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1、大跨度桥梁发展方向及台湾海峡桥梁方案上海市政工程设计研究总院上海市政工程设计研究总院林元培林元培目录目录一. 桥梁概论二. 大跨度桥梁发展方向（面上）三. 大跨度桥梁发展方向 (点上,台湾海峡)一、桥梁概论一、桥梁概论 桥梁是一种跨过障碍物（河流或深谷等）的桥梁是一种跨过障碍物（河流或深谷等）的桥梁是一种跨过障碍物（河流或深谷等）的桥梁是一种跨过障碍物（河流或深谷等）的结构物。建造什么样的桥，影响因素很多大体上结构物。建造什么样的桥，影响因素很多大体上结构物。建造什么样的桥，影响因素很多大体上结构物。建造什么样的桥，影响因素很多大体上有：水文、气象、地质、环境、大气腐蚀、交通有：水文、气象、地
2、质、环境、大气腐蚀、交通有：水文、气象、地质、环境、大气腐蚀、交通有：水文、气象、地质、环境、大气腐蚀、交通规划、美学、桥位、材料选择、制造工艺、施工规划、美学、桥位、材料选择、制造工艺、施工规划、美学、桥位、材料选择、制造工艺、施工规划、美学、桥位、材料选择、制造工艺、施工工艺、结构分析、方案综合等。工艺、结构分析、方案综合等。工艺、结构分析、方案综合等。工艺、结构分析、方案综合等。其中最主要最主要的5个要点是： 1 1、桥型体系桥型体系桥型体系桥型体系2 2、材料选择、材料选择、材料选择、材料选择3 3、施工工艺、施工工艺、施工工艺、施工工艺4 4、结构分析、结构分析、结构分析、结构分析5
3、 5、方案综合优化、方案综合优化、方案综合优化、方案综合优化1.1 1.1 桥型体系桥型体系 在任何体系中有一条近于水平线的构造在任何体系中有一条近于水平线的构造用来走人或车辆的结构称之为桥面构造。用来走人或车辆的结构称之为桥面构造。 支承桥面构造的构造，称之为支承构造。支承桥面构造的构造，称之为支承构造。支承桥面构造的构造，称之为支承构造。支承桥面构造的构造，称之为支承构造。 整个桥梁体系由桥面构造和支承构造组成，用（整个桥梁体系由桥面构造和支承构造组成，用（整个桥梁体系由桥面构造和支承构造组成，用（整个桥梁体系由桥面构造和支承构造组成，用（ , , ）表示。表示。表示。表示。, ,号之左表
4、示支承构造受力，号之左表示支承构造受力，号之左表示支承构造受力，号之左表示支承构造受力，, ,号之右表示桥面构造号之右表示桥面构造号之右表示桥面构造号之右表示桥面构造受力。受力。受力。受力。 凡受拉为主的构造记为凡受拉为主的构造记为凡受拉为主的构造记为凡受拉为主的构造记为“ “” ”，凡受弯为主的构造记，凡受弯为主的构造记，凡受弯为主的构造记，凡受弯为主的构造记为为为为“ “0 0”，凡受压为主的构造记为，凡受压为主的构造记为，凡受压为主的构造记为，凡受压为主的构造记为“ “” ”，则桥梁体系一切，则桥梁体系一切，则桥梁体系一切，则桥梁体系一切可能的排列为：可能的排列为：可能的排列为：可能的排
5、列为：（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）拱桥梁桥悬吊桥1.1.11.1.1 拱桥体系拱桥体系 （, ,）表示支承构造受压，桥面构造受压，表示支承构造受压，桥面构造受压，一般称为斜腿钢架一般称为斜腿钢架（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.1 1.1.1 拱桥体系拱桥体系 （,0,0）表示支承构造受压，桥面构造受弯，表示支承构造受压，桥面构造受弯，一般称为拱桥一般称为拱桥（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（,
