PART-1 前言
斜拉橋是組合受力體系橋梁的典型代表，中國是世界上斜拉橋建成數(shù)量最多的國家。2020年國內建成通車了滬蘇通長江公鐵大橋、南京江心洲長江大橋（南京長江五橋）、平潭海峽公鐵大橋、蕪湖長江三橋（商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋）、珠海洪鶴大橋等多座斜拉橋。從正式文獻收集到的相關斜拉橋建設情況參見表1.1。
表1.1 2020年建成通車的主要斜拉橋一覽表
本文將對其中部分具有代表性的橋梁進行簡要介紹，主要內容為設計創(chuàng)新及施工過程中的重難點突破。
PART-2
典型橋梁
2.1 滬蘇通長江公鐵大橋
滬蘇通長江公鐵大橋，是中國江蘇省境內連接蘇州市和南通市的通道，位于蘇通長江公路大橋上游、江陰長江公路大橋下游，是通錫高速公路、滬蘇通鐵路、通蘇嘉甬高速鐵路共同的過江通道，跨越長江江蘇段。
作為滬蘇通鐵路的控制性工程和國家鐵路、城際鐵路、高速公路“三位一體”的橋梁，全長11072 m的滬蘇通長江公鐵大橋刷新了多項世界紀錄，在新材料、新結構、新設備、新工藝的上的應用等方面均代表了國內建橋技術的先進水平。其中，主航道橋跨徑1092 m，為世界首座超千米跨徑公鐵兩用斜拉橋；副通航孔天生港專用航道橋跨徑336 m，成為世界已建成最大跨徑公鐵兩用鋼拱橋。
大橋于2014年3月1日開工，經(jīng)過歷時6年的建設，于2020年7月1日通車。主航道斜拉橋全貌如圖2.1所示。
圖2.1 滬蘇通長江公鐵大橋-主航道橋
主航道橋為雙塔三索面鋼桁梁斜拉橋，橋塔高320 m，塔身采用C60混凝土，單塔混凝土方量超過6萬方（不含塔座）。通過多臺大噸位塔吊的組合配置，解決了超高主塔鋼錨梁等構件的吊裝問題；下橫梁采用落地鋼管支架分2層澆筑，解決了大體積橫梁的施工問題；中塔柱施工設置４道臨時橫撐，很好地保證了主塔施工過程中的應力及線形；交匯段支架采用排架底模一體化設計，有效地保證了受力結構的安全；鋼錨梁整體制造安裝保障了斜拉索塔端錨固點的精度；通過黏度改性材料的應用，改善了C60高性能混凝土的可泵性及抗裂性能。通過塔柱“零變形”狀態(tài)監(jiān)測，解決了超高塔的線形控制問題。
主梁采用三主桁N形桁架結構，采用Q370qE、Q420qE與Q500qE 3種規(guī)格的高強橋梁結構鋼。鐵路橋面采用鋼箱結構，公路橋面采用鋼正交異性板結構。主橋鋼桁梁采用大節(jié)段整體制造、架設，最大節(jié)段重1744 t。鋼桁梁在工廠先加工制造桿件和板單元，再組拼成桁片和橋面板；然后在胎架上按“1 3”立體匹配組拼成大節(jié)段，整體船運至現(xiàn)場；墩頂節(jié)段采用1800 t浮吊架設，其余標準節(jié)段采用1800t架梁吊機雙懸臂對稱架設；主跨鋼梁采用縱移、壓重、縱向與橫向對拉等措施實現(xiàn)了精確合龍。橋塔、主梁典型構造參見圖2.2~2.3。
圖2.2 主航道橋橋塔（單位：m）
圖2.3 主航道橋主梁橫斷面（單位：cm）
滬蘇通長江公鐵大橋全橋建設用鋼量達到48萬噸，相當于12個“北京鳥巢”；大橋建設中使用500 MPa高強度橋梁專用鋼，亦為全球首創(chuàng)；整個大橋的載重量相當于6座蘇通大橋，同樣位居世界首位。大橋能夠抵御14級臺風、8級地震以及10萬噸級船舶的撞擊，其施工技術含量代表著中國乃至世界同類型橋梁建設的一流水平。
