桥梁施工的理论创新和实践积累

随着改革开放进程的日益深入，我国各类大规模铁路桥梁、公路桥梁、城市桥梁的建设总量更是与日俱增，并承载了重要的交通运输服务职能。然而由于受到起重机械设备的影响制约，桥梁施工设计结构形式还相对单一，装配桥梁的应用范畴还较为有限，多为现浇拱架、支架或砌筑式建设施工桥梁。伴随着现代化科学技术的丰富发展，各类用于桥梁施工建设的设备机械、施工材料呈多元化发展态势，进一步令桥梁工程施工建设技术有了更广阔的发展提升空间，并使其取得了长足进步。例如南京长江大桥成为我国桥梁建设发展进程中的一项标志工程，是桥梁技术应用质的飞跃。通过工作人员的深入设计与全面研究，南京长江大桥引入了较多现代化机械设备，形成了高效、科学的先进施工工艺，例如钻孔洗壁施工、悬拼调整、装设高强螺栓技术等，优化了工程建设质量，并大大缩短了施工建设周期，创设了显著的经济效益与社会效益。随着施工机械和技术的不断研究发展，悬臂施工逐步应用至混凝土预应力桥梁建设环节，转变了仅能应用支架现浇与装配预制的施工模式，进一步令混凝土预应力桥梁实现了跨越式发展，并建造出了连续桥梁、T 型刚构以及斜拉桥等项目工程，令基于预应力技术成为桥梁项目施工建设的主要工程形式。同时，一些顶推施工、浮运方式、转体施工方式逐步引入桥梁工程建设，进一步令我国桥梁工程以及交通运输事业上升到了一个全新的高度，有效提升了城市交通承载能力，丰富了工程设计形式，优化了施工质量管控水平。

桥梁施工技术的发展过程一般分为古代、近代和现代三个阶段。我国古代桥梁的建造技术有着辉煌的成就，大量保存至今且依然完好的古老桥梁就是极好的例证。前面介绍过的隋代的赵州桥、宋代的卢沟桥以及清代的颐和园内的玉带桥、十七孔桥等堪称石桥中的经典之作，其精美程度和高超的建造技术确实令人赞叹，在世界桥梁建设史上留下了光辉的一页。漳州的虎渡桥采用重达200 t 的巨大石梁建成，当时采用何种方法架设如此重的石梁至今仍是个谜，这些足以见证我国古代桥梁建造技术的高超。

19 世纪中期，钢材的出现使钢结构桥梁得到迅速发展，美国在19 世纪50 年代从法国引进近代悬索桥技术后，于19 世纪70 年代发明了“空中纺线法（AS 法）”编织大缆。而现代的悬索桥建造，则多采用工厂预制的平行钢丝束作为主缆，采用PPWS 法架设，使施工变得更简洁快速。

20 世纪初，钢筋混凝土得到了广泛应用，随后1929 年法国工程师弗莱西奈发展了预应力技术，使得各种新颖的桥式结构不断涌现。随着预应力体系的不断改进和施工技术的进步，预应力混凝土梁桥也正在不断刷新跨径纪录。施工方法也是多种多样，包括工厂预制、现场浇筑、悬臂架设等，而转体法、顶推法、逐孔施工法等都在20 世纪70 年代中得到了应用。例如：转体法不仅用于拱桥施工，而且在刚构桥、T 构桥、斜拉桥等结构体系中使用，施工的桥梁跨径超过了200 m；顶推法和逐孔施工法在预应力混凝土连续梁桥中使用较多，它扩大了预应力混凝土连续梁桥的适用范围。

到了20 世纪八九十年代，世界各国的桥梁建设事业方兴未艾，特别是大跨度深水桥梁日益增多。在世界各国建成的桥梁中，悬索桥、斜拉桥、混凝土桥的跨径一次次地刷新纪录，理论的创新和实践的积累，极大地提高了当今桥梁施工的技术水平。

世界各国技术、经济的进步，交通量的猛增和人们物质文化要求的提高，对道路和桥梁的要求也越来越高。在桥梁经济指标与施工技术和施工管理水平之间关系愈加密切的今天，各国把研究桥梁施工技术放到了相当重要的位置，不再片面追求“用料最少”。为此，施工技术的发展和进步表现在以下几个方面：

（1）对于中小跨桥梁构件更多地采用装配式结构，在工厂预制，在施工现场用架桥机械进行起吊安装。为了快速施工，这要求架桥机具备更大的起重能力，采取全宽整孔梁架设或大型预制构件架设。铁路架桥机，特别是高速铁路架桥机一般吨位比较大，450 t、900 t 都很常见，跨海架桥机甚至达到上千吨级别。

