1、建造桥梁已经不仅是为了解决交通问题，而且也是为了满足人们对景观的要求和对建筑艺术的享受。（ 3）设计理论的完善：包含桥梁概念设计、结构分析、结构设计与优化的综合性理论得到不断完善。概念设计不断创新；结构分析已经从传统的线性的平面杆系分析改进为非线性的空间分析，并能仿真桥梁施工和运营过程；结构设计与优化理论在大量试验研究基础上得到了改进与发展。（ 4）设计技术（手段）的改进：目前，我国桥梁设计从方案到施工图设计均采用计算机，并研发了具有自主版权的桥梁CAD 软件。（ 5）大跨度桥梁设计水平的提高：从设计上海南浦大桥开始至今，我国国家和地方的交通、市政、铁道、城建等设计院已成功设计了数以百计的大跨
2、度桥梁，其中苏通大桥是世界上最大跨度的斜拉桥，上海卢浦大桥是世界上最大跨度的拱桥，西堠门大桥是世界第二大悬索桥，钢箱梁长度世界第一。上海卢浦大桥（2003）主跨达550m的上海卢浦大桥是一座跨度达到世界纪录的钢拱桥（图1）。西堠门大桥（2009）南京长江三桥（2005）南京长江三桥为钢塔钢箱梁双索面五跨连续斜拉桥，其跨径布置为63m+257m+648m+257m+63m，全长1288m。采用半漂浮结构体系，纵向设弹性约束，限制钢箱梁在活载及风荷载作用下的纵向漂移。索塔为“人”字形，总高215m，设四道横梁。上海东海大桥（2005）东海大桥是我国第一座在广阔海域建造的大桥，具有里程碑意义，并将为
3、今后的跨海大桥建设提供宝贵的经验（图4a）。东海大桥的两座斜拉桥虽然跨度不大，但都采用具有创意的设计，主航道桥采用单索面和结合箱梁桥面配以倒Y形桥塔的布置（图4b），而颗珠山桥则采用平行索面的结合梁桥面，桥塔的上横梁则采用轻型的钢管横撑。苏通长江公路大桥（2008）苏通长江公路大桥设计主跨为1088m双塔斜双索面钢箱梁拉桥，桥面宽34m，6车道，全长32.4公里，是继日本主跨890m的多多罗大桥后世界上跨径最大的斜拉桥。由跨江大桥工程和南、北岸接线工程三部分组成，苏通大桥创造了最深桥梁桩基础、最高索塔、最高跨境、最长斜拉索四项斜拉桥世界纪录，代表了当代中国桥梁建设技术最高水平。总投资约85亿元
4、，2010年3月26日，在美国土木工程协会（ASCE）举行的2010年度颁奖大会上，苏通大桥工程获得2010年度土木工程杰出成就奖，这也是中国工程项目首次获此殊荣。（二）施工技术的发展近些年来，在大规模的公路建设，尤其是高速公路建设以及城市建设的带动下，我国桥梁施工技术得到了全面迅速的发展，整体施工水平得到了提高，一大批世界级的桥梁相继建成。事实向世界证明，我国桥梁施工技术已步人世界先进行列。我国桥梁施工技术的新发展具体体现在大跨度桥梁施工成套技术、城市长桥的预制和安装技术、海上长桥的施工技术、深水基础的施工技术等方面。1大跨度桥梁施工成套技术大跨度桥梁施工成套技术趋于成熟：我国自主施工建成了
5、包括以苏通长江大桥为代表的大跨度斜拉桥、西堠门大桥为代表的大跨度悬索桥、卢浦大桥为代表的大跨度拱桥等在内的所有大跨径桥型。斜拉桥主跨跨度世界排名前10 位的大桥中，我国占 8 座。（l）大跨度斜拉桥：自南浦大桥、杨浦大桥以后，我国掀起了一个斜拉桥建设的高潮，可以说我国已经系统全面地掌握了大跨度斜拉桥建设的技术。苏通长江大桥是其中的典型代表。（2）大跨度悬索桥：近些年来，一批大跨度悬索桥相继建成，显示着我国悬索桥建设水平步人世界前列。其中西堠门大桥，是这方面的典型代表。是舟山连岛工程的第四座跨海大桥，也是技术难度最大的特大跨海大桥。主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥，主跨1650米，居国内第一，世界第二