2.2 平潭海峽公鐵大橋
平潭海峽公鐵大橋，世界最長的海峽公鐵兩用大橋，是中國福建省福州市境內跨海通道，位于海壇海峽北口，是福平鐵路、長樂—平潭高速公路的關鍵性控制工程，是合福高速鐵路的延伸、北京至臺北鐵路通道的重要組成部分，也是連接長樂和平潭綜合實驗區(qū)的快速通道。大橋跨越元洪航道、鼓嶼門水道、大小練水道均采用雙塔雙索面鋼桁混合梁斜拉橋，主跨分別為532 m、364 m、336 m。經(jīng)過歷時7年的建設，2020年10月1日，大橋公路橋試通車。圖2.4為施工中的照片，圖2.5~2.6為元洪航道橋橋塔結構及施工布置。
圖2.4 平潭海峽公鐵大橋
所處為世界著名三大風暴海域之一，全年6級以上大風天氣超過310天，被稱為“建橋禁區(qū)”。為應對惡劣環(huán)境，一批新結構、新材料、新工藝及新裝備得以應用。在架梁階段，為減少海上高空作業(yè)時間，采取鋼桁梁整孔全焊接制造模式，在工廠先整體制造并進行總拼裝，后裝船運輸至橋位處，在現(xiàn)場再實施海上浮吊整孔架設，這種方式屬國內首創(chuàng)。橋塔施工采用D1100-63V型塔吊，最大吊重63 t，單個橋塔布置2臺塔吊，根據(jù)不同塔高設置不同數(shù)量附著。為便于在風浪中施工，施工單位歷時3年、耗資3.6億元打造“大橋海鷗號”起重船，并研發(fā)了一套環(huán)境綜合監(jiān)測和預報系統(tǒng)應用于施工。圖2.7為浮吊整孔架設引橋現(xiàn)場。
圖2.5 元洪航道橋橋塔立面
圖2.6 元洪航道橋橋塔附著立面布置
圖2.7 “大橋海鷗”號
2.3 南京江心洲長江大橋
南京江心洲長江大橋（圖2.8），又名南京長江第五大橋，大橋位于南京長江三橋下游約5 km、南京長江大橋上游約13 km處，距離長江入?？诩s330 km，是205國道和312國道的過江通道，同時也是南京“高快速路系統(tǒng)”中繞城公路的重要組成部分。工程路線起于浦口五里橋，向東南方向跨越長江，經(jīng)梅子洲下穿夾江后順接南岸已經(jīng)建成的青奧軸線地下工程，路線全長約10.3 km。其中跨江大橋長4134 m，跨徑1796 m，為縱向鉆石型索塔中央雙索面三塔組合梁斜拉橋，索塔為鋼-混凝土組合索塔，主梁為粗骨料活性粉末混凝土為橋面板的流線型扁平整體箱型組合梁，斜拉索為鋼絞線斜拉索。大橋于2017年4月1日開工建設，2020年12月24日建成通車。主橋橋型布置參見圖2.9~圖2.10，橋塔布置參見圖2.11。
圖2.8 南京江心洲長江大橋實景
圖2.9 主橋立面
圖2.10 主橋橫斷面（單位：mm）
圖2.11 橋塔結構（單位：cm）
該橋首次采用鋼殼-混凝土組合索塔，填補了鋼混組合結構在大跨度斜拉橋索塔應用的空白。主梁方面，使用新型材料粗骨料活性粉末混凝土，優(yōu)化了橋面板厚度，降低了組合梁自重，既預防了橋面板鋼材料疲勞開裂的難題，又解決了瀝青的材料缺陷，結構強度提高為傳統(tǒng)材料的五倍，成本為傳統(tǒng)材料的一半。主梁施工首次采用短線法預制拼裝波形鋼腹板節(jié)段梁。
