6月18日,備受矚目的蘇通長江公路大橋實現主橋合龍。這座位于江蘇省東部南通市和蘇州(常熟)市之間,全長32.4公里,其中跨江大橋長8126米,跨徑為1088米的斜拉橋,已經超過目前世界最大跨徑890米的日本多多羅橋,創造了“最大群樁基礎”、“最高橋塔”、“最長斜拉索”和“最大主跨”4項世界造橋紀錄,標志著中國斜拉橋建造技術已步入世界前列。
據悉,拱橋、懸索橋、斜拉橋和梁橋是當今世界4種主要橋型。中國是世界上建有橋梁最多的國家,拱橋是中國最古老的橋梁。此前,我國已建造迄今世界拱橋最大跨徑550米的上海盧浦大橋,并在拱橋建造技術工藝方面一直保持著世界領先的地位。在懸索橋建設方面,我國已將跨徑做到1650米,與目前世界跨度最大的1990米懸索橋僅差340米。從整體水平看,中國正由橋梁大國邁向橋梁強國。
然而,創新無止境。作為起源于我國、已有1400多年歷史的拱橋,面對懸索橋、斜拉橋跨徑的不斷突破,其跨徑能否突破千米,成為我國橋梁建設科技工作者關注的新課題。近日,記者就此采訪中國工程院院士、著名橋梁工程師鄭皆連,他說:“拱橋跨徑要突破千米,從計算技術上說沒問題,關鍵在工藝和材料?!?/FONT>
“我國多跨鋼管混凝土拱橋綜合建造技術躍上新水平”
跨徑,是橋梁建造水平的重要體現,與橋梁建造技術工藝密切相關。鄭皆連介紹:“2004年10月建成通車的錢塘江四橋,是采用具有民族特色拱橋結構的成功范例,它的成功建造,標志著我國多跨鋼管混凝土拱橋建造綜合技術躍上了一個新水平?!?/FONT>
據悉,錢塘江四橋由廣西路橋公司主要承建,該拱橋創造了多項令世人驚嘆的“國內首創”和“世界之最”:主橋全長超過千米,為目前國內最長雙層橋面組合系桿拱橋;大跨190米跨徑,為國內梁拱組合簡支體系中的最大跨徑;首次在強涌潮區域采用單、雙壁鋼吊箱施工工藝;首次采用號稱亞洲第一的6500噸抗震球型支座;首次采用世界第一規模的雙主索雙主跨三主塔吊裝系統……。
此外,該橋屬設計新穎的鋼管砼雙層橋,上面6車道走汽車,下面走輕軌車和公交車。主橋長1360米。在設計上,將大橋與周圍環境和附近的橋協調;為了節約造價,將整座大橋設計成大小拱結合的鋼管混凝土系桿梁拱組合結構,雙層橋面,其中兩座為190米跨徑的主拱,9座為85米跨徑的小拱。同時,將拱橋上、中、下承式都反映到橋上,小跨上承式、下承式,大跨中承式、下承式。無論從經濟、使用功能以及新穎角度看,都十分突出。
在施工方面,它把廣西創造的拱橋懸拼施工的兩種工藝——1968年建設三里江橋創造的鋼絲繩斜拉扣掛,1992年建設邕寧橋創造的鋼絞線斜拉扣掛,同時恰到好處地用在錢江四橋建設上。在9跨85米小拱施工中,將拱分成三段,采用鋼絲繩斜拉扣掛施工,速度非???,扣好兩端的兩段,再將中間一段與之吻合,就完成了。
“這座橋施工非常快,是因為拱拼裝正是臺風季節?!?鄭皆連介紹,施工期間氣象臺對臺風準確預報期為3~4天,也就是說,只要3天內能合攏一孔,就能保證施工安全進行,否則很難按預定工期完成工程建設任務。這項工程的完成,也使廣西的橋梁施工水平上了一個新的臺階,并獲得了中國土木工程“詹天佑大獎”和“魯班獎”。
