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借花献佛：
从长江大桥看桥梁发展
黄文雄 (长江大学城市建设学院, 湖北荆州434023)
谭利英 (荆州城市规划设计研究院, 湖北荆州434000)
吴明威 (中港二航局, 湖北武汉430080)
“桥是凝固的历史，它记录了民族的精神”，桥梁建设的成就不仅仅是土木工程技术水平的标志，更是一个国家综合国力与科技水平的综合体现[1]；所以桥梁工程技术历来倍受关注[1～6]。
长江作为中国第一大河，是我国桥梁建设最重要的集中地，堪称”大型桥梁的博物馆”，汇聚了我国无数桥梁工作者的智慧与心血，是我国桥梁工程技术发展的缩影。
1 长江上的桥梁
解放前长江上没有桥。自新中国成立后万里长江第一桥———武汉长江大桥建成以来，特别是改革开放后，大量高投入、高技术、大跨径的长江大桥如雨后春笋一样纷纷修建起来；截止2005年10月7日，长江正流上已建成通车的特大型桥梁有42座，在建18座(含隧道)；另外，溯长江干流而上的金沙江、通天河、沱沱河上已建或在建桥梁共46座；因此，长江及其正源上的桥梁已达106座(含隧道)!
在这些桥梁之中，有目前世界上跨径第一的斜拉桥苏通大桥(在建)，世界第四大悬索桥润扬大桥，也有世界最大跨公铁两用斜拉桥武汉天兴洲大桥⋯⋯。长江正流上60座桥梁的具体资料如表1所示。
序号 桥 名 桥 型 所属地区 开工年 建成年 代表跨径/m
1 武汉长江大桥 连续梁 湖北 1955 1957 128
2 白沙沱长江大桥 连续梁 重庆 1958 1959 80
3 南京长江大桥 连续梁 南京 1960 1968 160
4 枝城长江大桥 连续梁 湖北 1965 1971 160
5 葛洲坝三江大桥 连续刚构 湖北 1970 1981 158
6 九江长江大桥 拱桥 江西 1973 1994 216
7 泸州长江大桥 连续刚构 四川 1977 1982 170
8 重庆长江大桥 连续刚构 重庆 1977 1980 174
9 武汉长江二桥 斜拉桥 湖北 1991 1995 400
10 黄石长江大桥 连续刚构 湖北 1991 1995 245
11 重庆长江二桥 斜拉桥 重庆 1991 1997 444
12 铜陵长江大桥 斜拉桥 安徽 1991 1995 432
13 扬中江心州桥 连续梁 江苏 1992 1994 100
14 西陵长江大桥 悬索桥 湖北 1993 1996 900
15 万州长江大桥 钢混拱桥 重庆 1994 1997 420
16 江津长江大桥 连续刚构 重庆 1994 1997 240
17 丰都长江大桥 悬索桥 重庆 1994 1997 450
18 涪陵长江大桥 斜拉桥 重庆 1994 1997 330
19 江阴长江大桥 悬索桥 江苏 1994 1999 1385
20 芜湖长江大桥 斜拉桥 安徽 1997 2000 312
21 武汉白沙洲大桥 斜拉桥 湖北 1997 2000 618
22 泸州长江二桥 连续刚构 四川 1997 2000 252
23 南京长江二桥北汊 连续梁 南京 1997 2001 165
南京长江二桥南汊 斜拉桥 南京 1997 2001 628
24 马桑溪长江大桥 斜拉桥 重庆 1997 2001 360
25 大佛寺长江大桥 斜拉桥 重庆 1997 2001 450
26 宜昌长江大桥 悬索桥 湖北 1997 2001 960
27 鹅公岩长江大桥 悬索桥 重庆 1997 2000 600
28 荆州长江大桥北汊 斜拉桥 湖北 1998 2002 500
荆州长江大桥南汊 斜拉桥 湖北 1998 2002 300
荆州大桥三八洲桥 连续梁桥 湖北 1998 2002 150
