù)服務(wù)等方面取勝，才能使對(duì)手信服，業(yè)主滿意，并為國(guó)際橋梁界所公認(rèn)。橋梁強(qiáng)國(guó)決不是自封的，更不能自吹自擂。只要我們不盲目自滿，就一定能在不久的將來(lái)通過自主創(chuàng)新的成果，發(fā)展成為世界經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)和科技強(qiáng)國(guó)。希望年輕一代的橋梁工程師繼續(xù)努力。
參考文獻(xiàn)
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