6、,）（,0,0）（, ,）1.1.1 1.1.1 拱桥体系拱桥体系 （, ,）表示支承构造受压，桥面构造受表示支承构造受压，桥面构造受拉，一般称为系杆拱桥拉，一般称为系杆拱桥 （, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.2 1.1.2 梁桥体系梁桥体系 （0,0,）表示支承构造受弯，桥面构造受压，一表示支承构造受弯，桥面构造受压，一表示支承构造受弯，桥面构造受压，一表示支承构造受弯，桥面构造受压，一般称为简支梁桥般称为简支梁桥般称为简支梁桥般称为简支梁桥 （, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0
7、,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.2 1.1.2 梁桥体系梁桥体系 （0,00,0）表示支承构造受弯，桥面构造受弯，表示支承构造受弯，桥面构造受弯，表示支承构造受弯，桥面构造受弯，表示支承构造受弯，桥面构造受弯，一般称为连续梁桥一般称为连续梁桥一般称为连续梁桥一般称为连续梁桥（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.2 1.1.2 梁桥体系梁桥体系梁桥体系梁桥体系 （0,0,）表示支承构造受弯，桥面构造受拉，表示支承构造受弯，桥面构造受拉，一般称为悬臂梁桥一般称为悬臂梁桥（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,
8、） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.3 1.1.3 悬吊体系悬吊体系 （,+ ,+ ）表示支承构造受拉，桥面构造受表示支承构造受拉，桥面构造受压，一般称为斜拉桥压，一般称为斜拉桥 比如说自锚式吊桥亦属斜拉桥比如说自锚式吊桥亦属斜拉桥（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,）（, ,）（,0,0）（, ,）1.1.3 1.1.3 悬吊体系悬吊体系 （, 0 , 0 ）表示支承构造受拉，桥面构造表示支承构造受拉，桥面构造受弯，一般称为悬索桥受弯，一般称为悬索桥（, ,）（,0,0）（, ,）（0,0,） （0,00,0）（0,0,
9、）（, ,）（,0,0）（, ,） 综述上述讨论综述上述讨论 ： 尽管桥梁可能有千姿百态，但从力学观点来看只有三尽管桥梁可能有千姿百态，但从力学观点来看只有三大体系：即拱桥体系，梁桥体系，悬吊体系。而每种体系大体系：即拱桥体系，梁桥体系，悬吊体系。而每种体系中其桥面构造只有三种可能受力即或受压力，或受弯曲，中其桥面构造只有三种可能受力即或受压力，或受弯曲，或受拉力。所以桥型一切可能的排列只有九种，除第九种或受拉力。所以桥型一切可能的排列只有九种，除第九种桥型桥型（, ,），），），），表示支承构造受拉，桥面构造受拉，正在探表示支承构造受拉，桥面构造受拉，正在探索中，其他八种桥型都已变为现实。在
10、具体的桥梁设计中索中，其他八种桥型都已变为现实。在具体的桥梁设计中可根据当地情况，适当地挑选几种桥型（或其组合）进行可根据当地情况，适当地挑选几种桥型（或其组合）进行方案比较即可。方案比较即可。 不必沉思冥想。不必沉思冥想。1.2 1.2 材料的选择材料的选择 在桥梁中随着跨度的增大。混凝土材料，钢材的强度在桥梁中随着跨度的增大。混凝土材料，钢材的强度渐渐不够使用，例如混凝土预应力梁桥当跨度超过渐渐不够使用，例如混凝土预应力梁桥当跨度超过300m300m后后应力几乎用足，只有提高标号或改变材料才能把跨度继续应力几乎用足，只有提高标号或改变材料才能把跨度继续做大。又如在斜拉桥中如果用碳纤维取代钢
11、索则跨度更大，做大。又如在斜拉桥中如果用碳纤维取代钢索则跨度更大，最有利于同悬索桥的竞争。要推动桥梁跨度发展、材料的最有利于同悬索桥的竞争。要推动桥梁跨度发展、材料的发展是一根本问题。发展是一根本问题。 1.3 1.3 施工工艺施工工艺 施工工艺分制造工艺和安装工艺二部分，施工工艺分制造工艺和安装工艺二部分，施工工艺分制造工艺和安装工艺二部分，施工工艺分制造工艺和安装工艺二部分，制造工艺大多在工厂完成，工艺一般都比较制造工艺大多在工厂完成，工艺一般都比较制造工艺大多在工厂完成，工艺一般都比较制造工艺大多在工厂完成，工艺一般都比较成熟。成熟。成熟。成熟。 而安装工艺同桥梁结构性质有关，应由而安装