29 忠县长江大桥 悬索桥 重庆 1998 2001 560
30 夷陵长江大桥 三塔斜拉 湖北 1998 2001 348
31 武汉军山长江大桥 斜拉桥 湖北 1998 2001 460
32 鄂黄长江大桥 斜拉桥 湖北 1999 2002 480
33 奉节长江大桥 斜拉桥 重庆 1999 (2005) 460
34 润扬长江大桥北汊 斜拉桥 江苏 2000 2005 406
润扬长江大桥南汊 悬索桥 江苏 2000 2005 1490
35 泸州铁路长江大桥 连续刚构 四川 2000 2004 144
36 巴东长江大桥 斜拉桥 湖北 2001 2004 388
37 渝怀线长寿长江大桥 连续梁 重庆 2001 2004 192
38 万州长江二桥 悬索桥 重庆 2001 2004 580
39 安庆长江大桥 斜拉桥 安徽 2001 2004 510
40 巫山长江大桥 钢管拱 重庆 2001 2005 492
41 云阳长江大桥 斜拉桥 重庆 2002 2005 318
42 江津地维长江大桥 斜拉桥 重庆 2002 2004 345
43 宜万铁路万州大桥 拱桥 重庆 2002 (2005) 360
44 宜宾长江大桥 斜拉桥 四川 2003 (2006) 460
45 苏通长江大桥 斜拉桥 江苏 2003 (2008) 1088
46 南京长江三桥 斜拉桥 南京 2003 2005 648
47 泰安长江大桥 独塔斜拉 四川 2003 (2006) 270
48 江安长江大桥 连续刚构 四川 2003 (2006) 250
49 武汉阳逻长江大桥 悬索桥 湖北 2003 (2007) 1280
50 菜园坝长江大桥 钢管拱 重庆 2003 (2007) 420
51 涪陵长江二桥 斜拉桥 重庆 2004 (2006) 398
52 宜万铁路宜昌大桥 钢管砼拱 湖北 2004 (2007) 275
53 武汉天兴洲大桥 斜拉桥 湖北 2004 (2008) 504
54 涪陵长江三桥 斜拉桥 重庆 2004 (2007) 450
55 鱼洞长江大桥 连续刚构 重庆 2004 (2007) 260
56 朝天门长江大桥 钢拱桥 重庆 2004 (2007) 546
57 武汉长江隧道 湖北 2004 (2008)
58 上海长江大桥 斜拉桥 上海 2004 (?) 670
59 石忠高速忠县大桥 斜拉桥 重庆 2005 (2008) 460
60 长寿长江大桥 斜拉桥 重庆 2005 (2008) 460
注: 表中建成年项中带“ () ”的为正在施工中的桥梁。
2 桥梁建设的发展规律
通过对长江大桥资料的总结与分析，可以得到桥梁发展的主要规律。
2.1 跨径不断增大
随着我国经济的腾飞，高等级公路得到了飞速的发展，也促进了桥梁技术，特别是大跨度技术的进一步发展。从武汉长江大桥(主跨128m，1957年)到润扬长江大桥南汊桥(主跨1490m，2005年)，不到50年，跨径增加了1016倍。就同类桥梁而言，斜拉桥从武汉长江二桥(主跨400m，1995年)到苏通长江大桥(主跨1088m，2003年开工)的2172倍，悬索桥从西陵长江大桥(主跨900m，1993年)润扬长江大桥南汊桥(主跨1490m，2005年)的1166倍都说明了桥梁大跨度技术的发展。目前，混凝土梁式桥的最大跨径为270m，混凝土拱桥已达420m，斜拉桥突破了1000m，悬索桥已经接近2000m；随着意大利主跨3300m的墨西拿海峡大桥设计的完成，人类使桥梁跨度已步入登峰造极阶段。
2.2 桥型不断丰富，桥梁结构形式多彩多姿
随着材料的发展，施工技术的变革，设计理论与方法的更新，桥梁结构的形式呈现出多样化的发展格局，新的结构形式不断出现，桥型不断丰富。
