淺析我國橋梁未來發展趨勢

摘要 當前，我國已步入交通強國建設的關鍵時期，作為國家交通基礎設施的重點工程，橋梁與區域經濟發展關系密切。文章以長沙市跨越湘江橋梁為例，在此基礎上，從材料、規劃設計、施工建造與管養4 方面，闡述了我國橋梁未來的發展趨勢，以期為我國橋梁工程科研與工程實踐研究奠定堅實基礎。

關鍵詞 橋梁工程；長沙市；跨越湘江橋梁；發展趨勢

中圖分類號 U442 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）15-0036-03

0 引言

就目前來講，中國現代橋梁總數超過100 萬座，其中不乏一些世界之最，如世界最長跨海大橋“ 港珠澳大橋”、世界最長高鐵橋“ 丹昆特大橋” 等。湖南因大部分區域處于洞庭湖以南而得名，湘江流貫全境，長沙市作為湖南的省會城市，共有19 條過江通道，在橋梁建設方面，就有橘子洲大橋、銀盆嶺大橋、猴子石大橋等11 座橋梁。為了實現橋梁技術突破，有效應對橋梁工程領域發展遇到的問題，實現我國綜合交通運輸發展水平提升，該文詳細闡述了多座長沙市跨越湘江大橋的特點，并以此為切入點，分析了我國橋梁未來的發展趨勢[1]。

1 長沙市跨越湘江橋梁特點分析

橋梁建設一般都需跨越山河，作為交通設施連接的樞紐性工程，橋梁在促進國民經濟增長、保障社會穩定方面發揮著積極的作用。目前，中國的橋梁建設，已名揚四海，從“ 橋梁大國” 成為名副其實的“ 橋梁強國”，橋梁一躍成為中國建造的新名片。長沙作為穿江城市，共有19 條過江通道，11 座橋梁。該文分析了橘子洲大橋、猴子石大橋、三汊磯大橋、福元路大橋的基本情況和特點，如表1 所示。

1.1 橘子洲大橋

橘子洲大橋橫穿整個橘子洲，起止位置為五一路（東）、溁灣鎮（西）。作為一座過江橋梁，橘子洲大橋位于湖南長沙中軸線上，自建成之后，可連接長沙河東和河西，是城市化進程的重要組成，在日漸忙碌的都市中，改變了以往單一通過輪渡通行的交通方式，交通更便捷、出行更安全。橋梁由水上主橋、陸地岳麓區引橋、橘子洲引橋、芙蓉區引橋、橋墩、拱肋及各立交匝道構成。橘子洲大橋采用的19 世紀70 年代所流行的雙曲拱橋建筑形式。這種橋型施工周期短、建造方便、受力簡單、技術要求低、難度低、造價低、承載能力強等優點，既節省了成本，又保證了結構的強度。

1.2 猴子石大橋

猴子石大橋又名“ 長沙湘江三橋”“ 長沙湘江南大橋”，從1958 年開建，至2000 年9 月建成通車，其間幾次開工停工，時間跨越42 個年頭。猴子石大橋是長沙市境內一座連接天心區和岳麓區的跨江大橋，是長沙市南二環線的組成部分。猴子石大橋主要采取了三角形穩定性施工方法，橋臺以“V” 形呈現。橋梁的橋柱高度也有所不同，由橋中心向兩邊逐漸降低。這一施工方法屬于我國橋梁建造史上的創新之舉，是橋梁工程的一次重大突破。這一設計不僅能夠確保橋梁不影響河流航道通行，還縮減成本和工期，具有良好的經濟效益。

1.3 三汊磯大橋

三汊磯大橋是長沙市境內連接岳麓區與開福區的一座懸索橋，為長沙市東北部城市主干路的構成部分之一，也是我國最大的自錨式懸索大橋。湘江三汊磯大橋于2004 年4 月30 日動工興建，于2006 年6 月8 日完成主橋合龍工程，全線貫通，于2006 年9 月1 日通車運營。湘江三汊磯大橋西起銀杉路，上跨湘江水道，東止芙蓉北路，橋面為雙向六車道城市主干路；路長1 577 m，中跨主纜矢跨比1/5，邊跨矢跨比1/10.624 5，懸索橋主纜位于半徑為24 402.745 m 豎曲線上。

