湖北的橋：持續在大跨度上的突破

湖北省地處華中腹地、長江中游、洞庭湖以北。全省地勢西高東低，1040公里的長江橫貫東西，800多公里漢水蜿蜒南北，滋潤著這片沃土。鄂西、北為武陵山區、神農架和秦巴山，多崇山峻嶺、深山峽谷；東南部為大別山和

湖北的橋樑發展史，至少可以追溯至約3000年以前西周昭王時期。湖北現存的古代橋樑有數百處之多，以磚石、磚木橋為主。解放前，湖北橋樑建設十分落後，1949年新中國成立前，全省雖有橋樑1940座，但絕大部分系臨時磚木橋或石木橋，跨度小、寬度窄、荷載標準低，且多年失修、岌岌可危。

1954年，湖北集全國之力，藉助外援，在武漢修建國內第一座長江大橋——武漢長江大橋，結束了長江無橋的歷史。1995年,湖北黃石長江大橋建成通車，開啟了湖北乃至全國交通部門自主設計建設長江大橋的序幕。此後，湖北橋樑不斷創造奇蹟——主跨960米的宜昌長江大橋，為當時國內第三大跨度鋼箱梁懸索橋；荊州長江大橋結構複雜，主跨500米混凝土斜拉橋至今位居同類型橋樑國內第一、世界第二；主跨1280米的陽邏長江大橋,建成時為世界第八大懸索橋，其南錨被譽為“神州第一錨”；鄂東長江大橋926米一跨過江，是世界第二大跨混合梁斜拉橋；2014年建成的鸚鵡洲長江大橋，採用三塔懸索橋，世界上尚不多見。而在建的青山、楊泗港、香溪長江大橋，分別為大跨度斜拉橋、懸索橋和拱橋，再次讓湖北的長江大橋建設引起了國內外橋樑界的高度關注。

造型各異的大橋，越長江、跨漢水、穿峽谷，將路橋、山水融為一體，構成縱橫交錯的現代交通網。獨特的地理條件，決定了湖北省公路鐵路建設中，跨越江河山川的大跨徑橋樑多，技術複雜，使湖北成為享譽世界的橋樑“博物館”。

湖北大跨度橋樑的四大特點

綜觀湖北大跨度橋樑，有如下基本特點：一是數量多，建設集中；二是主跨大，各類型橋樑主跨跨徑在國內乃至世界上都名列前茅；三是橋樑體系類型齊全，大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋均有采用；四是重視技術創新。

數量多

據統計，湖北已建和在建主跨400米以上橋樑50餘座，其中，跨長江橋樑32座，其他主要分佈在鄂西山區。這些橋樑往往多集中建設，如目前湖北同時在建7座長江大橋，鄂西山區一條高速公路同時建設10座以上主跨超過200米的高墩大跨橋樑，對橋樑建設管理和設計施工能力都是很大的挑戰。

主跨大

目前，湖北已建和在建長江大橋達32座，主跨都在700米以上。這些橋樑中，武漢楊泗港長江大橋為主跨1700米的雙層公路橋，跨度居於世界第二，也是世界上最大跨度雙層懸索橋；香溪長江公路大橋為主跨519米的中承式鋼箱桁架拱，是世界最大跨度的全推力拱橋；斜拉橋跨徑在800米以上的有9座，有跨度居於世界第四位的斜拉橋-青山長江公路大橋，為主跨938米的鋼箱混合梁斜拉橋。混凝土斜拉橋跨徑達500米的荊州長江大橋，建成以來主跨跨度一直居同類橋樑亞洲第一，世界第二。

體系類型齊全

湖北省大跨度橋樑類型齊全，大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋均有采用。其中懸索橋有自錨式、三塔四跨、雙塔等體系，主樑類型有鋼箱梁、鋼混組合梁、鋼桁架等多種形式；斜拉橋有地錨式、全漂浮、半漂浮、單塔、雙塔、多塔等不同體系，主樑類型更是多種多樣；大跨度拱橋既有鋼管混凝土拱橋，也有鋼箱桁架拱橋，根據建設條件，不同的支承體系均有采用。