12、工艺同桥梁结构性质有关，应由而安装工艺同桥梁结构性质有关，应由而安装工艺同桥梁结构性质有关，应由设计单位与施工单位共同协商制定。设计单位与施工单位共同协商制定。设计单位与施工单位共同协商制定。设计单位与施工单位共同协商制定。 在桥梁跨度不大时，起重能力不大时容易安装，即使在桥梁跨度不大时，起重能力不大时容易安装，即使是混凝土构件在支架上现场浇筑也可建成。但当在大江大是混凝土构件在支架上现场浇筑也可建成。但当在大江大河上建筑桥梁时，就不可能搭支架去浇筑，也没有那么大河上建筑桥梁时，就不可能搭支架去浇筑，也没有那么大的起吊设备去吊装，必须要提出一套可操作的安装工艺，的起吊设备去吊装，必须要提出一套
13、可操作的安装工艺，在不妨碍河道上的船舶通行情况下，一段段安装制造直至在不妨碍河道上的船舶通行情况下，一段段安装制造直至合龙。这一套安装工艺往往归结为一套设备或措施，其费合龙。这一套安装工艺往往归结为一套设备或措施，其费用称之为施工措施费。整个桥的造价大体上就是材料费加用称之为施工措施费。整个桥的造价大体上就是材料费加制作费加施工措施费等等。一套好的施工工艺将占有较小制作费加施工措施费等等。一套好的施工工艺将占有较小的施工措施费。桥梁的尺寸个性很强，这一套措施设备施的施工措施费。桥梁的尺寸个性很强，这一套措施设备施工完了以后在下一座桥梁中往往难于重复利用，所以深入工完了以后在下一座桥梁中往往难于
14、重复利用，所以深入地研究施工工艺及其设备，降低施工措施费是设计施工中地研究施工工艺及其设备，降低施工措施费是设计施工中重大的课题。重大的课题。1.4 1.4 结构分析结构分析 当桥型选定，材料选定，施工工艺选定后，当桥型选定，材料选定，施工工艺选定后，当桥型选定，材料选定，施工工艺选定后，当桥型选定，材料选定，施工工艺选定后，就要根据外在的条件进行结构分析，自从电子计就要根据外在的条件进行结构分析，自从电子计就要根据外在的条件进行结构分析，自从电子计就要根据外在的条件进行结构分析，自从电子计算机出现后，有限单元的应用，对大多数的弹性算机出现后，有限单元的应用，对大多数的弹性算机出现后，有限单元
15、的应用，对大多数的弹性算机出现后，有限单元的应用，对大多数的弹性力学计算问题已迎刃而解，即使一些非线性问题力学计算问题已迎刃而解，即使一些非线性问题力学计算问题已迎刃而解，即使一些非线性问题力学计算问题已迎刃而解，即使一些非线性问题亦可通过线性的选代而解决。目前在结构分析方亦可通过线性的选代而解决。目前在结构分析方亦可通过线性的选代而解决。目前在结构分析方亦可通过线性的选代而解决。目前在结构分析方面除少数特殊问题外，多数问题可用商业化程序面除少数特殊问题外，多数问题可用商业化程序面除少数特殊问题外，多数问题可用商业化程序面除少数特殊问题外，多数问题可用商业化程序可预解决。可预解决。可预解决。可
16、预解决。1.5 方案综合优化方案综合优化 任何桥梁方案要受到体系的选择，材料的选择，施工任何桥梁方案要受到体系的选择，材料的选择，施工工艺的选择，结构分析等等的影响，会作出很多的方案，工艺的选择，结构分析等等的影响，会作出很多的方案，从中去选择合适的造价合适的工期，造型相对美观的桥梁。从中去选择合适的造价合适的工期，造型相对美观的桥梁。 以上我们是从造价、工期、美观的角度来选方案的，以上我们是从造价、工期、美观的角度来选方案的，还有一个重要角度就是对方案的风险进行评估，凭当事人还有一个重要角度就是对方案的风险进行评估，凭当事人自身的经验判断哪一个方案最有把握。当然不同的当事人自身的经验判断哪一
17、个方案最有把握。当然不同的当事人会对同一方案的把握性会作不同判断，这是难免的，只能会对同一方案的把握性会作不同判断，这是难免的，只能是谁设计谁负责。是谁设计谁负责。 风险大致来源于三方面：风险大致来源于三方面：风险大致来源于三方面：风险大致来源于三方面： （1 1 1 1）当事人经验不足不应该出问题的地方出）当事人经验不足不应该出问题的地方出）当事人经验不足不应该出问题的地方出）当事人经验不足不应该出问题的地方出了问题。这是第一种风险；了问题。这是第一种风险；了问题。这是第一种风险；了问题。这是第一种风险； （2 2 2 2）理论与实际之间有差距，这是常有的事，）理论与实际之间有差距，这是常有