1.4 福元路大橋

福元路大橋西起銀杉路，上跨湘江水道，東至芙蓉北路；線路全長3.575 km，主橋長608 m；橋面為雙向六車道城市主干路，設計行車速度為60 km/h。福元路大橋于2010 年9 月27 日動工興建，于2012年5 月18 日完成主橋合龍工程，全線貫通，于2012 年11 月實現全面通車，是跨江大橋中橋面最寬的一座湘江大橋。

福元路大橋的主要組成包括水上主橋、主副航道拱肋、拱圈等，主橋路段布設方向為由“ 正西至正東”。三跨連續提籃式鋼拱結合梁組合結構為主橋上部結構，V墩上有拱肋支承，V 形薄壁墩與拱肋線形順接。支座支撐上部結構設置于V 墩頂對應拱梁結合段，且進行縱梁平衡斜腿水平分力布設。

2 我國橋梁技術發展現狀

通過長沙市跨越湘江多座橋梁基本情況和特點分析與研究，可以看出我國橋梁工程隨著建設時間的不斷推進，無論是在跨徑布置、橋梁總長，抑或是結構形式方面，逐步向復雜化、高效性、合理性方向發展，尤其是進入21 世紀以來，在世界橋梁工程領域科技發展中，其研究重點和發展方向為智能化、信息化、可持續和耐久性。近年來，國家經濟高速發展，中國橋梁的發展亦取得巨大進步，橋梁以每年3 萬多座的速度遞增[2]，一大批世界級的重大橋梁陸續建成。表2 為截至2018 年底，世界長大橋梁排名統計表見表2。

“ 十三五” 期間，我國公路網基礎設施建設基本完成。2019 年10 月，中共中央和國務院印發了《交通強國建設綱要》，明確提出到2035 年我國基本建成交通強國，也就是說，從現在到2035 年期間，是我國橋梁工程領域的關鍵轉型期和重要機遇期[3]。

3 我國橋梁發展趨勢分析

3.1 橋梁高性能材料發展

在高性能材料開發與研究中，C60～C80 為國外橋梁混凝土常用類型，在鋼材方面，國外多采用Q420 及以上材料，對材料的耐久性等較為重視。就當前來講，我國橋梁材料國產化現象已越來越明顯，主要集中在混凝土、鋼材、智能材料等方面，甚至一些材料的性能已步入世界先進行列，具體發展情況如下：

（1）混凝土。目前，在橋梁工程中C50、C60 混凝土應用較多，局部位置也有采用C80 以上的高強混凝土。混凝土研究中，重點放在纖維混凝土和輕質混凝土等方面。通過混凝土材料性能的進一步提升，可以有效地改善橋梁結構的性能。在今后，高強混凝土將得到大力推廣與應用，且逐步進入超高性能混凝土發展時期，此類混凝土材料的耐久性、強度及韌性更好，更能滿足橋梁工程領域發展的需求。

（2）鋼材。當前，在橋梁鋼材選擇中，多采用高強度橋梁用鋼，即500～700 MPa 屈服度鋼材。鋼板厚度最大值也可超過100 mm，且鋼材研究重點也逐漸向環氧涂層鋼筋、不銹鋼鋼筋及高性能耐候鋼等方向發展。

（3）纜索材料。橋梁工程纜索材料國產化中，重點采用1 770 MPa 鋼絲與1 860 MPa 鋼絞線，目前正處于研發及初步使用階段的材料有2 000 MPa 鋼絲等。