6、，概算总投资约为23.6亿元，09年11月建成通车。（3）大跨度拱桥：中国素有拱桥之乡的美誉，以赵州桥为代表的古代拱桥在世界桥梁建造史上留下了辉煌的纪录。近十年间大跨度拱桥建设取得飞速进步，一批世界跨径的纪录诞生，拱桥的无支架施工技术日益成熟，卢浦大桥、重庆朝天门长江大桥，丫髻沙大桥、万县长江大桥是其中典型的代表。2 城市长桥的预制和安装技术城市长桥的预制和安装技术不断完善：城市桥梁建设要求能够尽量少地影响城市交通，同时也需要缩短施工时间，尤其是现场施工时间。在这样的客观要求下，我国城市桥梁的预制和安装技术迅速发展起来。节段施工和移动模架施工是城市长桥预制和安装技术的代表性成套技术。（1）节段
7、拼装施工：桥梁节段预制拼装施工技术具有对环境交通影响小、对施工的地理位置要求低、施工工期短等优点，可基本实现无支架化施工，不影响现有交通，特别适合于对环境要求极高的城市桥梁的施工。沪闵高架二期工程于2003 年 12 月建成通车。该工程主梁底面为弧形连续箱梁结构型式，立柱设计为树杈型。每一跨由911 个节段拼成，单个节段长 2.53m，主线节段梁宽达 25.5m，高 1 .72.1m，最大重量110t。在节段现场拼装施工过程中，主线节段采用上行式架桥机，部分匝道节段拼装采用下行式架桥机。架桥机采用VSL1800t拼装式架桥机。沪闵高架的架桥机施工方案大幅度减少了施工对桥下道路交通的影响，产生了
8、良好的社会和经济效益。（2）移动模架施工：移动模架作为一种新的施工工法由 20 世纪 70 年代挪威 NRS公司首先设计使用，至今该工法已在挪威以及世界各地的各种桥梁上成功应用，在我国较早运用于厦门海沧大桥，随后南京长江二桥、武汉军山大桥均成功地运用过该工法施工。移动模架是以移动式析架或者梁体为主要支承结构的整体模板支架，可一次完成一跨梁体混凝土的浇筑，适用于跨度不大（一般跨度小于50m为宜）的连续多跨简支梁或连续梁桥的施工。南京长江第二大桥（南汉桥）南、北引桥采用移动模架施工取得成功。3海上长桥的成套施工技术海上长桥成套施工技术从无到有：在海上建设大桥曾经是建桥人的梦想。进人新世纪，上海东海
9、大桥、杭州湾大桥等跨海大桥相继开工。2005 年，全长 32km 的东海大桥仅用 3年就通车使用，创造了世界建桥史上的又一个奇迹。我国海上长桥建设克服了作业环境恶劣，受风、雾、寒潮、潮汐及海流影响大，可作业天数少、要求一次性设备投人大等困难，积累了丰富的经验，形成了海上长桥成套施工技术。（1）东海大桥：东海大桥北起上海南汇区的芦潮港，跨越杭州湾的北部海域至浙江省小洋山上海深水港一期工程，总长约32 km 。全线可分为约 2 .3 km 的陆上段、海堤至大乌龟岛之间约 25.5 km的海上段、大乌龟至小洋山岛之间约 3.5 km的港桥连接段。大桥按双向六车道加紧急停车带的高速公路标准设计，桥宽
10、31.5m，设计车速 80 km/ h，设计荷载汽车超 20 级，挂车120 并按集装箱重车密排进行校验。东海大桥主通航孔为跨径组合 73m + 132m + 420m + 132m + 73m的叠合梁斜拉桥，基础施工是主通航孔施工的关键问题。主通航孔位于海上流速大、水深、浪高区域，为了给桩基和以后主塔及桥面零号段的施工创造一个小范围的稳定施工区域，给承台套箱围堰的定位创造一个安全的可靠系统，在海上施工过程中给各作业船提供一个靠舷平台，这个平台既要能抵抗台风季节的风力、波浪力等各种自然灾害的袭击，又能在容易架设的同时，施工完毕后能方便地拆除。主通航孔斜拉桥为双塔单索面叠合梁斜拉桥，每个主塔下有
11、38 根长 110m 、直径 2 500 mm的钢筋混凝土钻孔灌注桩。为了给钻孔灌注桩提供一个稳定安全的工作面，并给承台混凝土施工提供一个在海上环境下能干法施工，开发了整体钢结构承台导管套箱施工技术。（2）杭州湾大桥：杭州湾跨海大桥起自嘉兴市郑家埭，跨越杭州湾海域后止于慈溪市水路湾，全长36km，其中大桥长35.67km。大桥工程包括北引线、北引桥、北航道桥、中引桥、南航道桥、海中平台、南引桥和南引线及交通工程等沿线设施。北航道桥为跨度70 m+160 m+448 m+160 m+70 m钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥，南航道桥为跨度100 m+160 m+318mA型单塔双索面钢箱梁斜拉桥。中
