学科前沿|中国大跨度桥梁发展现状
桥梁是交通基础设施的重要组成部分，为国家经济社会的发展提供重要支持。中国自古以来就是桥梁建设大国，特别是近三十年来保持着年均增长3万座桥梁的建设速度，极大地推动了中国交通行业的发展。特大跨径桥梁设计要求高、施工难度大，是衡量一个国家桥梁技术水平的重要指标。随着中国经济发展的迫切需求，中国各类跨江、跨山与跨海特大桥梁才相继建设。
近年来，我国有很多大跨度桥梁相继建成通车，如：2020年7月1日沪苏通大桥建成通车，其主跨为1092m 的钢桁梁斜拉桥，这是世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥；2020年12月15日世界首座大跨度串联式斜拉桥-珠海洪鹤大桥开通运营；2020年12月24日南京长江五桥（江心洲长江大桥）通车运营，该桥为双主跨600m的三塔斜拉桥，采用了钢－ＵＨ－ＰＣ组合加劲梁体系，该体系为世界首创；2020年12月28日广西荔浦至玉林高速公路平南三桥正式建成通车，该桥主跨为575m 的中承式钢管混凝土拱桥，打破了拱桥跨径的世界纪录；2020年12月30日中国首座公铁两用跨海大桥-京台线平潭海峡公铁大桥正式通车运营。同日世界最大跨径山区悬索桥-丽江金安金沙江大桥建成通车，主桥为1386米单跨板桁结合钢桁加劲梁悬索桥。2021年6月25日拉林铁路臧木特大桥建成通车，采用430米中承式钢管混凝土拱；2021年12月3日中老铁路沅江特大桥建成通车，主桥采用变桁高上承式连续钢桁梁结构，249m主跨创同类型桥梁世界第一，桥墩高达154米，位居同类型桥梁世界第一。
图1 近年来我国建成通车的大跨度桥梁
可以看到进入21世纪后，中国已经成为世界特大跨径桥梁建设的中心舞台。大跨径桥梁的建设不仅有助于推动交通行业的发展，也是一个国家科技实力的重要体现。表1~表3分别列出了目前排名世界前十跨度的斜拉桥、悬索桥、拱桥。在经历了追踪学习国外建设经验的阶段后，中国逐渐发展了具有自主创新产权的大跨径桥梁设计、建设与维养技术，极大地推动了中国乃至世界桥梁工程的发展。
斜拉桥、悬索桥与拱桥是特大跨径桥梁常见的结构形式，在中国特大跨径桥梁建设中都有着大量的应用，近几十年来不断取得进步与发展。
1、特大跨度斜拉桥
斜拉桥（cable-stayed bridge）是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。
目前中国已建成的斜拉桥超过100座，从公路、铁路、市政桥梁中分别选取了苏通长江大桥、韩家沱长江大桥、昂船洲大桥三个典型的特大跨度斜拉桥介绍如下。
苏通长江公路大桥全长32.4千米，主桥跨径布置为100米+100米+300米+1088米+300米+100米+100米，采用双塔双索面钢箱梁及七跨连续结构体系，是当时世界最大（目前为第三）跨径斜拉桥，跨江大桥总长8206米，桥面为双向六车道高速公路标准，其300.4m高的桥塔与577m长的拉索曾是世界之最，在施工中通过技术革新成功解决了包括主体结构、抗风、抗震、防撞、超大群桩基础施工、超高钢混桥塔设计等10多项技术难题。主桥通航净空高62米，宽891米，可满足5万吨级集装箱货轮和4.8万吨船队通航需要，工程总投资约64.5亿元 。
韩家沱长江大桥全长1137.5米，总投资约6.25亿元，大桥主跨432米，2013年建成通车，是当时世界上最大跨度的双线铁路斜拉桥。主桥采用双塔双索面钢桁梁斜拉桥结构，两主塔高度分别为179米和184米，大桥共投入混凝土78561方、钢筋9910吨、钢梁越1.8万吨、高强度螺栓越49万套。
昂船洲大桥位于中国香港，是全球第五长的双塔斜拉桥。大桥主跨长1018米，连引道全长为1596米。是本港首座位处市区环境的长跨距斜拉桥，昂船洲大桥离海面高度73.5米，而桥塔高度为290米，两者都比青马大桥更高。桥面为三线双程分隔快速公路。大桥总投资27.6亿港元。于2009年建成通车。
图2 中国大跨径斜拉桥
2、特大跨度拱桥
拱桥在中国的发展历史超过一千多年，中国现代大跨径拱桥以跨江与跨山谷大桥为主, 多次设计建成不同时期不同形式世界最大跨度拱桥，我国拱桥的建设技术已处于世界领先水平。
2021年6月建成通车的拉林铁路藏木特大桥是目前世界海拔最高、跨度最大的铁路钢管混凝土拱桥，也是雅鲁藏布江上首座“一跨过江”的铁路桥梁。此外藏木特大桥是我国第一座免涂装耐候钢大桥，对于推动我国耐候钢在大跨度桥梁上的应用具有里程碑的意义。大桥位于西藏自治区山南市加查县境内，藏木水电站上游库区，横跨水深达66米的雅鲁藏布江。大桥全长525.1米，主拱跨径430米，桥址处海拔3350米。
2020年12月建成通车的平南三桥，再次刷新世界最大跨径拱桥纪录。大桥位于广西壮族自治区贵港市平南县，设计为主跨575米的中承式钢管混凝土拱桥，其科技含量之高、制造过程之精密、设计施工技术之尖端是世界同类型桥梁之最，将开创在不良地质条件下修建大跨径钢管混凝土拱桥的历史，对推动大跨径钢管混凝土拱桥的应用及发展具有重要的意义。此外平南三桥建设的过程中，不仅在原有的拱桥施工技术上进行创新，更将科技创新、技术装备、信息化成果、标准化管理及先进的工艺工法进行集成式应用，实现了多项关键技术的突破。