18、的事，）理论与实际之间有差距，这是常有的事，）理论与实际之间有差距，这是常有的事，比如地基基础对上部构造引起的内力重分配研究比如地基基础对上部构造引起的内力重分配研究比如地基基础对上部构造引起的内力重分配研究比如地基基础对上部构造引起的内力重分配研究了一百多年，论文不下几十万篇，仍然不能做到了一百多年，论文不下几十万篇，仍然不能做到了一百多年，论文不下几十万篇，仍然不能做到了一百多年，论文不下几十万篇，仍然不能做到理论指导实际，然而也不能因为没有正确的理论理论指导实际，然而也不能因为没有正确的理论理论指导实际，然而也不能因为没有正确的理论理论指导实际，然而也不能因为没有正确的理论就可以不做工程
19、，工程师还是要用前人成功的经就可以不做工程，工程师还是要用前人成功的经就可以不做工程，工程师还是要用前人成功的经就可以不做工程，工程师还是要用前人成功的经验去对现有的工程作出正确的判断，但经验又不验去对现有的工程作出正确的判断，但经验又不验去对现有的工程作出正确的判断，但经验又不验去对现有的工程作出正确的判断，但经验又不是放之四海皆准，有时还会出问题，这是第二种是放之四海皆准，有时还会出问题，这是第二种是放之四海皆准，有时还会出问题，这是第二种是放之四海皆准，有时还会出问题，这是第二种风险。风险。风险。风险。 （3 3 3 3）所设计的工程某些方面超越了世界水平）所设计的工程某些方面超越了世界
20、水平）所设计的工程某些方面超越了世界水平）所设计的工程某些方面超越了世界水平（比如跨度），这时设计工程师一定会设想若干（比如跨度），这时设计工程师一定会设想若干（比如跨度），这时设计工程师一定会设想若干（比如跨度），这时设计工程师一定会设想若干预案，在工程中采取措施以防止意外，但最危险预案，在工程中采取措施以防止意外，但最危险预案，在工程中采取措施以防止意外，但最危险预案，在工程中采取措施以防止意外，但最危险的事往往发生在预案之外，眼看事故发生，束然的事往往发生在预案之外，眼看事故发生，束然的事往往发生在预案之外，眼看事故发生，束然的事往往发生在预案之外，眼看事故发生，束然无策而造成重大事故，
21、这是第三种风险。无策而造成重大事故，这是第三种风险。无策而造成重大事故，这是第三种风险。无策而造成重大事故，这是第三种风险。 以上三种风险常有发生，但风险常会带来利以上三种风险常有发生，但风险常会带来利以上三种风险常有发生，但风险常会带来利以上三种风险常有发生，但风险常会带来利益，当事人要正确认识自己，正确认识工程，正益，当事人要正确认识自己，正确认识工程，正益，当事人要正确认识自己，正确认识工程，正益，当事人要正确认识自己，正确认识工程，正确评估风险，最后选定方案。确评估风险，最后选定方案。确评估风险，最后选定方案。确评估风险，最后选定方案。 举南浦大桥例。举南浦大桥例。举南浦大桥例。举南浦
22、大桥例。 2.1 2.1 2.1 2.1 各种桥型发展方向各种桥型发展方向各种桥型发展方向各种桥型发展方向2.1.12.1.1 拱桥体系拱桥体系拱桥在构造上有许多优势，如刚度大，建筑长度短，拱桥在构造上有许多优势，如刚度大，建筑长度短，工程材料少。工程材料少。但是施工措施费大导致造价高但是施工措施费大导致造价高二二 、大跨度桥梁发展方向、大跨度桥梁发展方向（面上）（面上）这些施工用的材料并非拱桥结构本身所必需这些施工用的材料并非拱桥结构本身所必需另外目前国内有不少砼管拱，其泵送砼浇灌工艺及相应的砼收缩徐变参数研究应尽快深入，把设计提高到规范水平。拱桥系统应改革施工工艺，降低施工措施费，跨度向1
