摘要 當(dāng)前，我國(guó)已步入交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，作為國(guó)家交通基礎(chǔ)設(shè)施的重點(diǎn)工程，橋梁與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展關(guān)系密切。文章以長(zhǎng)沙市跨越湘江橋梁為例，在此基礎(chǔ)上，從材料、規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工建造與管養(yǎng)4 方面，闡述了我國(guó)橋梁未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為我國(guó)橋梁工程科研與工程實(shí)踐研究奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 橋梁工程；長(zhǎng)沙市；跨越湘江橋梁；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào) U442 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）15-0036-03

0 引言

就目前來(lái)講，中國(guó)現(xiàn)代橋梁總數(shù)超過(guò)100 萬(wàn)座，其中不乏一些世界之最，如世界最長(zhǎng)跨海大橋“ 港珠澳大橋”、世界最長(zhǎng)高鐵橋“ 丹昆特大橋” 等。湖南因大部分區(qū)域處于洞庭湖以南而得名，湘江流貫全境，長(zhǎng)沙市作為湖南的省會(huì)城市，共有19 條過(guò)江通道，在橋梁建設(shè)方面，就有橘子洲大橋、銀盆嶺大橋、猴子石大橋等11 座橋梁。為了實(shí)現(xiàn)橋梁技術(shù)突破，有效應(yīng)對(duì)橋梁工程領(lǐng)域發(fā)展遇到的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)我國(guó)綜合交通運(yùn)輸發(fā)展水平提升，該文詳細(xì)闡述了多座長(zhǎng)沙市跨越湘江大橋的特點(diǎn)，并以此為切入點(diǎn)，分析了我國(guó)橋梁未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[1]。

1 長(zhǎng)沙市跨越湘江橋梁特點(diǎn)分析

橋梁建設(shè)一般都需跨越山河，作為交通設(shè)施連接的樞紐性工程，橋梁在促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、保障社會(huì)穩(wěn)定方面發(fā)揮著積極的作用。目前，中國(guó)的橋梁建設(shè)，已名揚(yáng)四海，從“ 橋梁大國(guó)” 成為名副其實(shí)的“ 橋梁強(qiáng)國(guó)”，橋梁一躍成為中國(guó)建造的新名片。長(zhǎng)沙作為穿江城市，共有19 條過(guò)江通道，11 座橋梁。該文分析了橘子洲大橋、猴子石大橋、三汊磯大橋、福元路大橋的基本情況和特點(diǎn)，如表1 所示。

1.1 橘子洲大橋

橘子洲大橋橫穿整個(gè)橘子洲，起止位置為五一路（東）、溁灣鎮(zhèn)（西）。作為一座過(guò)江橋梁，橘子洲大橋位于湖南長(zhǎng)沙中軸線(xiàn)上，自建成之后，可連接長(zhǎng)沙河?xùn)|和河西，是城市化進(jìn)程的重要組成，在日漸忙碌的都市中，改變了以往單一通過(guò)輪渡通行的交通方式，交通更便捷、出行更安全。橋梁由水上主橋、陸地岳麓區(qū)引橋、橘子洲引橋、芙蓉區(qū)引橋、橋墩、拱肋及各立交匝道構(gòu)成。橘子洲大橋采用的19 世紀(jì)70 年代所流行的雙曲拱橋建筑形式。這種橋型施工周期短、建造方便、受力簡(jiǎn)單、技術(shù)要求低、難度低、造價(jià)低、承載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，既節(jié)省了成本，又保證了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。