重庆朝天门长江大桥是世界上已建成跨度最大的桁架拱桥，设计为190m + 552m + 190m三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，双层桥面，上层设双向6车道及两侧人行道，下层布置双向城市轨道。全桥布置两层系杆，上层采用“H形”截面钢系杆，下层采用“王形”截面钢结构＋体外预应力索系杆。大桥建设克服了严重破碎漏水岩层基础施工、552m跨钢桁拱悬臂拼装、高温、高湿地区高强螺栓施工控制、钢桁拱及刚性系杆合龙精度控制等8项难题。
图3 中国大跨度拱桥
3、特大跨度悬索桥
悬索桥主要由主缆、桥塔、吊索、锚碇与加劲梁等组成，是当前跨度超过1000米桥梁的主要桥型。上世纪90年代中期，广东汕头海湾大桥开启了中国现代大跨径悬索桥的建设，之后中国悬索桥的跨越能力不断得到提升，1999年建成的江阴长江大桥是中国第一座主跨长度超过1000m的悬索桥。
南京仙新路过江通道跨江大桥为主跨1760米的双塔单跨悬索桥，项目主线按城市快速路标准建设，采用双向六车道，设计时速80公里。该跨径目前在同类桥型中居于国内第一、世界第三。通道北主塔承台平面尺寸为74.8×39.8米，面积比7个标准篮球场还大。承台高度为8米，分2次浇筑，单次混凝土方量约1.2万方。承台规模巨大、构造复杂、施工技术难点多、工期控制紧、质量要求高，是仙新路过江通道施工的关键控制点之一。
杨泗港长江大桥于2019年建成通车，是世界跨度排名第5的悬索桥，大桥全长4134.377米，主桥长1700米。上层桥面为双向六车道城市快速路，设计速度为80千米/小时，下层桥面为双向四车道城市主干道，设计速度为60千米/小时。两座桥塔承台以上塔柱（含塔座）高分别为231.9米、243.9米。全桥共计2根主缆，每根主缆索股共271股，每根索股共计91丝，保证压强为1960兆帕；杨泗港长江大桥2号塔底节钢沉井下水重量高达6200吨 ，是中国国内外采用气囊法下水重量最大的沉井，沉井下沉首次采用坚硬土层条件下超大沉井下沉新技术，钢桁加劲梁也是首次采用了大节段全焊拼装新工艺和千吨级整体吊装新技术。
泰州长江大桥是世界上首座三塔双跨钢箱梁悬索桥，主跨2×1080m，与传统的两塔悬索桥相比，三塔两跨悬索桥通过增设中间塔的方式，实现结构的连续性布置，通过中塔的变形来承担活载造成的两边主缆的受力差异。此外，泰州大桥也创下了当时的4项世界第一：索塔采用纵桥向倒“Y”形、横向门式框架型钢塔；由于河床断面呈W形且河段土质松软，中间塔基础入土深度达70m，为世界第一；世界上首先采用W形主缆，架设长度3117m；施工中史无前例采用两跨钢箱梁同步对称吊装。2014年，泰州大桥被国际桥协授予“2014年杰出结构工程奖”
图4 中国大跨度悬索桥
4、结语
桥梁工程作为结构工程的主要形式，其发展和演进史伴随了人类文明发展的全过程，与社会、经济、文化、科学、技术等密切相关，是人类科学技术史的重要组成部分。从所处的历史发展阶段看，近年来中国桥梁工程飞速发展，取得了举世瞩目的成就，已成为推动国际桥梁技术进步和科技创新的主要原动力之一。
《交通强国建设纲要》明确指出，交通建设是建设现代化经济体系的先行领域，是全面建成社会主义现代化强国的重要支撑，明确要求未来30年分2个阶段推进交通强国战略，到2035年基本建成交通强国，到本世纪中叶，全面建成位居世界前列的交通强国。作为交通基础设施的核心组成部分，推动桥梁工程的高质量发展与创新实践，是实现交通强国建设目标的重要抓手和基本前提。
在交通强国战略重大深入推进的关键时期，桥梁建设者们需根据中国的桥梁工程的具体情况和未来发展需求，紧密围绕桥梁工程高质量可持续发展的核心支撑性理论方法和关键技术，以近年来中国桥梁工程所取得的主要成就、结构设计、建造技术、运维保障、结构防灾减灾为切入点，结合中国桥梁工程应用和发展的实际，截取中国桥梁工程发展史重要节点的主切面，深刻认识发展现状与重大需求、梳理并审视差距与不足、总结经验教训、厘清下阶段研究的关键问题和主要着力点，极为必要且正当其时，这也是推动中国桥梁工程的高质量发展的必经之路。
参考文献：
[1] 中国公路学报编辑部.中国桥梁工程学术研究综述[J].中国公路学报,2021, 34(2):1-97.
[2]毛伟琦,王正振,戴国亮,等. 中国大跨度桥梁最新进展与展望[J].桥梁建设,2020, 50(1):13-19.
[2]Wei HUANG, Minshan PEI, Xiaodong LIU, Ya WEI. Design and construction of super-long span bridges in China: Review and future perspectives. Front. Struct. Civ. Eng., 2020, 14(4): 803‒838
图文来源|交通与市政系
排版|微博协会 任思语
指导老师|严欢 黄滔
审核|裴玮
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