（2）悬臂施工技术在建造大跨径桥梁中应用最多，施工效率较高。特别是在预应力混凝土桥梁施工中，由于充分利用了预应力结构的受力特点，悬臂施工技术得以迅速发展。

（3）桥梁机具设备向着大功能、高效率和自动控制的方向发展，尤其是深水基础的施工机具、大型起吊设备、长大构件的运输装置、高吨位的预应力设备、大型移动模架等等。此外，在模板、支架和一些附属设备中，广泛采用钢结构和常备式钢构件，提高了施工速度和效率。

（4）在设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段，进行有效的快速优化和仿真分析，运用智能化制造系统在工厂生产部件，利用GPS 和遥控技术控制桥梁施工。桥梁在设计时需依据桥梁结构的体系、跨径、材料和结构的受力状况，选取最适合的施工方法，以满足结构设计的要求，因此，桥梁施工和桥梁设计是相辅相成的。

进入21 世纪，我国《中长期铁路网规划》中明确提出：到2020 年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网规模达到15 万公里，其中高速铁路3 万公里，覆盖80%以上的大城市，为完成“十三五”规划任务、实现全面建成小康社会目标提供有力支撑。到2025 年，铁路网规模达到17.5 万公里左右，其中高速铁路3.8 万公里左右，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著，更好发挥铁路对经济社会发展的保障作用。展望到2030 年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。这为铁路桥梁的技术发展提供了广阔的舞台和机遇。未来的铁路桥梁将在安全经济的前提下，更加关注旅客乘坐的舒适性、环保和景观，在深水基础、结构形式、材料应用和施工工艺等诸多方面的技术将取得更大的发展。(https://www.xing528.com)

铁路桥梁的发展过程中还存在以下一些问题需要面对和解决：

其一，列车高速度运行要求：铁路为满足国民经济和社会发展需要，要求进一步提高列车运行速度和旅客乘车舒适度，方便旅客出行。如今，我国客运专线设计速度在250 km/h 以上，最高达到350 km/h。高速度需要桥梁结构提供较大的整体刚度。

其二，桥上无缝线路和无砟轨道技术的应用：桥上无砟轨道技术的应用要求桥梁提供更匀顺的桥面，减小基础沉降和混凝土收缩徐变，这需要从结构体系和新材料方面入手，以获得良好的解决方案。

其三，大跨度桥梁的合理结构形式和关键结构构造：我国幅员辽阔，江河宽阔，海岸线漫长，地震烈度大，台风频繁，西部多高山峡谷，跨越宽阔江河、海湾、峡谷需采用大跨度桥梁，因此需开展千米级铁路桥梁以及跨越山区峡谷、交通不便地区的大跨度桥梁的合理结构形式研究，满足列车高速度运行要求的桥上轨道温度伸缩调节器和梁端伸缩装置的研究，以及用以阻尼装置为代表的减隔震技术代替传统的、以提高结构刚度为主的抗震设计方法的研究。

再者，新材料的开发与应用：继续研究新型高强度、高韧性钢材在铁路桥梁上的应用；研究工作性能好、耐久性能优越、强度高的高性能混凝土材料；研究耐久性能好的新型钢结构涂装体系。

另外，进一步发展施工技术：结合基础新结构形式的研究，以及跨海工程的需要，开展大型深水基础的新颖施工方法研究、大型钢结构桥的整节段架设设备和方法研究、全焊接铁路钢桥的施工工艺研究。

如今，现代计算机技术和通信技术的发展使社会高度信息化，从而也使家庭生活、办公室工作、工厂企业生产、交通运输、工程建设、教育培训、医疗保健、国家管理等活动都可利用可视通信网络和多媒体“信息高速公路”实现智能化和自动化。人类的智慧和计算机网络的结合，使知识创新成为最有价值的产品，成为经济的主体和各行业的核心。因此，需要注意信息时代对桥梁工程产生的深远影响，在桥梁规划和设计阶段，用计算机手段进行有效、快速的优化和仿真分析，以方便业主事先看到桥梁建成后的外形、功能，模拟地震和台风袭击下的表现等；在桥梁建造和管理阶段，实现智能化加工桥梁构件，远程遥控管理和控制桥梁的施工，自动监测桥梁健康状况并作出养护对策。

总而言之，随着科学技术的进步，计算机技术、施工机具、设备和建筑材料的发展，桥梁结构形式和桥梁施工技术得到不断改进，在特大型工程的科学组织和管理方面也取得了大量的经验，这促进了桥梁工程朝着经济实效、技术先进、安全舒适、美观实用、快速优质的方向快速发展，并服务于人类。可以预计，未来的桥梁建设将更注重新技术、新工艺、新材料、新设备等方面的广泛应用，同时对施工过程中的自动控制管理和质量管理也更加重视。

图5　检测设备主要结构

1—上料台；2—检测台；3—下料台