斜拉橋
斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋有更大的跨越能力。由于拉索的自錨特性而不需要懸索橋那樣巨大錨碇，加之斜拉橋有良好的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，已成為大跨度橋梁最主要橋型，在跨徑200~800m的范圍內(nèi)占據(jù)著優(yōu)勢，在跨徑800~1100m特大跨徑橋梁角逐競爭中，斜拉橋?qū)缪葜匾巧?/P>
斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成，選擇不同的結(jié)構(gòu)外形和材料可以組合成多彩多姿、新穎別致的各種形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨(dú)柱，材料有鋼、混凝土的。主梁有混凝土梁、鋼箱梁、結(jié)合梁、混合式梁。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面，拉索材料有熱擠PE防護(hù)平行鋼絲索、PE外套防護(hù)鋼絞線索。
現(xiàn)代斜拉橋可以追溯到1956年瑞典建成的主跨182.6米斯特倫松德橋。歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì)，斜拉橋技術(shù)得到空前發(fā)展，世界已建成主跨200米以上的斜拉橋有200余座，其中跨徑大于400m有40余座。尤其20世紀(jì)90年代以后在世界上建成的著名的斜拉橋有法國諾曼底斜拉橋（主跨856米），南京長江二橋鋼箱梁斜拉橋（主跨628米）、福建青州閩江結(jié)合梁斜拉橋（主跨605米）、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉橋（主跨530米），1999年日本建成的世界最大跨度多多羅大橋（主跨890米），是斜拉橋跨徑的一個(gè)重大突破，是世界斜拉橋建設(shè)史上的一個(gè)里程碑。（表一）
表一：世界大跨度斜拉橋
我國自1975年四川云陽建成第一座主跨為76米的斜拉橋，二十多年過去了，這種在二次大戰(zhàn)后復(fù)興的橋型，在中國改革開放的形勢下，得到了充分的發(fā)展和推廣，至今已建成各種類型斜拉橋100多座，其中跨徑大于200米的有52座。多年來，我國在斜拉橋設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、施工控制、斜拉索的防風(fēng)、雨振等方面，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。80年代末，我國在總結(jié)加拿大安那西斯橋的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，1991年建成了上海南浦大橋（主跨為423米結(jié)合梁斜拉橋），開創(chuàng)了我國修建400米以上大跨度斜拉橋的先河，大跨徑斜拉橋如雨后春筍般的發(fā)展起來。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國修 建跨度大于400米的斜拉橋有20座，已建成通車14座，在建6座（表二）。我國已成為擁有斜拉橋最多的國家，在世界10大著名斜拉橋排名榜上，中國有6座，跨度600米以上的斜拉橋世界僅有6座，中國占了4座。
表二：中國主跨400米以上斜拉橋
我國在400米以上大跨徑斜拉橋建設(shè)中，創(chuàng)造了自己獨(dú)特的風(fēng)格：
索塔采用混凝土塔、不用鋼塔。最高的混凝土塔為徐浦大橋，塔高210米；
索塔型式多種多樣，有A型、倒Y型、H型、獨(dú)柱；
主梁結(jié)構(gòu)類型多種，有鋼箱梁4座、混合式5座、結(jié)合梁4座、混凝土梁7座；
斜拉索采用平行鋼絲的有15座、鋼絞線的有3座。
2001年建成的名列世界第三位的南京長江二橋鋼箱梁斜拉橋（主跨628米）和名列世界第五位的福建青州閩江結(jié)合梁斜拉橋（主跨605米）均處于世界斜拉橋領(lǐng)先地位。整體來說，我國斜拉橋設(shè)計(jì)施工水平已邁入國際先進(jìn)行列，部分成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前，我國正在籌劃建設(shè)的香港昂船洲大橋、江蘇蘇通大橋，其主跨均達(dá)到1000米以上，斜拉橋建設(shè)技術(shù)將要有新的突破。