23、000m推进，与斜拉桥竞争。目前拱桥只有五百多米。2.1.2 2.1.2 梁桥体系梁桥体系当前我国梁桥体系多数是大跨度预应力砼结构，当前我国梁桥体系多数是大跨度预应力砼结构，主要存在垂度过大及腹板开裂问题主要存在垂度过大及腹板开裂问题垂度过大问题垂度过大问题主要是泵送砼徐变参数不容易掌握，没有成熟主要是泵送砼徐变参数不容易掌握，没有成熟的参数，也来不及做试验。的参数，也来不及做试验。建议先用已有的经验设置预拱度，再留有外露建议先用已有的经验设置预拱度，再留有外露预应力构造位置，当发现垂度过大时再施外露预应预应力构造位置，当发现垂度过大时再施外露预应力。力。腹板开裂问题腹板开裂问题国外试验资料表
24、明砼的极限抗拉强度在浇铸方国外试验资料表明砼的极限抗拉强度在浇铸方向仅是立方体强度极限抗拉应力的一半。向仅是立方体强度极限抗拉应力的一半。这一现象多年来被我们所忽略，如果建立一个这一现象多年来被我们所忽略，如果建立一个不等式不等式 表示腹板主拉应力表示腹板主拉应力 表示该腹板砼立方体极表示该腹板砼立方体极 限抗拉强度的一半限抗拉强度的一半当不等式成立时，腹板不开裂，否则开裂。当不等式成立时，腹板不开裂，否则开裂。本人用上述不等式检查过几座大跨度有裂缝的本人用上述不等式检查过几座大跨度有裂缝的预应力梁桥，证明上述不等式是正确的。预应力梁桥，证明上述不等式是正确的。建议用上述不等式设计腹板。建议用
25、上述不等式设计腹板。希望再深入工作制定适当的安全系数，在不久希望再深入工作制定适当的安全系数，在不久将来治好这二个毛病。将来治好这二个毛病。目前300m左右的预应力梁桥砼应力快用到了头，希望发展轻质砼与制造工艺简单的钢结构，将跨度推进到500m，与斜拉桥，拱桥竞争。2.1.32.1.3悬吊体系悬吊体系斜拉桥斜拉桥时至今日斜拉桥已达到千米，但随着跨度增大，时至今日斜拉桥已达到千米，但随着跨度增大，钢索垂度增大，刚度减小。今后仍须保留自锚的优钢索垂度增大，刚度减小。今后仍须保留自锚的优点，在构造上采取措施提高钢束的表观模性模量，点，在构造上采取措施提高钢束的表观模性模量，继续推进跨度，与悬索桥竞争
26、，方向是跨度继续推进跨度，与悬索桥竞争，方向是跨度1500m1500m。悬索桥悬索桥悬索桥在所有桥梁体系中跨度是最大的，因为悬索桥在所有桥梁体系中跨度是最大的，因为它只有材料强度问题，没有结构稳定问题，最近台它只有材料强度问题，没有结构稳定问题，最近台湾海峡开始讨论建桥，悬索桥是合适桥型，其跨度湾海峡开始讨论建桥，悬索桥是合适桥型，其跨度至少也要在至少也要在3000m3000m以上。以上。我国目前的悬索桥跨度只有我国目前的悬索桥跨度只有1500m1500m，所以跨度必，所以跨度必然继续向前推进。然继续向前推进。2.2. 2.2. 2.2. 2.2. 跨度的发展方向跨度的发展方向跨度的发展方向跨
27、度的发展方向上面的叙述强调了跨度，桥梁跨度不是科上面的叙述强调了跨度，桥梁跨度不是科技进步唯一的标志，但它是技术进步的重要标技进步唯一的标志，但它是技术进步的重要标志。志。跨度的大小并非人的主观愿望，而是方案跨度的大小并非人的主观愿望，而是方案比选的结果，其结果由经济、美观、风险所决比选的结果，其结果由经济、美观、风险所决定。不切实际的跨度将在方案竞争中失败。当定。不切实际的跨度将在方案竞争中失败。当某种桥型，某种跨度的桥建成后，这就为后人某种桥型，某种跨度的桥建成后，这就为后人树立范例。以后凡是这种桥型小于这个跨度的树立范例。以后凡是这种桥型小于这个跨度的桥就不必大力去研究可行性问题，而是去
28、研究桥就不必大力去研究可行性问题，而是去研究优化问题。比如优化问题。比如856m856m的诺曼底斜拉桥建成后，的诺曼底斜拉桥建成后，我们在设计崇明通道一座我们在设计崇明通道一座740m740m斜拉桥时就不斜拉桥时就不再去研究它是否能建成，而是去研究如再去研究它是否能建成，而是去研究如何改进它的造型。何改进它的造型。 同样以苏通大桥为例，跨度是同样以苏通大桥为例，跨度是1088m1088m，如果没，如果没有有856m856m诺曼底斜拉桥的建成，而中国现有的跨度水诺曼底斜拉桥的建成，而中国现有的跨度水平只有六百多米，那苏通大桥就不会这样快上马，平只有六百多米，那苏通大桥就不会这样快上马，可能会退而