“增大拱橋跨徑,有利增強市場競爭力”
“增加拱橋跨徑,一方面因為它是橋梁設計、建造水平的體現;另一方面也可以增強橋梁的市場競爭力,推進橋梁技術的進步,進一步降低橋梁建設成本?!?鄭皆連指出。
鄭皆連介紹,目前,在我國345.7萬公里的公路上,有各類橋梁53.36萬座、2039.91萬延米,其中,跨徑超千米的特大型橋梁有7座。在跨徑前十位的世界各類橋型中,斜拉橋我國占了8座,懸索橋我國內地占了5座?,F在,我國的懸索橋施工已經做到1650米,與目前世界跨度最大的1990米懸索橋僅差340米。斜拉橋,蘇通大橋跨徑已達到1088米,超過世界目前最大跨徑890米的日本多多羅橋。
而在拱橋建造方面,我國也擁有多項跨徑的世界紀錄:146米的山西丹河石拱橋、150米的河南前河雙曲拱橋、330米貴州江界河桁式組合拱橋、360米廣東丫髻沙鋼管混凝土拱橋、420米重慶萬縣鋼骨混凝土箱型拱橋,還有被譽為“世界第一鋼拱橋”跨徑達550米的上海盧浦大橋等。拱橋跨徑雖有很大突破,但與懸索橋和斜拉橋比還相差甚遠。
我國建造拱橋具有較大的價格優勢。廣西路橋建了幾十座100米左右跨徑鋼筋混凝土箱型拱橋,每平方米的造價與跨徑20~30米的梁橋造價相當。鄭皆連指出,如果我們在拱橋跨徑上能進一步突破,就能無形中使懸索橋、斜拉橋在大跨徑橋梁建設市場競爭中增加了一個對手,競爭的結果,必然會加速橋梁建設的科技進步。
“拱橋跨徑欲破千米,關鍵在工藝和材料”
鄭皆連認為,拱橋跨徑要突破千米,關鍵在工藝和材料。
他介紹,盡管千百年來人們為修建大跨徑拱橋進行了不懈探索,進展卻十分緩慢。歷史上,建拱橋都是先在河上搭好支架,這種方式不僅材料耗費多,且搭架難度很大,拱橋跨徑很難有大的突破。鋼絲繩斜拉扣掛松索合龍法施工工藝的出現,雖解決了修橋不搭拱架的難題,但拱肋懸拼段數一般不過5段,鋼筋混凝土拱橋跨徑不超過150米。直到上世紀90年代初,在廣西邕寧邕江橋建設中,廣西路橋創造了鋼絞線千斤頂斜拉扣掛合龍后松索的施工工藝,解決了拱肋多段懸拼的安全性、準確性問題,成功地建成了當時世界最大跨徑的鋼筋混凝土肋拱橋,跨徑突破了300米大關。
廣西路橋公司又利用這項創新技術,先后承建了來賓磨東大橋,南寧三岸邕江大橋、重慶合川嘉陵江大橋、武漢江漢五橋安徽太平湖大橋等特大型鋼管混凝土拱橋,其單跨跨徑都在300米左右。在長江、黃浦江等大江大河上,建設者們采用斜拉扣掛懸拼技術,先后建成主跨達四五百米的世界最大跨徑的拱橋。
“目前,建造跨度600米的拱橋時機已經成熟,但要達到1000米,難度非常大,其關鍵不在計算技術,而是在建造工藝和材料?!编嵔赃B說,“斜拉橋跨徑突破千米大關成績偉大,但它的建造工藝沒重大變化。而鋼筋混凝土拱橋跨徑要達到1000米,其建造工藝和材料必須有質的飛躍。因此,拱橋跨徑的增加要比懸索橋、斜拉橋難,不能一蹴而就,需要循序漸進。
此外,拱橋跨徑究竟要發展多大,不僅取決于施工工藝和材料的進步,還應看造價的競爭性如何、是否有合適的橋址、市場有無需要等一系列問題,需要橋梁科技工作者進一步深入研究。