大橋建設期間研發(fā)了基于BIM技術的建養(yǎng)全過程信息管理平臺，讓施工組織、開工報告、工序報驗到工程驗收全過程資料檔案實現(xiàn)數(shù)字化管理，提升了工程程序管理效率。
2.4 蕪湖長江三橋
蕪湖長江三橋，又名商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋，是中國安徽省蕪湖市境內的過江通道，位于長江水道之上，是商合杭鐵路控制性工程，是集客運專線、市域軌道交通、城市主干道路于一體的公鐵合建橋梁、商合杭高速鐵路的控制性工程，也是蕪湖城市交通網(wǎng)的重要組成部分，該橋于2014年12月28日開工建設，2020年9月29日全面建成通車（圖2.12）。
大橋為非對稱矮塔斜拉橋，主跨588 m，上層通行8車道城市主干路，設計時速60 km，下層通行2線商合杭高鐵，設計時速250 km，預留2線城際鐵路，設計時速160 km。航道等級為I-（1）級航道，按300年一遇頻率水位設計。大橋立面布置參見圖2.13，橋塔和主梁構造參見圖2.14~2.15。
圖2.12 蕪湖長江三橋（商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋）
圖2.13 立面布置
圖2.14 3#橋塔立面
圖2.15 主梁橫斷面（單位：m）
橋塔采用鋼筋混凝土結構，澆筑采用C55混凝土；橋塔外輪廓為門式框架形狀，設置上下2道橫梁。主梁采用箱桁組合結構。斜拉索采用Φ7 mm平行鋼絲拉索，標準抗拉強度為2000 MPa，采用雙索面布置，每個錨固位置布置2根斜拉索。
根據(jù)橋塔位不同地質條件，2#主塔采用鉆孔灌注樁基礎，3#主塔基礎采用設置沉井基礎。3#主塔基礎采用設置沉井基礎，通過陸地制造基礎主體結構，水上拖拽浮運至橋梁墩位處，注水下沉到事先處理好地基上的施工方法，縮短深水基礎施工工期、解決深水裸巖樁基施工困難、降低工程造價，為設置式橋梁基礎在我國應用及海洋橋梁工程水深流急、浪高風大的建設條件下，采用預制和現(xiàn)場安裝技術建造大型深水基礎工程積累工程經(jīng)驗。
大橋創(chuàng)新采用強箱弱桁的箱桁組合結構主梁、2000 MPa高強度平行鋼絲斜拉索、斜拉索錨固在下弦、Q500qE高強鋼材等新技術、新材料，成功解決跨度大、荷載大、塔矮索平橋梁結構受力不合理的技術難題。
2.5 珠海洪鶴大橋
洪鶴大橋（圖2.16）是中國廣東省珠海市連接香洲區(qū)和金灣區(qū)的過江通道，跨越洪灣水道、磨刀門水道，是連接珠海東西部的第三通道，是珠海市“六橫十縱”主干線之一，屬珠?！_山高速公路（粵高速S36）的組成部分。大橋于2016年11月14開工建設，2020年12月15日全線通車運營。
圖2.16 珠海洪鶴大橋
大橋采用共用1個交接墩的2座主跨500 m結合梁斜拉橋串聯(lián)方案，跨徑布置為2×(73 162 500 162 73) m，是世界上首座大跨度串聯(lián)斜拉橋，主橋立面布置參見圖2.17。
圖2.17 珠海洪鶴大橋立面布置
大橋采用半飄浮體系，主梁采用鋼主梁與預制混凝土橋面板構成的結合梁，兩者采用剪力釘結合，梁高3.5 m，鋼主梁采用Q370qD鋼，雙邊工字形截面?；炷涟搴?6 cm，采用C60高性能混凝土。橋塔采用平面鉆石形鋼筋混凝土結構，塔高157.1~168.48 m，由下、中、上塔柱及橫梁4部分組成。橋塔墩基礎采用20根Φ2.5 m鉆孔灌注樁，梅花型布置。斜拉索采用鋼絞線拉索，雙索面扇形布置，每塔單側布置20對斜拉索，單座斜拉橋共計160根。典型橋塔、主梁結構參見圖2.18~2.19。