懸索橋
懸索橋是特大跨徑橋梁的主要型式之一，懸索橋優(yōu)美的造型和宏偉的規(guī)模，人們常將它稱為“橋梁皇后”。當(dāng)跨徑大于800米，懸索橋方案具有很大的競爭力。我國在90年代以前，雖也修建了60多座懸索橋，但跨徑小，橋面窄，荷載標(biāo)準(zhǔn)低。
懸索橋由主纜、塔架、加勁梁和錨碇四部分組成。大纜以AS法（空中送絲法）或PPWS法（預(yù)制束股法）制造，美國、英國、法國、丹麥等國均采用AS法，中國、日本采用PPWS法。塔架型式一般采用門式框架，材料用鋼和混凝土，美國、日本、英國采用鋼塔較多，中國、法國、丹麥、瑞典采用混凝土塔。加勁梁有鋼桁架梁和扁平鋼箱梁，美國、日本等國用鋼桁架梁較多，中國、英國、法國、丹麥用鋼箱梁較多。錨碇有重力式錨碇和隧道錨碇，采用重力式錨碇居多。
現(xiàn)代懸索橋從1883年美國建成布魯克林橋（主跨486米）開始，至今已有120年歷史。上個(gè)世紀(jì)30年代，相繼建成的美國喬治華盛頓橋（主跨1067米）和舊金山金門大橋（主跨1280米）使懸索橋的跨度超過了1000米。1940年7月美國塔可曼大橋（主跨853米）建成后僅四個(gè)月，在19m/s風(fēng)速作用下突然倒塌，引起各國學(xué)者大力研究橋梁風(fēng)致振動問題；1964年英國塞文橋（主跨988米）首先選用流線型扁平鋼箱梁，增大了橋梁抗風(fēng)性能和抗扭剛度，且用鋼量少，維護(hù)方便，得到推廣；1970年丹麥小海帶橋首次采用箱內(nèi)空氣干燥裝置，對鋼箱梁起到了很好的防腐作用；1995年日本神戶大地震，經(jīng)受大地震考驗(yàn)的明石海峽大橋成功的抗震設(shè)計(jì)，使得懸索橋的技術(shù)在各方面得到空前的發(fā)展。
隨著世界經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，尤其從上世紀(jì)80年代至世紀(jì)末，世界上修建懸索橋到了鼎盛時(shí)期，建成跨徑大于1000米以上的懸索橋17座（表三）。在此期間，世界建成的著名懸索橋有60年代前后美國相繼建成的麥基納克橋（主跨1158米）、韋拉扎諾橋（主跨1298米）和80年代英國建成了亨伯橋（主跨1410米）、90年代丹麥建成了大海帶橋（主跨1624米）、瑞典建成了濱海高大橋（主跨1210米）、日本建成了南備贊瀨戶大橋（主跨1100米，公鐵兩用）。可喜的是，在這期間我國相繼建成了名列世界第四、第五位的江陰長江大橋（主跨1385米）和香港青馬大橋（主跨1377米，公鐵兩用）。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峽大橋（主跨1991米），將懸索橋跨徑從30年代的1000米，歷經(jīng)70年，跨徑達(dá)到近2000米，這又是一個(gè)重大突破，是世界懸索橋建設(shè)史上的又一座豐碑。
表三：世界超過1000m跨度懸索橋
我國在懸索橋建設(shè)方面猶如異軍突起，1995年在國內(nèi)率先建成了汕頭海灣大橋（主跨452米），在近五年內(nèi)，相繼建成西陵長江大橋（主跨900米）、虎門大橋（主跨888米）、宜昌長江大橋（主跨960米）以及名列世界第四位的江陰長江大橋（主跨1385米），名列世界第五位，（公鐵兩用橋名列第一位），香港青馬大橋（主跨1377米）等11座大跨度懸索橋，（表四）。多年來，我們積累了豐富的懸索橋設(shè)計(jì)與施工經(jīng)驗(yàn)，正滿懷信心建設(shè)潤揚(yáng)長江大橋（主跨1490米），我國懸索橋設(shè)計(jì)和施工水平已邁入國際先進(jìn)水平行列。目前，我國正在TRANBBS規(guī)劃建設(shè)青島海灣大橋（主跨1652米）、瓊州海峽大橋（主跨1600米）和香港青龍大橋（主跨1418米）等大跨徑懸索橋。
表四：中國主跨450m以上懸索橋
PC連續(xù)剛構(gòu)橋