1.2 猴子石大橋

猴子石大橋又名“ 長(zhǎng)沙湘江三橋”“ 長(zhǎng)沙湘江南大橋”，從1958 年開(kāi)建，至2000 年9 月建成通車(chē)，其間幾次開(kāi)工停工，時(shí)間跨越42 個(gè)年頭。猴子石大橋是長(zhǎng)沙市境內(nèi)一座連接天心區(qū)和岳麓區(qū)的跨江大橋，是長(zhǎng)沙市南二環(huán)線(xiàn)的組成部分。猴子石大橋主要采取了三角形穩(wěn)定性施工方法，橋臺(tái)以“V” 形呈現(xiàn)。橋梁的橋柱高度也有所不同，由橋中心向兩邊逐漸降低。這一施工方法屬于我國(guó)橋梁建造史上的創(chuàng)新之舉，是橋梁工程的一次重大突破。這一設(shè)計(jì)不僅能夠確保橋梁不影響河流航道通行，還縮減成本和工期，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 三汊磯大橋

三汊磯大橋是長(zhǎng)沙市境內(nèi)連接岳麓區(qū)與開(kāi)福區(qū)的一座懸索橋，為長(zhǎng)沙市東北部城市主干路的構(gòu)成部分之一，也是我國(guó)最大的自錨式懸索大橋。湘江三汊磯大橋于2004 年4 月30 日動(dòng)工興建，于2006 年6 月8 日完成主橋合龍工程，全線(xiàn)貫通，于2006 年9 月1 日通車(chē)運(yùn)營(yíng)。湘江三汊磯大橋西起銀杉路，上跨湘江水道，東止芙蓉北路，橋面為雙向六車(chē)道城市主干路；路長(zhǎng)1 577 m，中跨主纜矢跨比1/5，邊跨矢跨比1/10.624 5，懸索橋主纜位于半徑為24 402.745 m 豎曲線(xiàn)上。

1.4 福元路大橋

福元路大橋西起銀杉路，上跨湘江水道，東至芙蓉北路；線(xiàn)路全長(zhǎng)3.575 km，主橋長(zhǎng)608 m；橋面為雙向六車(chē)道城市主干路，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為60 km/h。福元路大橋于2010 年9 月27 日動(dòng)工興建，于2012年5 月18 日完成主橋合龍工程，全線(xiàn)貫通，于2012 年11 月實(shí)現(xiàn)全面通車(chē)，是跨江大橋中橋面最寬的一座湘江大橋。

福元路大橋的主要組成包括水上主橋、主副航道拱肋、拱圈等，主橋路段布設(shè)方向?yàn)橛伞?正西至正東”。三跨連續(xù)提籃式鋼拱結(jié)合梁組合結(jié)構(gòu)為主橋上部結(jié)構(gòu)，V墩上有拱肋支承，V 形薄壁墩與拱肋線(xiàn)形順接。支座支撐上部結(jié)構(gòu)設(shè)置于V 墩頂對(duì)應(yīng)拱梁結(jié)合段，且進(jìn)行縱梁平衡斜腿水平分力布設(shè)。

2 我國(guó)橋梁技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

通過(guò)長(zhǎng)沙市跨越湘江多座橋梁基本情況和特點(diǎn)分析與研究，可以看出我國(guó)橋梁工程隨著建設(shè)時(shí)間的不斷推進(jìn)，無(wú)論是在跨徑布置、橋梁總長(zhǎng)，抑或是結(jié)構(gòu)形式方面，逐步向復(fù)雜化、高效性、合理性方向發(fā)展，尤其是進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，在世界橋梁工程領(lǐng)域科技發(fā)展中，其研究重點(diǎn)和發(fā)展方向?yàn)橹悄芑⑿畔⒒?、可持續(xù)和耐久性。近年來(lái)，國(guó)家經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，中國(guó)橋梁的發(fā)展亦取得巨大進(jìn)步，橋梁以每年3 萬(wàn)多座的速度遞增[2]，一大批世界級(jí)的重大橋梁陸續(xù)建成。表2 為截至2018 年底，世界長(zhǎng)大橋梁排名統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表2。

“ 十三五” 期間，我國(guó)公路網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)基本完成。2019 年10 月，中共中央和國(guó)務(wù)院印發(fā)了《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》，明確提出到2035 年我國(guó)基本建成交通強(qiáng)國(guó)，也就是說(shuō)，從現(xiàn)在到2035 年期間，是我國(guó)橋梁工程領(lǐng)域的關(guān)鍵轉(zhuǎn)型期和重要機(jī)遇期[3]。

