中國(guó)橋梁工程規(guī)模和技術(shù)水平持續(xù)提升
穿山越江又跨海，大橋“上新”黑科技(瞰前沿)
網(wǎng)友：這段時(shí)間看新聞，從貴州花江峽谷大橋到湖北燕磯長(zhǎng)江大橋，或通車、或合龍，屢屢刷新世界紀(jì)錄。我想知道中國(guó)造橋?yàn)樯哆@么強(qiáng)？背后“上新”了哪些黑科技？
編輯：“十五五”規(guī)劃建議提出，完善現(xiàn)代化綜合交通運(yùn)輸體系，加強(qiáng)跨區(qū)域統(tǒng)籌布局、跨方式一體銜接，強(qiáng)化薄弱地區(qū)覆蓋和通達(dá)保障。經(jīng)過(guò)多年積累和創(chuàng)新，中國(guó)橋梁已形成能滿足“穿山、越江、跨海”需求的成套技術(shù)和裝備，無(wú)論工程規(guī)模還是技術(shù)水平都達(dá)到世界領(lǐng)先。眼下，多地大橋仍在刷新建設(shè)“進(jìn)度條”，持續(xù)書寫更多創(chuàng)新、聯(lián)通、共享的發(fā)展故事。
本期“瞰前沿”，我們邀請(qǐng)來(lái)自橋梁設(shè)計(jì)和建造領(lǐng)域的專家，介紹中國(guó)橋梁技術(shù)的新進(jìn)展、新趨勢(shì)。
結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
提升跨度、適應(yīng)環(huán)境、優(yōu)化性能
長(zhǎng)江中游，碧波奔涌，一座通體深紅的鋼結(jié)構(gòu)橋梁屹立于江水之上。2025年11月，湖北燕磯長(zhǎng)江大橋正式合龍。
不同于傳統(tǒng)懸索橋的雙主纜設(shè)計(jì)，燕磯長(zhǎng)江大橋兩座低矮主塔間懸垂著4條高低不同的主纜，如同強(qiáng)壯的手臂，將重達(dá)5.6萬(wàn)噸的鋼梁橫掛在江面上。
“大橋通過(guò)‘不同垂度四主纜體系懸索橋’結(jié)構(gòu)體系創(chuàng)新，巧妙破解了超大橋跨與航空限高雙重約束難題。”中交二公院橋梁院設(shè)計(jì)二部主任李志剛說(shuō)。
結(jié)構(gòu)體系相當(dāng)于橋梁的“骨架”。聚焦提升跨度、適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境及優(yōu)化受力性能，近年來(lái)，各式橋梁結(jié)構(gòu)均有新突破。
先看梁橋。通過(guò)將承載效率更高的結(jié)構(gòu)形式融入梁式結(jié)構(gòu)，并對(duì)梁式結(jié)構(gòu)進(jìn)行減重優(yōu)化，新型梁橋結(jié)構(gòu)不斷涌現(xiàn)。
再看拱橋。以快速發(fā)展的機(jī)具設(shè)備和建造技術(shù)為基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的拱圈截面及結(jié)構(gòu)型式持續(xù)創(chuàng)新改造，不斷提升拱橋跨度上限。2024年2月通車的廣西天峨龍灘特大橋，將拱圈由單箱三室優(yōu)化為雙箱肋結(jié)構(gòu)，首次將拱橋跨度提高至600米。
2025年9月通車的江蘇常泰長(zhǎng)江大橋，創(chuàng)新采用了“鋼—混”混合結(jié)構(gòu)空間鉆石型橋塔，提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的同時(shí)刷新斜拉橋最大跨度世界紀(jì)錄；懸索橋則對(duì)主纜承載體系進(jìn)行革新重組，剛剛合龍的燕磯長(zhǎng)江大橋正是典型。
“人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的三維數(shù)字孿生模型，成為探索新型結(jié)構(gòu)橋梁的重要手段。”李志剛說(shuō)，未來(lái)橋梁建造將以新結(jié)構(gòu)和新材料為“骨骼與肌肉”，以全生命周期數(shù)智化平臺(tái)和數(shù)字孿生為“神經(jīng)系統(tǒng)”，邁向更智能、更耐久、更環(huán)保、更具韌性的未來(lái)。
材料創(chuàng)新
探索輕量化、綠色化、更安全
輕量化索鞍，性能提升超30%；高強(qiáng)度索股，防腐又耐久；綠色混凝土，單方成本降低約30元……一系列材料創(chuàng)新與應(yīng)用，助力貴州花江峽谷大橋成為“橫豎”都是世界第一的山區(qū)懸索橋。
“交通流量持續(xù)增長(zhǎng)，服役環(huán)境日益復(fù)雜，傳統(tǒng)鋼材和混凝土難以滿足大跨度、超長(zhǎng)壽命橋梁的力學(xué)與耐久性要求。材料的創(chuàng)新與性能提升十分必要。”貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院橋梁設(shè)計(jì)分院院長(zhǎng)葉洪平說(shuō)，輕質(zhì)高強(qiáng)、綠色低碳成為橋梁材料創(chuàng)新的方向。
輕量化方面，由不同性質(zhì)的材料通過(guò)物理或化學(xué)方法復(fù)合而成的高性能復(fù)合材料，具有良好的韌性和抗沖擊性。在建的湖北觀音寺長(zhǎng)江大橋采用“鋼—超高性能混凝土”組合梁，由于材料密度低，組合梁自重減輕20%以上，承壓能力顯著增強(qiáng)。