预应力混凝土的出现开始了混凝土桥梁结构的时代，混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现，极大的提高了混凝土桥梁的竞争能力；斜拉桥的涌现和崛起，展示了丰富多彩的内容和极大的生命力；悬索桥采用钢箱加劲梁，技术上出现的新突破；所有这一切，使桥梁技术得到空前发展。
20世纪90年代以前，长江上8座桥中有4座梁桥、3座连续刚构，桥型单一；90年代后，拱桥、斜拉桥、悬索桥、组合体系桥、过江隧道等不断涌现。目前长江上的60座桥中各类桥型统计如图1所示。
2.3 结构不断轻型化
在桥梁荷载中，恒载往往占全部设计荷载的很大比重，是制约桥梁跨越能力的重要因素。随着科技的进步、材料的发展，上部结构越来越轻型化，从而节省了材料，减轻了恒载，增加了桥梁的跨径。
西陵大桥的钢箱加劲梁，苏通大桥采用的扁平钢箱梁，重庆巫山大桥采用的钢管混凝土拱，重庆大佛寺大桥微硅粉高强混凝土的采用……，这些都是实现大跨、轻质目标最鲜明的例证。
2.4 桥梁墩台及基础技术不断发展
上部结构的迅猛发展，也必然会促进下部结构的发展。自钢筋混凝土推广使用以来，桥梁墩台的结构形式也趋于多样化，除传统的重力墩台外，发展了空心、桩柱式、构架式、框架式、双柱式、拼装式及预应力钢筋薄壁墩等新型墩台，并日趋轻型、柔性化，高墩技术也有较大发展。塔高209.9m的润扬大桥安全的运营，世界第一高塔苏通大桥300.4m主塔的安全施工都说明了墩台技术的发展。
与此同时，桥梁基础也在飞速发展。20世纪50年代在武汉大桥中首创的管柱基础，60年代在南京大桥中发展的重型沉井、深水钢筋混凝土沉井和钢沉井，70年代在九江大桥中创造的双壁钢围堰钻孔桩基础，80年代后的复合基础；到今天苏通大桥世界上最大规模的群桩基础，是我国基础技术不断发展的历程。
2.5 建设标准不断提高，速度不断加快
从武汉大桥18m的通行净空到苏通大桥的62m；桥宽从22.5m到军山大桥的38.8m；设计车速从60km/h到目前普遍的100，120km/h；从1955年至1990年45年建桥8座到2004年8座长江大桥的开工，充分说明了桥梁建设的标准不断的提高，建设规模与速度不断的加快。
2.6 更注重环保与美学
桥灵路畅与环保相得益彰是20世纪90年代以来，桥梁设计与施工时将实用功能与艺术构思融为一体的构思。连接京九铁路、贯通湖北黄梅和江西九江的九江大桥，犹如一条游龙腾跃飞九霄之中，与周边庐山峻岭秀峰、甘棠白水碧湖相得益彰；润扬大桥也被国际桥梁协会主席伊藤学赞叹为”最漂亮的混凝土”；说明了桥梁设计与建造者对桥梁美学与环保的追求。
3 长江大桥发展原因探究
3.1 材料革新
新型高强轻质材料的成功研制与应用促进了桥梁的发展[1]。土木工程发展史表明，材料的每一次变革都会带来土木工程的巨大飞跃，桥梁工程也因此获得了一次又一次的发展机遇。砖的出现、波特兰水泥与现代钢材的出现、预应力混凝土的出现分别实现了土木工程的三次飞跃。20世纪70年代开始，出现的具有高强度、高稳定、高耐久及早强等特性的以碳纤维为代表的高级复合材料，首先被用于航空、航天等高科技领域，现正逐步渗透到桥梁工程领域之中。这种被材料专家们喻为“21世纪工程材料”的新型材料能否给土木工程带来第4次飞跃，我们将拭目以待，但它们对桥梁发展的促进作用则已经呈现在眼前，填补了我国建筑市场建桥新材料一项空白的重庆大佛寺长江大桥主梁微硅粉高强混凝土的成功应用便是例证。
3.2 桥梁基础理论的研究
我国桥梁建筑科学研究，以前侧重于桥型结构方面，而对基础理论工作做得较少；以致编制桥梁设计与施工规范，工程上应用的参数，多数引用国外资料，其中有些与我国情况不符，使各种工程问题得不到正确结论。