29、求其次，去做悬索桥。这就造成很大的可能会退而求其次，去做悬索桥。这就造成很大的经济损失。经济损失。 因此跨度推进的结果不仅取得经济上的效益，因此跨度推进的结果不仅取得经济上的效益，还可为后人树立技术上的范例，为可行性奠定了基还可为后人树立技术上的范例，为可行性奠定了基础。础。 但反过来说跨度的推进必会给工程带来风险，但反过来说跨度的推进必会给工程带来风险，工程是只能成功不能失败的，只能有缺点而不能有工程是只能成功不能失败的，只能有缺点而不能有错误。工程师对工程风险是负有绝对责任的，常在错误。工程师对工程风险是负有绝对责任的，常在风险与利益之间痛苦地犹豫后作出最后决定，这也风险与利益之间痛苦地犹
30、豫后作出最后决定，这也是工程师的水平与勇气所决定，记得美国在做是工程师的水平与勇气所决定，记得美国在做P-KP-K桥桥时总工程师就谈到美国的工程师同德国的工程师相时总工程师就谈到美国的工程师同德国的工程师相比就是少了一点勇敢精神，缺少勇敢精神将使我们比就是少了一点勇敢精神，缺少勇敢精神将使我们失去很多机遇，反之只有勇敢精神而缺少把握，导失去很多机遇，反之只有勇敢精神而缺少把握，导致失败也将终身遗憾。致失败也将终身遗憾。 今天苏通大桥勇敢地把诺曼底桥再前推进二百今天苏通大桥勇敢地把诺曼底桥再前推进二百多米，成了新的里程碑，节省了资金也为后人树立多米，成了新的里程碑，节省了资金也为后人树立了新的范
31、例。了新的范例。 苏通大桥建成后就会产生一个问题：苏通大桥建成后就会产生一个问题：1500m1500m的的南京四桥现在做悬索桥，可不可以被斜拉桥所取代南京四桥现在做悬索桥，可不可以被斜拉桥所取代？风险和利益共存，是先做一次？风险和利益共存，是先做一次1300m1300m斜拉桥后再斜拉桥后再去做去做1500m1500m的斜拉桥，还是一次就走到的斜拉桥，还是一次就走到1500m1500m斜拉斜拉桥，这完全由未来的工程师去判断，因为责任与风桥，这完全由未来的工程师去判断，因为责任与风险由他们承担。险由他们承担。跨度的推进不仅是斜拉桥与悬索桥之间的竞争，跨度的推进不仅是斜拉桥与悬索桥之间的竞争，同样拱
32、桥与斜拉桥之间也有竞争。例如四川万县在同样拱桥与斜拉桥之间也有竞争。例如四川万县在做方案比较时，拱桥胜过斜拉桥。做方案比较时，拱桥胜过斜拉桥。每一种桥型都有自己传统的跨度适用范围，但每一种桥型都有自己传统的跨度适用范围，但时至今日各种桥型跨度的推进使得跨度开始交叉，时至今日各种桥型跨度的推进使得跨度开始交叉，导致激烈的方案竞争从而减低造价，今后将继续推导致激烈的方案竞争从而减低造价，今后将继续推进桥梁的跨度。进桥梁的跨度。今后我们将期待着桥梁的跨度形成这样一种局今后我们将期待着桥梁的跨度形成这样一种局面：有更多的桥型参与竞争，使方案尽量做到百里面：有更多的桥型参与竞争，使方案尽量做到百里挑一。
33、挑一。跨度在跨度在100m100m以下各种桥型都可参与竞争，以梁以下各种桥型都可参与竞争，以梁桥为主。桥为主。跨度在跨度在500m500m左右，斜拉桥、拱桥、梁桥、自锚左右，斜拉桥、拱桥、梁桥、自锚式悬索桥进行方案竞争，目前梁桥、自锚式悬索桥式悬索桥进行方案竞争，目前梁桥、自锚式悬索桥须加大跨度推进烈度。须加大跨度推进烈度。 跨度在跨度在1000m1000m左右，斜拉桥、悬索桥、拱桥进左右，斜拉桥、悬索桥、拱桥进行方案竞争，目前拱桥须加大跨度推进烈度。行方案竞争，目前拱桥须加大跨度推进烈度。 跨度在跨度在2000m2000m以上只有悬索桥方案，悬索桥必以上只有悬索桥方案，悬索桥必须加大跨度推进
34、烈度，因为台湾海峡的桥跨度至少须加大跨度推进烈度，因为台湾海峡的桥跨度至少在在3000m3000m以上。（不久大陆工程师将与台湾工程师以上。（不久大陆工程师将与台湾工程师共讨论如何建设海峡通道）共讨论如何建设海峡通道） 总之，加大的跨度推进的烈度不是主观的愿望，总之，加大的跨度推进的烈度不是主观的愿望，而是方案比选的结果，不切实际的跨度将在方案竞而是方案比选的结果，不切实际的跨度将在方案竞争中失败。争中失败。三、大跨度桥梁发展方向三、大跨度桥梁发展方向（点上，台湾海峡）（点上，台湾海峡） 台湾海峡两岸通道桥梁方案台湾海峡两岸通道桥梁方案台湾海峡通道是一个伟大工程，今距离工程实施尚需时日，在这期