（4）復合材料。橋梁修復、加固工程中，可采用FRP 等復合材料。

（5）智能材料。橋梁監測、加固工程中，可采用新型智能材料，比如記憶合金、壓電材料、光導纖維、智能自修復混凝土等[4]。

3.2 橋梁規劃設計發展

作為橋梁全壽命周期性能的根本，設計極為重要。在橋梁規劃設計中，人們關注的重點多集中在橋梁結構的安全性、耐久性以及多災害作用下的橋梁設計方法等方面，俗話說抓問題要抓源頭，想要從源頭上解決橋梁安全、耐久性等問題，需要從整體上提高橋梁設計水平。為了更好地了解橋梁規劃研究現狀，該文收集、整理了2000—2020 年期間中國知網可檢索的關于“ 橋梁規劃/橋梁設計” 相關論文，檢索總篇數為18 576 篇，不同主題和論文篇數情況如表3 所示。

由此可見，在2000—2020 年當中，我國在橋梁設計研究方面重點關注了結構安全，尤其針對抗震設計進行了大量研究，此外，還格外關注橋梁的景觀設計及耐久性。在設計方面，進一步提升及改進了橋梁設計理論與方法，融合創新的現代橋型與結構體系應用越來越多，且在不斷創新塔、梁、索、拱肋、基礎等關鍵結構型式。在防災減災方面，其發展也逐步向多災害方向研究邁進，構建了較為完善的控制技術與理論研究體系，大量新型防災減災設施被研發利用，比如納米阻尼器、減震支座、防船撞裝置等。目前，在橋梁設計中BIM 技術得到了廣泛應用，在工程應用中，BIM+VR 技術也得到了大力推廣，以此為選擇優化方案提供便利。中國自主研發的常用橋梁輔助設計及分析軟件如表4 所示。

3.3 施工建造技術發展

不同建設條件下，我國已經掌握了不同橋型的施工與控制技術要點，攻克了關鍵技術，建成了一批又一批具有代表性的橋梁工程。以混凝土梁段自動化預制技術、鋼箱梁板件單元全自動制造施工等技術為代表，我國橋梁建造的工業化技術快速發展，自動化水平不斷提升。混凝土梁和鋼箱梁均實現了自動化制造，大大提高了生產效率和質量穩定性。

3.4 養管技術發展

近年來，我國橋梁管養技術得到了進一步提升，橋梁結構安全監測技術是關鍵，基本上建立了較為完善的結構安全監測系統。檢測設備呈專業化、智能化發展，檢測技術逐步進入無損檢測階段，實現了由被動到主動的防護技術變化，加固方法也呈多樣化發展趨勢，尤其是基于信息化技術，所建立的橋梁資產管理養護決策支持系統及橋梁群遠程監控和評估分析系統，進一步提升了橋梁信息化發展水平。

4 結語

現階段，我國橋梁技術方面，雖取得了很大進步，且成績斐然，但由于我國地域遼闊，各地氣候、地質條件、經濟條件等均存在很大差距，導致橋梁在設計上，抑或是施工技術方面，差距較大，甚至在運營使用一定時間后，橋梁會出現不同程度的病害問題，對橋梁結構的穩定性、安全性及耐久性造成嚴重威脅。為此，基于中國的基本國情，在橋梁工程變革性技術的積極探索過程中，必須深刻認識到想要打造橋梁強國，必須重視橋梁工程領域的科技創新，建造高性能、高質量的橋梁工程，深入系統地研究橋梁設計和建造技術，開發研制更多高性能、耐久性良好的橋梁材料，積極建設智能管養系統，有效提升我國橋梁工程的科技水平，為交通強國及兩個一百年奮斗目標的實現當好先行官。

參考文獻

[1] 董麗娟， 黃禎尹， 盧剛， 等. 我國橋梁工程技術發展趨勢分析[J]. 公路交通科技（ 應用技術版）， 2020（7）： 187-190.

[2] 李文杰， 趙君黎. 發展中的中國橋梁—— 張喜剛談中國橋梁的現狀與展望[J]. 中國公路， 2018（13）： 64-68.

[3] 張喜剛， 劉高， 馬軍海， 等. 中國橋梁技術的現狀與展望[J]. 中國公路， 2017（5）： 40-45.

[4] 鄭文. 橋梁抗震設計的技術現狀與發展趨勢[J]. 城市建設理論研究 （ 電子版 ）， 2016（35）： 131-132.