PC連續(xù)剛構(gòu)橋比PC連續(xù)梁橋和PCT型剛構(gòu)橋有更大的跨越能力。近年來，各國修建PC連續(xù)剛構(gòu)橋很多，隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展，PC連續(xù)剛構(gòu)橋?qū)⒌玫礁彀l(fā)展。1998年挪威建成了世界第一stolma橋（主跨301米）和世界第二拉夫特橋（主跨298米），將PC連續(xù)剛構(gòu)橋跨徑發(fā)展到頂點(diǎn)。我國于1988年建成的廣東洛溪大橋（主跨180米），開創(chuàng)了我國修建大跨徑PC連續(xù)剛構(gòu)橋的先例，十多年來，PC梁橋在全國范圍內(nèi)已建成跨徑大于120米的有74座。世界已建成跨度大于240米PC梁橋17座，中國占7座，其中西部地區(qū)占5座（表五）。1997年建成的虎門大橋副航道橋（主跨270米）為當(dāng)時(shí)PC連續(xù)剛構(gòu)世界第一。近幾年相繼建成了瀘州長江二橋（主跨252米）、重慶黃花園大橋（主跨250米）、黃石長江大橋（主跨245米）、重慶高家花園橋（主跨240米）、貴州六廣河大橋（主跨240米），近期還將建成一大批大跨徑PC連續(xù)剛構(gòu)橋。我國大跨徑PC連續(xù)剛構(gòu)橋型和PC梁橋型的建橋技術(shù)，已居世界領(lǐng)先水平。
表五：世界大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋
拱橋
石拱橋—石拱橋是我國歷史悠久的源遠(yuǎn)流長的一種技術(shù)。最近又有新的突破，2001年建成的山西晉城晉焦高速公路丹河大橋，跨徑146米，是世界最大跨度的石拱橋。
混凝土拱橋—混凝土拱橋分箱形拱、肋拱、桁架拱。我國采用纜索吊裝架設(shè)法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜賓馬鳴溪大橋（主跨150米），采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市寶鼎大橋（主跨170米），采用支架法施工的最大跨度是河南許溝大橋（主跨220米），采用轉(zhuǎn)體法施工的最大跨度是1990年建成的重慶涪陵烏江大橋（主跨200米）。在這個(gè)時(shí)期，國外混凝土拱橋最大跨度已達(dá)390米（前南斯拉夫克爾克橋，1980年建成）。此時(shí)，我國與國外差距最少10年。1990年宜賓南門金沙江大橋在國內(nèi)首先采用勁性骨架，建成了主跨240米中承式鋼骨混凝土拱橋，接著廣西邕寧邕江大橋改進(jìn)了工藝（鋼骨采用鋼管混凝土）使這種施工方法又跨上了一個(gè)新臺階，于1996年建成了主跨312米中承式鋼骨混凝土拱橋、1997年建成的重慶萬州長江大橋（主跨420米），為世界最大跨度的混凝土拱橋。與此同時(shí)，貴州江界河大橋建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱橋（主跨330米）。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上已建成跨徑超過240米混凝土拱橋15座，中國占4座，而跨徑大于300米的混凝土拱橋，世界上僅有5座，中國占3座，其中西部地區(qū)占2座（表六）。我國大跨度混凝土拱橋的建設(shè)技術(shù)，居國際領(lǐng)先水平。
表六：世界大跨徑鋼筋混凝土拱橋
鋼管混凝土拱橋—鋼管混凝土是一種鋼-混凝土復(fù)合材料，具有高強(qiáng)、支架、模板三大作用，自架設(shè)能力強(qiáng)，較好地解決了大跨徑拱橋經(jīng)濟(jì)、省料、安裝方便，后期承載能力高的問題。該橋型我國近年來發(fā)展很快，自90年代以來，我國建成跨徑大于120米鋼管混凝土拱橋40多座，建成跨徑大于200米的13座，（表七），最大跨徑為2000年建成的廣州ㄚ髻沙珠江大橋（主跨360米）中承式鋼管混凝土拱橋，為世界第一鋼管混凝土拱橋。相繼建成的還有武漢江漢三橋（主跨280米）、廣西三岸邕江大橋（主跨270米）等多座鋼管混凝土拱橋。
表七：中國大跨徑鋼管混凝土拱橋
目前正在建設(shè)的巫山長江大橋（主跨460米），這將又是一座創(chuàng)世界紀(jì)錄特大跨徑鋼管混凝土拱橋。
鋼拱橋—世界最大跨徑鋼拱橋是1997年建成的美國新河橋（主跨518.2米）上承式鋼桁架拱橋；名列第二是1931年建成的美國貝爾橋（主跨504米）中承式鋼桁架拱橋；名列第三是1932年建成的澳大利亞悉尼港橋（主跨503米，公鐵兩用）中承式鋼桁架拱橋。我國大跨徑鋼拱橋修建較少，最大跨徑的鋼拱橋是四川攀枝花3002橋（主跨180米）（表八）。
表八：世界大跨度鋼拱橋
上海最近動工建設(shè)的蘆浦大橋（主跨550米）中承式鋼箱拱橋，建成后比世界第一的美國新河橋還長31.8米，將奪冠世界第一鋼拱橋。