大橋在抗風、抗震方面，通過在交接墩和輔助墩墩頂設置橫橋向鋼阻尼器解決了軟土場地上2座串聯(lián)大跨度斜拉橋的橫橋向減隔震問題；通過在主梁兩側設置風嘴、在橋面下設置穩(wěn)定板，有效保證了成橋狀態(tài)與典型施工狀態(tài)的顫振和渦激振動性能滿足相關要求。作為世界上首座大跨度串聯(lián)斜拉橋，珠海洪鶴大橋的建造可為今后連續(xù)跨越寬廣水域的類似工程提供有益參考。
圖2.18 橋塔
圖2.19 主梁橫斷面
2.6 其它幾座大橋的主要特色
保定樂凱大街南延線跨京廣線斜拉橋
主橋橋型為(145 240 110) m子母塔單索面斜拉橋 ，全橋長495 m，橋面寬度39.7 m，如圖2.20所示。采用母塔與子塔雙體施工。母塔轉體懸臂長(126.8 135) m，轉體質量45600 t，逆時針轉體52.4°；子塔轉體懸臂長2×102 m，轉體質量約34600 t，逆時針轉體67.4°。從轉體質量角度來看為目前世界第一。大橋采取制造、運輸均較方便的大直徑平面球鉸，屬國際首創(chuàng)；球鉸為目前世界最大球面半徑球鉸。大橋于2019年7月30日成功實現(xiàn)轉體（圖2.21），2020年1月15日建成通車。
圖2.20 保定樂凱大街南延線跨京廣線斜拉橋橋型布置（單位：cm）
圖2.21 轉體施工中照片
巢湖亞父路跨裕溪河特大橋
主橋為雙塔雙索面PC斜拉橋（圖2.22），采用魚梭型直立式橋塔?？鐝椒植紴?5 80 285 80 45=535 m，一跨跨越通航水域。橋面設有雙向6車道機動車道和慢車道、人行道，全寬44.5 m，為亞洲最寬的混凝土斜拉橋。主梁采用分離式雙箱截面（圖2.23）；塔梁交接區(qū)主梁頂、底板開孔，中腹板繞避，以便橋塔穿越，設計將中腹板由縱向連通過渡為“人”字形分叉連接邊腹板（圖2.24）。
圖2.22 巢湖亞父路跨裕溪河特大橋
圖2.23 塔梁交接區(qū)主梁橫斷面（單位：cm）
圖2.24 塔梁交接區(qū)主梁平面（單位：cm）
上海昆陽路越江大橋
采用連續(xù)鋼-混凝土疊合梁斜拉橋形式，跨徑組合為50 m 220 m×2 50 m，主索塔設置在黃浦江中心（圖2.25~圖2.26）。索塔基礎采用70根直徑1.5 m、長度70.0 m的鋼管樁。索塔的鋼管樁是黃浦江大橋建設中扎根最深、直徑最大的樁基礎。
圖2.25 上海昆陽路越江大橋（閔浦三橋）
圖2.26 立面布置
福建龍巖大橋
位于龍巖中心城區(qū)，建設條件復雜，以小角度（最小23.4°）平面跨越漳龍鐵路、龍廈鐵路、在建鐵路牽出線、龍津河及羅龍路和雙洋路。主橋為190 m 150 m獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，塔墩固結、塔梁分離的半漂浮結構體系（圖2.27）。施工采用跨徑173.75 m＋149.7 m不對稱轉體方案，轉體總重量超過2.4萬t。由于成橋階段主塔邊緣距離龍廈鐵路接觸網(wǎng)立柱的最近距離僅6.62 m，主塔施工期間的機械設備不滿足鐵路運營的安全距離要求，因此設計為二次轉體（圖2.28~圖2.29）。
