中外新建桥梁中的技术创新比较.pdf

(为 2006 年重庆桥梁会议)
中外新建桥梁中的技术创新比较
同济大学项海帆

一、引言
创新是一个国家或民族进步的灵魂,当前,“自主创新”已成为媒体宣传的
热点。然而,创新是一个长期努力的过程,而不是靠宣传动员就可以实现的。
特别是对于中国这样一个崇尚统一、和谐、中庸,而不太鼓励标新立异的民族,
由于缺少创新理念,往往满足于模仿、重复,就更需要从培养儿童的好奇心和
想象力做起,从营造创新体制、激励机制和环境氛围方面下功夫,大力培育具
有创新理念和动力的技术人才。
近代土木工程从十七世纪虎克定律创立算起,已经经历了二百多年。特别
是英国工业革命以后的十九世纪相继发明了蒸汽机车和铁路、转炉炼钢和混凝
土,以及内燃机和电机,为近代桥梁工程的发展创造了条件。桥梁的跨度从十
九世纪初的不足 200 米到 20 世纪末已逼近 2000 米。特别是第二次世界大战后
计算机的问世标志着桥梁工程进入了发展更为迅猛的现代时期。
在 20 世纪 60 年代,世界各国进入了战后大兴土木的高潮期。高速公路网
建设和城市化进程大大推动了现代桥梁工程的发展,预应力的广泛应用和斜拉
桥的复兴成为战后桥梁工程二项最主要的成就。计算机的不断进步和有限元法
的创立使数值方法逐渐代替了解析和半解析法,并促使桥梁结构分析向精细化
方向前进。两种传统材料钢和混凝土的进步、复合材料的应用以及使用多种材
料的组合结构的发展,更为创新结构的不断涌现开拓了广阔的前景。各种新工
法:如挂篮现浇、移动托架和移动造桥机的预制节段拼装工法以及顶推施工技
术等都是 20 世纪 60 年代由发达国家创造的。
中国在 20 世纪 80 年代初的改革开放也迎来了桥梁建设的黄金时代。在学代的腾飞,取得了令世界瞩目的进步和成就,并得到了国际同行的赞许和尊重。
然而,我们应当清醒地认识到,尽管中国桥梁的规模和速度令世人惊叹,但我
们所采用的大都是发达国家在六十年代所创造的新材料、新工艺和新结构,我
们只是做了人家在 30 年前早已做过的事情。可以说,中国桥梁已走上了复兴的
道路,正在从桥梁大国向桥梁强国迈进,如果我们能抓住机遇、努力进取,在
创新、质量和美学方面下功夫,积极参与国际竞争,就有希望缩小差距,实现
局部的超越。
1
二、国外新建桥梁中的技术创新
在 20 世纪最后十年中,国外建造了几座破纪录的大桥,并在多次国际桥梁
会议中充分展示了这些桥梁的技术创新。
z 1995 年,法国诺曼第斜拉桥的混合桥面,超长悬臂施工控制、新型平行
钢铰线拉索及其防雨振的螺旋线表面处理和阻尼器等。
z 1998 年,丹麦大海带桥西桥 110 米箱梁的整体化施工,预制件的最大重
量达 6500 吨,以及为保证耐久性在混凝土箱梁的配筋中预埋 450 个锈蚀
传感器;东桥 1624 米悬索桥桥塔和锚碇的新颖艺术处理、桥面箱梁内部
的除湿系统以及防船撞系统的研究等。
z 1998 年,主跨 1991 米的日本明石海峡大桥首次采用 180MP 级超高强钢
丝,使主缆直径缩小并简化了连接构造,首创的悬索桥主缆除湿系统、
水深达 50 米的预制混凝土沉井基础以及在钢桥塔中设置了多层减震阻
尼器以抵抗桥位处的强烈地震作用等。
z 1999 年,主跨 890 米的日本多多罗斜拉桥采用平行钢丝、热挤防腐索套
外的凹点表面处理以防止雨振、超长悬臂拼装的施工控制技术等。
z 2000 年,丹麦和瑞典联合建设的长达 16 公里的欧勒松海峡桥采用高度
整体的预制吊装,140 米跨度公铁两用钢桁架梁,重 8700t 一次吊运安
装就位以及严格的质量管理体系等。
以上五座桥梁被公认为是代表 20 世纪最高水平的杰作。进入 21 世纪后国
外又建造了几座具有创意的大桥,现分述如下:
1. 希腊 Rion-Antirion 桥(2003)
该桥连接希腊大陆和伯罗奔尼撒半岛之间的科林斯海湾。桥位处岩床深度
超过 500 米,2000 年重现期的地震最大峰加速度达 ,且半岛以每年 8-11mm
速度漂离大陆,因此抗震安全是设计最主要的控制因素。

图 1 总图
为了避免强大的地震力作用,该桥选用五跨连续的全漂浮体系斜拉桥,并
且将高 65m、墩底基座直径为 90m 的圆形桥墩放在由φ2m 直径深 25-30m 钢管
2
桩加固,上面铺以砂、卵石和碎石组成的 3m 厚垫层,形成可相对滑动的“加筋
土隔震基础”(Reinforced Soil Foundation)上,这是一