35、间应做好工程勘测，关键技术开发，开展工程可行性研究。对风险、造价、工期、经济效益做全面权衡后再对桥梁、隧道方案作最后选择。3.1 3.1 各国海峡建设情况各国海峡建设情况1 1英吉利海峡英吉利海峡宽宽50.5km50.5km，水深，水深35m172m35m172m，隧道方案。，隧道方案。2 2直布罗陀海峡直布罗陀海峡宽宽39km39km，水深，水深300m300m，决定用隧道方案。，决定用隧道方案。3 3墨西拿海峡墨西拿海峡宽宽3.5km3.5km，水深，水深6080m6080m，决定用桥梁方案。，决定用桥梁方案。4 4琼州海峡琼州海峡宽宽19km39km19km39km，水深，水深80m80
36、m，深槽处，深槽处120m160m120m160m，桥梁隧道方案未定。，桥梁隧道方案未定。5 5台湾海峡台湾海峡北线方案：宽北线方案：宽125km125km，水深，水深40m60m40m60m，但不超，但不超过过80m80m，桥梁隧道方案未定。，桥梁隧道方案未定。纵观上述海峡情况，做隧道的海峡水都很深，台湾海峡北线地区属于浅海地区，中国桥梁现有技术水平建造台湾海峡大桥，不会有不可克服的困难，但对若干重大关键技术仍需认真对待。下面从中国桥梁现状和台湾海峡所需要的桥梁方案之间的差距进行讨论。3.2 3.2 桥梁方案构造桥梁方案构造采用北线平潭至桃园线路，8车道，汽车超20，车速80km/h。平潭一
37、侧地质为花岗岩，桃园一侧为砂页岩，水深为40m60m，但不超过80m。水深小于40m的桥为引桥，水深40m以上为主桥。 3.2.1 3.2.1 引桥方案引桥方案 引桥方案水深在引桥方案水深在40m40m以下，上部构造梁桥（跨以下，上部构造梁桥（跨度度50m250m50m250m），斜拉桥（跨度），斜拉桥（跨度200m200m1000m1000m）均可。基础从桩基到沉井均可，技术上已）均可。基础从桩基到沉井均可，技术上已成熟，建议方案如图。成熟，建议方案如图。3.2.2 3.2.2 主桥方案主桥方案在有把握的基础上，海上跨径要做尽可能的大，上部结构选3300m悬索桥，在墨西拿海峡已经过工程可行研
38、究性研究视为是可行的，我国悬索桥的目前水平是1500m，从设计理论上，施工工艺上已成熟。国外能做到，中国也能做到。况且有墨西拿海峡大桥的例子在先，设计施工不会有原则性困难。主桥的下部基础大多数水深是40m60m，少数是水深80m。当前南京三桥基础是在水深50m左右，已经建成，距离我们目标60m至多80m已经不远。当然在海上施工与在长江上施工不一样，必须认真对待。从东海大桥海上施工经验来看，一年365天只有180天可以水面上施工，只要沉箱定位好，以后在沉箱内作业，则可风浪无阻地进行。从上面主桥的上部构造与下部基础的技术水平看，我国当前的水平与我们所需要的桥梁水平尚有一定差距，但也并不遥远，今距离
39、开工日期尚有相当长的时间，应该利用这时间，朝着我们所需的水平迎头赶上。3.3 3.3 关键技术关键技术180m水深基础施工工艺当前我国水平已达到50m水深，无论嵌岩，不嵌岩都需研究。2结构保证大震不倒，可修复倒了一个，主桥全部倒塌，须认真解决。不仅计算过关，构造上要得到保证。3风作用下保持车辆高速运行跨度3300m的墨西拿海峡大桥采用传统的悬索桥构造形式，尽管这方案已被通过，但台湾海峡台风频繁，必须构造上采取措施进行改进，使得绝大多数情况下，车辆能高速行驶。（例：举塔可玛桥及伦敦千禧桥例（例：举塔可玛桥及伦敦千禧桥例, ,风障及雾）风障及雾）4钢缆更换技术 主桥长100公里左右，钢束长期处于海