目前，我国对于桥梁基础理论的研究工作加大了投资力度，桥梁基础理论的研究有了很好的保障。不少大学与研究机构建立了专门的重点实验室，为我国桥梁基础理论的研究提供了重要参考数据与实验支持。同济大学建立的桥梁抗震研究室和规模居世界同类风洞第二位的大型桥梁风洞便为江阴长江大桥的成功建成提供了重要的理论与技术支持[2]。
3.3 设计方法与技术的更新
由于电子计算机技术的发展，为设计者提供了更精确、更快速的计算机器与计算方法[3]。在当今的各种高新技术革命中，以计算机技术革命最为耀眼，它从根本上改变了结构工程分析的历史，一门新的学科———计算结构力学得以产生，有限元法就此成为分析复杂桥梁结构形式的主要方法；并且随着计算机技术的不断进步，更促成了以计算机为基础的桥梁计算机辅助设计CAD技术分支学科的形成与发展，使桥梁的设计更科学、更快捷；克服了计算障碍的设计，使更先进、复杂、科学、经济的桥型在设计上成为可能。
3.4 预应力思想
预应力思想的出现带来了土木工程的第3次飞跃，也促使了桥梁建设的飞速发展，被喻为本世纪中最为革命的结构思想[4]，在桥梁工程的建设中发挥了重大作用。预应力思想已遍及各种桥梁结构形式，不仅带动了中小跨度桥梁的迅猛发展，也促成了大跨度桥梁的进步；尤其在斜拉桥中，这种思想的发挥达到了顶点。由于混凝土与预应力思想的结合，使得预应力混凝土已成为本世纪最主要的桥梁材料之一。
3.5 自架设体系思想
在桥梁工程的发展历程中，预应力思想促进了桥梁结构的变革，而自架设体系思想带来了大跨度桥梁施工技术的变革，两种思想交相辉映[3]。自架设体系思想体现了”化整为零、集零为整”的特点，在大跨度悬索桥、斜拉桥、拱桥及连续梁桥等桥型的施工中得到灵活应用，使大跨度桥梁在工程实现上成为可能。
3.6 测量技术的变革
全球卫星定位系统(GPS)作为一种新型测量技术，具有定位精度高、全天候、实时性、测站无须通视、使用方便等优点，并且所有成果均通过数据来实现，便于数字化管理，已被广泛应用于社会生活的各个领域。在桥梁方面，南京二桥、江阴大桥中施工控制网的测量，苏通大桥主桥基础施工中GPS的应用[5]，说明GPS系统已经广泛应用于桥梁的施工测量、定位、监测之中，对桥梁的发展起到了巨大的推动作用[6]。
3.7 桥梁设计竞赛机制
桥梁设计竞赛的传统在19世纪末就已在瑞士盛行，促进了当时瑞士桥梁工程的发展。同样，现阶段设计招投标也是桥梁设计竞赛机制的一种体现，正是这种机制的实行，才出现了夷陵长江大桥的”三塔斜拉”、武汉阳逻大桥的”三塔悬索”备用方案等新型桥型的出现，促进并推动了桥梁工程事业的发展。
3.8 施工组织与管理体制
由于施工经验的积累，促使了施工组织学科的发展，使人们在人力、资金、材料、机械、施工方法等5个主要方面的认识更深刻，把握更准确，使编制合理施工进度计划，施行先进管理体制有了理论支持，从而缩短建设了工期、降低了工程造价、保证大型桥梁工程的施工安全有序的进行。南京长江二桥、荆州长江公路大桥与润扬长江公路大桥这些”桥连桥”复杂结构的成功建成便是最形象的证明。
4 发展趋势预测
基于以上原因，21世纪桥梁发展趋势为:随着大跨度技术的进一步发展，桥梁还要向更大跨径的方向发展；随着材料技术的革新，桥梁主体材料将由高强度轻质太空材料所取代，实现轻质目标；随着设计理论与方法的更新，桥梁结构将更科学，桥型更加丰富；随着计算机技术与传感器系统的应用，桥梁将”头脑”灵敏，”感觉”敏捷；随着可持续发展思想的普及与环保、美学意识的增强，桥梁将会从结构、建材和施工等方面综合考虑对环境的影响，也会更加重视桥梁美学和景观设计，达到人文景观同环境景观的完美结合。
21世纪的世界桥梁，将成为造福人类，代表社会进步与高度文明的标志性建筑，21世纪世界桥梁将实现新型、大跨、轻质、灵敏、环保和美观的新目标。 | 
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