綠色化方面，環(huán)保節(jié)能型材料在生產(chǎn)、使用過(guò)程中對(duì)環(huán)境的影響較小，且能實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。花江峽谷大橋建設(shè)中研發(fā)的高性能巖石粉礦物摻合料技術(shù)，將石粉磨細(xì)改性后用作混凝土摻合料，可替代20%水泥，有效減少碳排放。
“橋梁的本質(zhì)在運(yùn)輸。”葉洪平說(shuō)，隨著全國(guó)統(tǒng)一大市場(chǎng)加快建設(shè)、各類貨物運(yùn)輸愈加頻繁，橋梁的安全性非常重要。建造花江峽谷大橋時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多次材料搭配、試驗(yàn)，選出防火主打材料——玄武巖纖維，即把玄武巖燒化并拉絲，再輔助其他材料，熔點(diǎn)可達(dá)1450攝氏度。
裝備創(chuàng)新
工業(yè)化、智能化、綠色化變革
東南沿海，福建廈門灣內(nèi)，一座跨海大橋雄姿初現(xiàn)。經(jīng)過(guò)兩年多建設(shè)，國(guó)家重大戰(zhàn)略工程廈金大橋主塔已完成封頂。
大橋“拔節(jié)生長(zhǎng)”的背后，是大國(guó)重器的堅(jiān)實(shí)支撐。在隧道段，量身定制的“廈金號(hào)”盾構(gòu)機(jī)全速運(yùn)轉(zhuǎn)，在地下24米破土開進(jìn)；在橋梁段，“二航卓越”5500噸雙臂架起重船現(xiàn)身主航道，保障關(guān)鍵構(gòu)件的精準(zhǔn)吊裝。
“現(xiàn)代橋梁工程，本質(zhì)上比拼的是裝備能力。”中交二航局技術(shù)中心副總經(jīng)理潘桂林說(shuō)，橋梁裝備創(chuàng)新，推動(dòng)橋梁施工的工業(yè)化、智能化和綠色化變革，從而攻克各類施工難題。
在工業(yè)化建造領(lǐng)域，傳統(tǒng)工地正變身“空中工廠”與“柔性生產(chǎn)線”，實(shí)現(xiàn)工廠精益制造、現(xiàn)場(chǎng)高效總裝。
比如，一體化智能筑塔機(jī)集百噸級(jí)低位爬升、鋼筋快速安裝、混凝土自動(dòng)布料振搗、智能養(yǎng)護(hù)及應(yīng)急避險(xiǎn)等功能于一體，讓施工效率從0.6米/天提升至1.2米/天；應(yīng)用墩梁一體化架橋機(jī)，架橋仿佛“搭積木”，預(yù)制好的橋墩和橋面模塊精準(zhǔn)組裝，提升施工效率、減少占地面積。
在智能化施工領(lǐng)域，裝備創(chuàng)新為大型工程帶來(lái)“數(shù)字神經(jīng)”與“智慧大腦”，推動(dòng)橋梁建造向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)型。
“空中搬運(yùn)工”QMD—2000型橋面吊機(jī)，搭載的自動(dòng)對(duì)位系統(tǒng)能讓2000噸級(jí)的鋼桁梁在空中自動(dòng)旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，讓超大型斜拉橋施工效率提升50%；深水沉井基礎(chǔ)下沉集群裝備搭載施工全過(guò)程智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沉井施工全過(guò)程可測(cè)、可視、可控。
在綠色化發(fā)展領(lǐng)域，環(huán)保理念還貫穿了裝備研發(fā)與施工的全周期。以“二航卓越”為例，該船集成光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)，從能源供給源頭減少對(duì)傳統(tǒng)化石燃料的依賴。
“面對(duì)跨海連島、穿山越壑的重大工程挑戰(zhàn)，橋梁裝備創(chuàng)新正邁向系統(tǒng)化升級(jí)的新階段。”潘桂林說(shuō)，裝備技術(shù)目前有三大發(fā)展趨勢(shì)：一是持續(xù)突破極限能力，研發(fā)適應(yīng)超深水、強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、超高荷載及高寒高海拔等極端環(huán)境的下一代超級(jí)裝備，支撐未來(lái)海峽通道、高原鐵路等超級(jí)工程；二是深度邁向智能綠色，進(jìn)一步融合人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程的自動(dòng)化控制與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將綠色低碳理念貫穿裝備創(chuàng)新全周期；三是從單一裝備到平臺(tái)，通過(guò)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，形成可快速組合、適應(yīng)多樣場(chǎng)景的模塊化解決方案，更好提升橋梁建造的響應(yīng)速度與競(jìng)爭(zhēng)力。(人民日?qǐng)?bào) 記者 韓 鑫 蘇 濱)