圖2.27 福建龍巖大橋立面布置（單位：m）
圖2.28 二次轉體示意
圖2.29 二次轉體現(xiàn)場
南京浦儀公路跨江大橋
主橋為50 m 180 m 500 m 180 m 50 m的雙塔雙索面斜拉橋（圖2.30）。該橋橋塔為中央獨柱型全鋼結構，西塔高166.0m、東塔高164.6 m。主梁采用分幅形式，單幅主梁為扁平流線型鋼箱梁，梁高4.0 m。單幅梁寬22.05 m，兩幅梁間設置長10.3 m的橫梁，全幅總寬54.4 m。斜拉索采用直徑7 mm、抗拉強度1860 MPa的鋁鋅合金鍍層平行鋼絲，空間雙索面布置。主橋立面布置參見圖2.31，梁體和橋塔斷面示意參見圖2.32、圖2.33。鋼橋塔施工中，針對節(jié)段定位精度控制問題，采用端面機加工方法及拼裝幾何控制確保安裝精度。鋼主梁施工中，針對分離式箱梁寬度大、剛度小而導致的梁體間相對變形過大問題，采用在外側腹板設置足夠強度的臨時約束匹配件，匹配件具備待安裝梁段順橋向轉動的能力。
圖2.30 南京浦儀公路跨江大橋
圖2.31 主橋立面布置（單位：m）
圖2.32 主梁半橫斷面（單位：cm）
圖2.33 索塔斷面示意圖
小結
2020年國內建成并通車的這些斜拉橋，在設計及建造技術層面呈現(xiàn)出顯著特色。在跨江、跨海通道工程中，以滬蘇通長江公鐵大橋、平潭海峽公鐵大橋為代表，反映出公鐵兩用斜拉橋在跨度、環(huán)境適應性方面取得了顯著突破；以南京江心洲長江大橋為代表，公路斜拉橋在工業(yè)化建造及新材料應用上取得了顯著進展；在城市橋梁應用中，斜拉橋設計更加注重自身結構構型及其與城市環(huán)境的協(xié)調；在跨線橋梁施工應用中，斜拉橋轉體重量再次出現(xiàn)突破。未來，隨著常泰長江大橋、馬鞍山公鐵兩用長江大橋、武漢青山大橋等一批在建和已建成的大跨度斜拉橋投入運營，斜拉橋將為我們帶來更多技術創(chuàng)新啟示。
作者簡介
李亞東，男，博士，教授，博士生導師。兼任中國鋼結構協(xié)會橋梁鋼結構協(xié)會副理事長，中國鐵道學會工程分會橋梁專業(yè)委員會副主任委員，中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會理事，《橋梁》雜志編委會副主任委員，《橋梁建設》和《世界橋梁》期刊編委。主編《橋梁工程概論》、《土木工程專業(yè)英語》和《亞東橋話》，副主編《橋梁漫筆》（第二版）、《鐵路橋梁施工》和《焊接鋼橋的疲勞應力》，參編《中國鐵路橋梁（1980-2020）》、《大貝耳特海峽東橋》等，主審《鐵路橋梁造型指南：德國鐵路橋梁的設計理念》，是《中國鐵道大百科全書（工程工務卷）》和第三版《中國大百科全書（土木卷）》橋梁分支條目的主要撰稿人。主持和參與國家及省部級科研課題10余項，承擔過南京長江二橋、重慶菜園壩大橋、武漢楊泗港大橋、大瑞鐵路怒江大橋、常泰長江大橋等20余座特大橋梁的科研和技術服務工作。
主要研究方向：現(xiàn)代橋式，鋼橋焊接殘余應力，山區(qū)橋梁防災減災，橋梁工程史，橋梁美學。
Email: yadongli2009@qq.com。