21世紀(jì)世界橋梁的發(fā)展趨向
綜觀大跨徑橋梁的發(fā)展趨勢，可以看到世界橋梁建設(shè)必將迎來更大規(guī)模的建設(shè)高潮。
就中國來說，國道主干線同江至三亞就有5個(gè)跨海工程，渤海灣跨海工程、長江口跨海工程、杭州灣跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程，以及瓊州海峽工程。其中難度最大的有渤海灣跨海工程，海峽寬57公里，建成后將成為世界上最長的橋梁；瓊州海峽跨海工程，海峽寬20公里，水深40米，海床以下130米深未見基巖，常年受到臺風(fēng)、海浪頻繁襲擊。此外，還有舟山大陸連島工程、青島至黃島、以及長江、珠江、黃河等眾多的橋梁工程。
在世界上，正在建設(shè)的著名大橋有土耳其伊茲米特海灣大橋（懸索橋，主跨1668米）；希臘里海安蒂雷翁橋（多跨斜拉橋，主跨286+3×560+286米），已獲批準(zhǔn)修建的意大利與西西里島之間墨西拿海峽大橋，主跨3300米懸索橋，其使用壽命均按200年標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主塔高376米，橋面寬60米，主纜直徑1.24米，估計(jì)造價(jià)45億美元；在西班牙與摩洛哥之間，跨直布羅陀海峽橋也提出了一個(gè)修建大跨度懸索橋，其中包含2個(gè)5000米的連續(xù)中跨及2個(gè)2000米的邊跨，基礎(chǔ)深度約300米。另一個(gè)方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉橋，基礎(chǔ)深約300米，較高的一個(gè)塔高達(dá)1250米，較低的一個(gè)塔高達(dá)850米。這個(gè)方案需要高級復(fù)合材料才能修建，而不是當(dāng)今橋梁用的鋼和混凝土。
橋梁技術(shù)的發(fā)展方向
1.大跨度橋梁向更長、更大、更柔的方向發(fā)展
研究大跨度橋梁在氣動、地震和行車動力作用下，結(jié)構(gòu)的安全和穩(wěn)定性，將截面做成適應(yīng)氣動要求的各種流線型加勁梁，增大特大跨度橋梁的剛度；
采用以斜纜為主的空間網(wǎng)狀承重體系；
采用懸索加斜拉的混合體系；
采用輕型而剛度大的復(fù)合材料做加勁梁，采用自重輕、強(qiáng)度高的碳纖維材料做主纜。
2.新材料的開發(fā)和應(yīng)用
新材料應(yīng)具有高強(qiáng)、高彈模、輕質(zhì)的特點(diǎn)，研究超高強(qiáng)硅煙和聚合物混凝土、高強(qiáng)雙相鋼絲鋼纖維增強(qiáng)混凝土、纖維塑料等一系列材料取代目前橋梁用的鋼和混凝土。
3.在設(shè)計(jì)階段采用高度發(fā)展的計(jì)算機(jī)輔助手段，進(jìn)行有效的快速優(yōu)化和仿真分析，運(yùn)用智能化制造系統(tǒng)在工廠生產(chǎn)部件，利用GPS和遙控技術(shù)控制橋梁施工。
4.大型深水基礎(chǔ)工程
目前世界橋梁基礎(chǔ)尚未超過100米深?；A(chǔ)工程，下一步需進(jìn)行100~300米深?；A(chǔ)的實(shí)踐。
5.橋梁建成交付使用后，將通過自動監(jiān)測和管理系統(tǒng)保證橋梁的安全和正常運(yùn)行，一旦發(fā)生故障或損傷，將自動報(bào)告損傷部位和養(yǎng)護(hù)對策。
6.重視橋梁美學(xué)及環(huán)境保護(hù)
橋梁是人類最杰出的建筑之一，聞名遐爾的美國舊金山金門大橋、澳大利亞悉尼港橋、英國倫敦橋、日本明石海峽大橋、中國上海楊浦大橋、南京長江二橋、香港青馬大橋，這些著名大橋都是一件件寶貴的空間藝術(shù)品，成為陸地、江河、海洋和天空的景觀，成為TRANBBS城市標(biāo)志性建筑。宏偉壯觀的澳大利亞悉尼港橋與現(xiàn)代化別具一格的悉尼歌劇院融為一體，成為今日悉尼的象征。因此，21世紀(jì)的橋梁結(jié)構(gòu)必將更加重視建筑藝術(shù)造型，重視橋梁美學(xué)和景觀設(shè)計(jì)，重視環(huán)境保護(hù)，達(dá)到人文景觀同環(huán)境景觀的完美結(jié)合。
在20世紀(jì)橋梁工程大發(fā)展的基礎(chǔ)上，描繪21世紀(jì)的宏偉藍(lán)圖，橋梁建設(shè)技術(shù)將有更大、更新的發(fā)展。