3 我國(guó)橋梁發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 橋梁高性能材料發(fā)展

在高性能材料開(kāi)發(fā)與研究中，C60～C80 為國(guó)外橋梁混凝土常用類(lèi)型，在鋼材方面，國(guó)外多采用Q420 及以上材料，對(duì)材料的耐久性等較為重視。就當(dāng)前來(lái)講，我國(guó)橋梁材料國(guó)產(chǎn)化現(xiàn)象已越來(lái)越明顯，主要集中在混凝土、鋼材、智能材料等方面，甚至一些材料的性能已步入世界先進(jìn)行列，具體發(fā)展情況如下：

（1）混凝土。目前，在橋梁工程中C50、C60 混凝土應(yīng)用較多，局部位置也有采用C80 以上的高強(qiáng)混凝土?；炷裂芯恐校攸c(diǎn)放在纖維混凝土和輕質(zhì)混凝土等方面。通過(guò)混凝土材料性能的進(jìn)一步提升，可以有效地改善橋梁結(jié)構(gòu)的性能。在今后，高強(qiáng)混凝土將得到大力推廣與應(yīng)用，且逐步進(jìn)入超高性能混凝土發(fā)展時(shí)期，此類(lèi)混凝土材料的耐久性、強(qiáng)度及韌性更好，更能滿(mǎn)足橋梁工程領(lǐng)域發(fā)展的需求。

（2）鋼材。當(dāng)前，在橋梁鋼材選擇中，多采用高強(qiáng)度橋梁用鋼，即500～700 MPa 屈服度鋼材。鋼板厚度最大值也可超過(guò)100 mm，且鋼材研究重點(diǎn)也逐漸向環(huán)氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋及高性能耐候鋼等方向發(fā)展。

（3）纜索材料。橋梁工程纜索材料國(guó)產(chǎn)化中，重點(diǎn)采用1 770 MPa 鋼絲與1 860 MPa 鋼絞線(xiàn)，目前正處于研發(fā)及初步使用階段的材料有2 000 MPa 鋼絲等。

（4）復(fù)合材料。橋梁修復(fù)、加固工程中，可采用FRP 等復(fù)合材料。

（5）智能材料。橋梁監(jiān)測(cè)、加固工程中，可采用新型智能材料，比如記憶合金、壓電材料、光導(dǎo)纖維、智能自修復(fù)混凝土等[4]。

3.2 橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)發(fā)展

作為橋梁全壽命周期性能的根本，設(shè)計(jì)極為重要。在橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)中，人們關(guān)注的重點(diǎn)多集中在橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性以及多災(zāi)害作用下的橋梁設(shè)計(jì)方法等方面，俗話(huà)說(shuō)抓問(wèn)題要抓源頭，想要從源頭上解決橋梁安全、耐久性等問(wèn)題，需要從整體上提高橋梁設(shè)計(jì)水平。為了更好地了解橋梁規(guī)劃研究現(xiàn)狀，該文收集、整理了2000—2020 年期間中國(guó)知網(wǎng)可檢索的關(guān)于“ 橋梁規(guī)劃/橋梁設(shè)計(jì)” 相關(guān)論文，檢索總篇數(shù)為18 576 篇，不同主題和論文篇數(shù)情況如表3 所示。