莊衛(wèi)林，男，教授。中國公路學會橋梁和結構工程分會常務理事、全國交通工程設施（公路）標準化技術委員會委員、北京茅以升科技教育基金會橋梁委員會委員等。2019年5月以前主要從事公路橋梁勘察設計工作，2019年5月調入西南交通大學工作。研究方向為橋梁的防災減災及橋梁技術的工程應用。曾獲得國家科技進步二等獎1項，省部級科技進步一等獎11項，二等獎7項，國家專利19項。享受國務院政府特殊津貼，四川省學術及技術帶頭人、四川省工程設計大師、全國公路優(yōu)秀科技工作者、全國交通運輸行業(yè)優(yōu)秀科技人員、全國“年度十大橋梁人物”。
聯(lián)系郵箱：756112147@qq.com。
謝尚英，女，博士，教授級高級工程師，碩士生導師，四川省工程設計大師，成都市政協(xié)委員，西南交大土木工程設計有限公司總經(jīng)理。研究方向為現(xiàn)代橋式及橋梁結構設計理論、既有橋梁結構損傷與健全性評估。主持、參與完成科研項目10余項；發(fā)表論文20余篇；獲四川省科技進步一等獎1項；主持設計作品獲國家及省部級優(yōu)秀設計獎60余項；專利30余項；主編地方標準3項。
聯(lián)系郵箱：619950225@qq.com。
何畏，男，碩士，副教授，碩士生導師。國家級土木工程實驗教學示范中心（西南交通大學）常務副主任，國家級土木工程虛擬仿真實驗教學中心（西南交通大學）常務副主任，國家級精品課程、國家一流本科課程骨干教師。研究方向為大跨度橋梁結構行為、橋梁施工控制與健康監(jiān)測、超高性能混凝土結構應用、橋梁智能建造技術。獲中國公路學會科技進步一等獎1項；四川省教學成果一等獎1項；參編地方標準3部；參編教材2本。
聯(lián)系郵箱：harveyhe@vip.163.com
張迅，男，博士，副教授，博士生導師。國家自然科學基金通訊評審專家、國際聲學與振動學會會員、中國鋼結構協(xié)會結構穩(wěn)定與疲勞分會會員、中國地震學會基礎設施防震減災青年委員會委員。主要研究方向：（1）橋梁結構車致振動與噪聲的預測、監(jiān)測和主/被動控制；（2）災害環(huán)境下（泥石流、落石、滑坡、洪水等）橋上行車安全性控制。相關研究成果被應用于成灌鐵路、秦沈客專、津秦高鐵、長沙中低速磁浮、廣州地鐵、杭長高鐵、深茂高鐵等重點工程中。主持國家自然科學基金3項、省部級課題3項，企業(yè)委托課題十余項。出版學術專著1部，發(fā)表SCI/EI收錄論文50余篇。
聯(lián)系電話：15902820405
郵箱：zhxunxun@swjtu.edu.cn
徐勛，男，博士，講師，碩士生導師。研究方向為橋梁結構行為、箱梁橋結構行為。完成科研項目20余項，發(fā)表論文30余篇。
聯(lián)系郵箱：370266573@qq.com。
任偉平，男，博士，高級工程師。主要從事現(xiàn)代橋式及橋梁結構設計理論、橋梁鋼結構穩(wěn)定與疲勞等方向的研究及教學工作。近年來主持完成了20多座大中型橋梁的工程設計及技術咨詢；主持完成了鐵道部科技研究開發(fā)計劃1項；參與國家863項目1項，西部課題1項；參編教材專著2本、譯著1本。
聯(lián)系郵箱：renwp888@163.com
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