40、上，如果在小范围内钢束由于防腐不慎发生锈蚀，将导致100公里桥全部倒塌。为此在设计上必须像斜拉桥一样有索可更换技术，防止由于防腐不慎而出大问题，同时解决工程寿命问题。3.4 工作方法工作方法未来工程建设中应采用成熟技术回避风险，应将上述关键技术分解为若干专题，指令性地结合在平常的工程中，待这些平常的工程完成后，进行总结，如有不足再在下一批工程中实践，再提高直至解决，这样当海峡工程机遇来临时，一出手就能有把握完成。避免英吉利海峡常有停工的局面。今举一例子今举一例子 在黄浦江上建桥是上海几代工程师的梦想，大在黄浦江上建桥是上海几代工程师的梦想，大家明白在机遇未来临以前必须尽可能做好技术准备，家明白
41、在机遇未来临以前必须尽可能做好技术准备，首先将将来黄浦江上建大桥可能产生的困难和风险首先将将来黄浦江上建大桥可能产生的困难和风险分解为诺干专题，设计院日常工作中有许多工程分解为诺干专题，设计院日常工作中有许多工程（尽管这些工程并不大），可将这些专题指令性地（尽管这些工程并不大），可将这些专题指令性地结合在几个工程中，当工程建成后再总结当初要求结合在几个工程中，当工程建成后再总结当初要求是否实现不足，这不足在下一批工程再纠正，周而是否实现不足，这不足在下一批工程再纠正，周而复始再至成熟。复始再至成熟。 以斜拉钢束为例，包含锚头和钢束防护二部分，以斜拉钢束为例，包含锚头和钢束防护二部分，第一代的锚
42、头在出口处有分丝板便于浇灌环氧，防第一代的锚头在出口处有分丝板便于浇灌环氧，防护用玻璃纤维加马蹄脂钢束，在工地上制作。护用玻璃纤维加马蹄脂钢束，在工地上制作。 以后将此斜拉索用于泖港大桥，并用冈样锚头，以后将此斜拉索用于泖港大桥，并用冈样锚头，拉索防护用拉索防护用PEPE管灌水泥浆用于西樵山大桥。管灌水泥浆用于西樵山大桥。使用结果良好使用结果良好在恒丰北路斜拉桥与广州海卯大桥设计中，将在恒丰北路斜拉桥与广州海卯大桥设计中，将第一代锚头在出口处钢丝集中出口不设分丝板，形第一代锚头在出口处钢丝集中出口不设分丝板，形成第二代锚头，防护同样采用成第二代锚头，防护同样采用PEPE管灌水泥浆。管灌水泥浆。
43、第二代锚头使用良好，但第二代锚头使用良好，但PEPE管防护不好。管防护不好。19881988年遇上石门大桥设计机遇，其构造是年遇上石门大桥设计机遇，其构造是220m+230m220m+230m独塔单索面斜拉桥，如果这桥能建成，独塔单索面斜拉桥，如果这桥能建成，黄浦江大桥也能建成，所以大量投入设计力量。黄浦江大桥也能建成，所以大量投入设计力量。其中斜拉索部分现有的成果已不适用，因塔高其中斜拉索部分现有的成果已不适用，因塔高100m100m，PEPE管灌水泥浆已不成立，与重庆橡胶厂合作，管灌水泥浆已不成立，与重庆橡胶厂合作，采用橡皮包钢束方案，由于工艺需要，第二代锚头采用橡皮包钢束方案，由于工艺需
44、要，第二代锚头是可行的。是可行的。然而这种斜拉索有不能盘卷的缺点，但工程紧然而这种斜拉索有不能盘卷的缺点，但工程紧迫，施工单位采取措施终于将钢束安装在石门大桥迫，施工单位采取措施终于将钢束安装在石门大桥上。上。19891989年开发浦东，机遇来临，黄浦江上要建造年开发浦东，机遇来临，黄浦江上要建造南浦大桥，凭着石门大桥的实际经验，南浦大桥的南浦大桥，凭着石门大桥的实际经验，南浦大桥的大多数技术问题可以解决，但斜拉索不能盘卷问题大多数技术问题可以解决，但斜拉索不能盘卷问题必须限时解决。必须限时解决。最后与上海电缆厂合作，用第二代锚头加电缆最后与上海电缆厂合作，用第二代锚头加电缆厂传统的防腐工艺制
45、成第一代工厂化生产的新斜拉厂传统的防腐工艺制成第一代工厂化生产的新斜拉索及时应用在南浦大桥上，这种新拉索目前已广泛索及时应用在南浦大桥上，这种新拉索目前已广泛地应用于我国许多斜拉桥上，包括今天的苏通大桥地应用于我国许多斜拉桥上，包括今天的苏通大桥斜拉索。斜拉索。这就是一条理论这就是一条理论实践实践理论理论实践实践理论的理论的过程。过程。利用工程实践不断改进直至完善的路线。利用工程实践不断改进直至完善的路线。从上面可看出发展一根斜拉索都须从上面可看出发展一根斜拉索都须“ “十年磨一十年磨一剑剑” ”。 结语结语中国的桥梁已走出长江，黄河，洞庭湖到了东海，遥望台湾海峡，仍有很长路要走，愿我们全国桥梁工程师努力奋斗，让中国的桥梁有一个壮丽的明天！ 谢谢大家