由此可見(jiàn)，在2000—2020 年當(dāng)中，我國(guó)在橋梁設(shè)計(jì)研究方面重點(diǎn)關(guān)注了結(jié)構(gòu)安全，尤其針對(duì)抗震設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量研究，此外，還格外關(guān)注橋梁的景觀(guān)設(shè)計(jì)及耐久性。在設(shè)計(jì)方面，進(jìn)一步提升及改進(jìn)了橋梁設(shè)計(jì)理論與方法，融合創(chuàng)新的現(xiàn)代橋型與結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用越來(lái)越多，且在不斷創(chuàng)新塔、梁、索、拱肋、基礎(chǔ)等關(guān)鍵結(jié)構(gòu)型式。在防災(zāi)減災(zāi)方面，其發(fā)展也逐步向多災(zāi)害方向研究邁進(jìn)，構(gòu)建了較為完善的控制技術(shù)與理論研究體系，大量新型防災(zāi)減災(zāi)設(shè)施被研發(fā)利用，比如納米阻尼器、減震支座、防船撞裝置等。目前，在橋梁設(shè)計(jì)中BIM 技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在工程應(yīng)用中，BIM+VR 技術(shù)也得到了大力推廣，以此為選擇優(yōu)化方案提供便利。中國(guó)自主研發(fā)的常用橋梁輔助設(shè)計(jì)及分析軟件如表4 所示。

3.3 施工建造技術(shù)發(fā)展

不同建設(shè)條件下，我國(guó)已經(jīng)掌握了不同橋型的施工與控制技術(shù)要點(diǎn)，攻克了關(guān)鍵技術(shù)，建成了一批又一批具有代表性的橋梁工程。以混凝土梁段自動(dòng)化預(yù)制技術(shù)、鋼箱梁板件單元全自動(dòng)制造施工等技術(shù)為代表，我國(guó)橋梁建造的工業(yè)化技術(shù)快速發(fā)展，自動(dòng)化水平不斷提升?；炷亮汉弯撓淞壕鶎?shí)現(xiàn)了自動(dòng)化制造，大大提高了生產(chǎn)效率和質(zhì)量穩(wěn)定性。

3.4 養(yǎng)管技術(shù)發(fā)展

近年來(lái)，我國(guó)橋梁管養(yǎng)技術(shù)得到了進(jìn)一步提升，橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)是關(guān)鍵，基本上建立了較為完善的結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)設(shè)備呈專(zhuān)業(yè)化、智能化發(fā)展，檢測(cè)技術(shù)逐步進(jìn)入無(wú)損檢測(cè)階段，實(shí)現(xiàn)了由被動(dòng)到主動(dòng)的防護(hù)技術(shù)變化，加固方法也呈多樣化發(fā)展趨勢(shì)，尤其是基于信息化技術(shù)，所建立的橋梁資產(chǎn)管理養(yǎng)護(hù)決策支持系統(tǒng)及橋梁群遠(yuǎn)程監(jiān)控和評(píng)估分析系統(tǒng)，進(jìn)一步提升了橋梁信息化發(fā)展水平。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，我國(guó)橋梁技術(shù)方面，雖取得了很大進(jìn)步，且成績(jī)斐然，但由于我國(guó)地域遼闊，各地氣候、地質(zhì)條件、經(jīng)濟(jì)條件等均存在很大差距，導(dǎo)致橋梁在設(shè)計(jì)上，抑或是施工技術(shù)方面，差距較大，甚至在運(yùn)營(yíng)使用一定時(shí)間后，橋梁會(huì)出現(xiàn)不同程度的病害問(wèn)題，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性及耐久性造成嚴(yán)重威脅。為此，基于中國(guó)的基本國(guó)情，在橋梁工程變革性技術(shù)的積極探索過(guò)程中，必須深刻認(rèn)識(shí)到想要打造橋梁強(qiáng)國(guó)，必須重視橋梁工程領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，建造高性能、高質(zhì)量的橋梁工程，深入系統(tǒng)地研究橋梁設(shè)計(jì)和建造技術(shù)，開(kāi)發(fā)研制更多高性能、耐久性良好的橋梁材料，積極建設(shè)智能管養(yǎng)系統(tǒng)，有效提升我國(guó)橋梁工程的科技水平，為交通強(qiáng)國(guó)及兩個(gè)一百年奮斗目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)當(dāng)好先行官。

參考文獻(xiàn)

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