重視創新

湖北省大跨度橋樑建設,除了跨度上的不斷突破,還根據不同橋樑的功能和建設條件,力求通過創新來解決設計施工技術難題,為推動我國橋樑建設技術進步作出了重要貢獻。

代表性橋樑

懸索橋

武漢陽邏長江公路大橋

武漢陽邏長江公路大橋

武漢陽邏長江公路大橋是京珠、滬蓉國家高速公路及武漢繞城公路共用的跨長江橋樑，2007年建成通車。橋址位於武漢市東北郊，大橋主橋採用主跨1280米雙塔鋼箱梁懸索橋。大橋有以下技術特點：

①大橋南錨碇距離長江干堤僅150米，覆蓋層厚達50米，下伏砂層、礫石層與長江相通。為確保施工期和運營期橋樑結構安全和長江大堤的防洪安全，基礎設計採用“直徑73米，深度61.5米，厚度1.5米”的超深特大圓形地下連續牆深基坑工程，系統研究解決了超大體積基坑開挖、內襯、防滲圍護以及立體交叉施工等技術難點，其基坑之深、技術難度之大被業內譽為“神州第一錨”，其信息化施工成果對國內深基坑的設計、施工均有借鑑和指導意義；

②為確保懸索橋錨碇預應力錨固系統的安全與耐久性，克服處於地下水位以下潮溼環境錨碇錨固系統耐久性差的通病，達到可更換的目的，主纜錨固系統在國內首次設計研究採用“即時監測無粘結可更換預應力錨固系統”技術；

③主塔結構設計採用鋼筋混凝土塔柱、橫樑及鋼箱剪刀撐的混合結構，一改國內混凝土主塔只能設置混凝土橫樑的唯一結構模式，其鋼混組合式索塔作為一種新的索塔結構形式，為國內首創。

鸚鵡洲長江大橋

鸚鵡洲長江大橋

鸚鵡洲長江大橋位於湖北省武漢市中心城區，屬城市橋樑,2014年建成通車。主橋設計採用(200+2×850+200)米三塔四跨組合梁懸索橋，橋面寬38米。三塔四跨較好地適應了橋位“W”形河床斷面及兩岸市民休閒江灘。其主要技術特點是：

①是世界上最早付諸實踐並建成通車的大跨度三塔四跨懸索橋。

②主橋加勁梁採用組合梁，工字形鋼板梁高2.423米，混凝土橋面板厚20釐米，是世界首座採用鋼-混凝土結合梁作為加勁梁的大跨度懸索橋，較好地解決了大跨懸索橋橋面鋪裝技術難題。

③錨碇採用環形蜂窩截面新型沉井結構，受力合理，有效解決了中心城區周邊建築物眾多、建築條件複雜的大型深基礎設計施工難題。

④中塔採用剛度適宜的新型人字形組合式橋塔，提高了結構剛度，很好地解決了中塔主纜抗滑問題。

楊泗港長江大橋

楊泗港長江大橋效果圖

武漢楊泗港大橋是武漢市第十座跨長江大橋，位於鸚鵡洲大橋和白沙洲大橋之間，跨江主橋採用主跨1700米單跨雙層鋼桁梁懸索橋。楊泗港大橋的突出特點：

①是目前國內跨度最大的懸索橋，也是目前世界上跨度最大的雙層懸索橋；大橋採用雙層橋面佈置，上層為雙向六車道城市快速路，兩側設置了人行觀光道，下層為雙向四車道城市主幹路，兩側設置了非機動車道和人行道，是目前交通功能最齊全的跨江橋樑；

②主纜設計首次採用了單根直徑6.2毫米、抗拉強度1960MPa的大直徑高強鋼絲，較好地解決了主纜鋼絲長效耐久性問題，推動了國產高強鋼絲材料性能和生產技術的進步；

③主塔混凝土材料採用了C60高性能混凝土，以降低大橋恆載，其應用具有國際先進水平；

④大橋2號塔底節鋼沉井下水重量高達6200噸，是國內外採用氣囊法下水重量最大的沉井，主塔沉井下沉首次採用超厚黏土層條件下超大沉井下沉新技術；

⑤首次採用了大節段全焊拼裝新工藝和千噸級整體吊裝新技術，縮短了架樑工期、減少了現場焊接工作量、降低了施工對航道的影響，從而保證了大橋施工質量。大橋正在建設中，預計2019年底建成通車。

斜拉橋

荊州長江公路大橋

荊州長江公路大橋

荊州長江大橋位於湖北省長江中游的荊江河段，橋址位於湖北省荊州市,是二連浩特至廣州國家高速公路跨越長江的咽喉工程,2002年10月建成。主橋由北汊通航孔：200+500+200(米)PC斜拉橋，100+6×150+100(米)PC連續箱梁橋和南汊通航孔97+300+160（米）高低塔PC斜拉橋三部分組成。其主要技術特點是：

①主跨500米PC斜拉橋，其跨度居同類橋樑世界第二、亞洲第一。荊州長江大橋PC主樑寬27米,雙主肋高2.4米,重量超過5萬噸，斜拉索數量達到126對,技術難度大,是國內首座跨度達到500米級的肋板式斷面預應力混凝土斜拉橋。

②大橋設計深入研究並提出了PC斜拉橋合理成橋狀態原理和確定方法,在斜拉橋成橋狀態確定時綜合考慮結構自重、預應力、汽車荷載等主要荷載，其他荷載則放在確定合理成橋狀態之後考慮,這種將次要影響因素從確定成橋狀態的過程分離的設計方法,極大地提高了設計效率；

③對C60高強混凝土的配合比設計和工作性能進行了深入研究,在本橋得到主樑成功應用,為橋樑高強混凝土的研究和技術發展提供了重要借鑑。

鄂東長江公路大橋

鄂東長江公路大橋

鄂東長江大橋是國家高速公路滬渝高速公路和大廣高速公路湖北段的共用過江通道，橋址位於長江中游黃石市、鄂州市，2010年12月建成。大橋主橋設計採用（3×67.5＋72.5＋926＋72.5＋3×67.5）米雙塔混合梁斜拉橋。其主要技術特點是：

①主跨跨徑位居混合梁斜拉橋世界第二位，主樑為鋼箱梁與預應力混凝土箱梁組成的混合梁，均為分離式雙箱單室結構，邊跨為預應力混凝土箱梁，中跨為鋼箱梁，梁寬38米。

②建立了基於最小應變能的鋼-混結合段合理位置的確定方法，形成了系統的混合結構斜拉橋設計方法；

③研發了“承壓板+複合抗剪連接件”的鋼混結合段結構，首次揭示了鋼-混結合段“承壓－傳剪”複合傳力的機理，提出了複合抗剪連接件的計算方法，創建了結合段的選型方法，使得“鋼格室+PBL鍵”的結合段傳遞軸力能力提高1倍以上，並首次運用於國內大跨度混合梁斜拉橋，推動了混合梁斜拉橋的技術進步。

武漢天興洲公鐵兩用長江大橋

武漢天興洲公鐵兩用長江大橋

武漢天興洲長江大橋位於武漢長江二橋下游9.5公里的天興洲江段，南汊主橋為（98+196+504+196+98）米雙塔三索麵公鐵兩用鋼桁梁斜拉橋，主跨跨度居於同類橋樑世界第三。其主要技術特點是：

①大橋上層公路為六車道，寬27米，下層鐵路為四線，其中兩線一級幹線、兩線客運專線。是世界上首座按4線鐵路修建的大跨度客貨公鐵兩用斜拉橋。

②主樑採用板桁結合鋼桁梁，三片主桁，桁寬2×15米，鋼樑全長1092米，鋼樑總重量為46000噸。

③是世界上第一座雙塔三索麵、三片主桁公鐵兩用斜拉橋，可以同時承載2萬噸的載荷，為世界上載荷量最大的公鐵兩用橋。

④公路橋面採用正交異性板和混凝土板新型結合體系，鐵路橋面採用混凝土道渣槽板結合體系。

⑤深水基礎首次採用3.4米大直徑鑽孔灌注樁；主塔基礎施工採用“巨型雙壁鋼吊箱圍堰成套技術”，在複雜施工條件下整體浮運、精確定位。

該橋獲得第27屆國際橋樑大會喬治·理查德森大獎。

青山長江大橋

青山長江大橋效果圖

青山長江公路大橋為武漢市四環線東北段跨越長江的通道，橋位上距天興洲公鐵兩用橋約 7.5公里，下距陽邏長江公路大橋約12.0公里。大橋南汊主橋為主跨938米的雙塔雙索麵全漂浮體系混合梁斜拉橋，雙向八車道。大橋主要技術特點為：

①是目前長江上同類型跨度最大、橋面最寬的重載交通橋樑。

②主橋橫向首次採用帶剪力卡榫的分離式C型鋼阻尼裝置+減振抗風支座的新型約束體系，完全滿足車輛荷載、風荷載、地震作用的受力性能要求。

③斜拉橋主樑首次採用中跨鋼箱梁、邊跨鋼箱組合梁結構，組合梁混凝土結合板厚35釐米；採用鋼箱組合梁既可規避寬幅混凝土梁橫向開裂問題，又可滿足壓重要求、節省鋼料。

④主塔不設下橫樑，基礎首次採用空心繫梁的啞鈴形整體基礎，可有效減小單幅承臺較大的不平衡彎矩，減少樁基規模，節省造價。

⑤開展了重載交通鋼橋面構造試驗研究，研究制定了合理的鋼橋面參數，優化了細節構造，提升抗疲勞性能。大橋正在建設中，預計2019年10月建成通車。

拱橋

香溪長江公路大橋

香溪長江公路大橋

宜昌香溪長江公路大橋是湖北省骨架公路網中第6縱（鄖縣—來鳳）的第2條支線（興山—五峰）跨越長江的節點工程，橋址位於長江三峽兵書寶劍峽峽口。主橋為鋼桁架全推力中承式無鉸拱橋，拱軸計算跨徑為519米。拱肋採用空間變截面桁架結構，拱軸線採用懸鏈線形，拱軸系數為2.0。桁架拱採用2片主桁，主桁採用柏式桁架，拱頂、拱腳截面徑向高度分別為12米、14米。大橋主要特點：

①主橋為主跨519米鋼箱桁架拱，橋長531.2米，主跨跨度居於同類橋樑世界第三，是世界最大跨徑全推力拱橋。

②在大跨度中承式拱橋中首次提出“縱向部分固接+縱向彈性約束+橫向多點拉索減震”大跨度中承式拱橋橋面梁支承體系，有效地兼顧了長立柱的穩定性和支座縱向承載能力，在罕遇地震作用下，利用多個拱上長立柱的水平剛度、拱梁之間的彈性約束限制橋面梁縱向位移。橫橋向支座採用拉索組件進行減震。

③“承壓板格構+預應力”的完全承壓式鋼-混複合拱腳連接構造在弦杆外、承壓板頂施加預應力，弦杆對應拱座截面受力為局部承壓，其受力模式明確，有效消除了拱座開裂等病害的隱患；拱肋弦杆的彎矩轉換為軸力，通過埋置於拱座內的預應力錨梁平衡，弦杆軸力和預應力預壓力通過端部的承壓板格構傳遞至拱座，傳力途徑清晰。

④研發了大噸位300Mpa超高應力幅鋼絞線拉索體系工程產品，具有索體超耐久性防腐、抗疲勞性優越、錨具結構尺寸小的優點。大橋已於主拱2018年5月合龍，預計2019年底建成通車。

本文刊載 / 《橋樑》雜誌 2018年 第5期 總第85期

作者 / 詹建輝

作者單位 / 湖北省交通規劃設計院股份有限公司

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