12、引桥和南引桥除少数高墩外，均采用整体预制墩桥。预制桥墩高7.517.4 m，重量240440 t。重量300 t以下桥墩采用驳船运输和吊重500 t浮吊吊装，300t以上桥墩采用吊重1 000t固定式扒杆浮吊直接吊运安装（图5）。海上引桥上部结构全部采用跨度70m先简支后连续的预应力混凝土箱梁。梁总重2200 t，采用运架一体船运输和架设。杭州湾跨海大桥按双向六车道高速公路设计，设计时速100km/h，设计使用年限100年，总投资约118亿元。杭州湾跨海大桥是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥，主体工程于2003年开工，2008年建成通车。4大型桥梁基础的施工技术大型桥梁基础施工技术不断创新
13、。大型桥梁基础的施工技术可分为大型群桩基础施工技术、大型冻结基础施工技术以及大型沉井基础施工技术等。以江阴长江大桥为代表的沉井基础施工、润扬大桥为代表的大型排桩冻结法施工、苏通桥基础为代表的大型群桩基础施工，都是我国在大型桥梁基础施工方面取得的创新成果。（1）大型群桩基础施工：桩基础是最为常用的桥梁基础形式，随着建桥技术的发展，目前我国已经掌握超大规模群桩基础施工技术，以苏通桥基础为代表的大型群桩基础工程已经成功实施。苏通长江大桥主5号墩为大桥南主塔墩，基础采用钻孔桩群桩基础，桩基为131根D2.82. 5 m钻孔桩（护筒内径2.8 m），梅花形布置，按照摩擦桩设计，桩长 114m。由于需要承
14、受较大的水平力，考虑护筒与桩基共同受力，承台为哑铃形，在每个塔柱下承台为51.35m48.1 m，其厚度由边缘的5m变化到最厚处的13.324m，顶部与塔柱的接触面垂直于索塔塔柱的中心线，两承台之间采用12. 65 m28.1m系梁相连，系梁的厚度 6m ，承台设有 4根备用桩位。苏通桥群桩基础施工克服了桥位地区气象条件差、水文条件复杂、基岩埋藏深及通航标准高等特点，通过4 个月的艰苦奋战，大桥主 5 号墩的 131 根钻孔桩全部完成。（2）大型地下连续墙及冻结基础施工：在江阴长江大桥经验的基础上建造润扬长江大桥，应该说上部结构的难度不大，主要的挑战来自基础工程。50m 深的北锚碇采用嵌岩的地
15、下连续墙（图6）。虽然地下连续墙施工在建筑工地是成熟的技术，但对于平面尺寸为 69m50m的巨大桥梁基础仍是一个挑战性的任务。运用信息化的施工方式，对连续墙体和周围土体的各种信息进行实时的监控和正反演分析，保证了基础施工的快速和安全。润扬大桥中使用的大型排桩冻结法施工，是近年来我国在大型桥梁基础施工方面取得的又一项创新成果。图 6润扬长江大桥北锚达碇（3）大型沉井基础：沉井基础是最为常用的大型基础形式，近十年间，我国沉井施工技术又得到了长足的发展。枝城长江大桥、九江长江大桥、江阴长江大桥等大桥工程中，均采用了沉井基础形式。江阴大桥北锚旋采用了空气幕沉井，沉井长69m、宽51m、高 58m，是当
16、时世界上最大的沉井。沉井平面分 36 个隔仓，竖向自下而上共 11节，第 1 节为钢沉井，高 8m；第 211 节，每节竖向高度5m，系钢筋混凝土沉井。由于北锚碇沉井基础尺寸很大，又要求施工中不对土体有过大的扰动，更为保证施工中沉井本身的刚度，当第2 节沉井浇筑达强度后，才同第 1节沉井一起开始下沉。施工中，为了平衡下沉时各仓水位，每节沉井隔墙中有连通孔道；为控制下沉，在井壁内设有探测管和高压射水管；为穿过亚黏土层，井壁外设置了空气幕；为了了解沉井在整个下沉中井壁摩擦力、侧压力、基地反力和混凝土应力等相应数据，在沉井上布设有侧面摩擦阻力计、侧压力计、刃口反力计、应变计等。5桥梁施工监控与集成管
17、理技术基于 IT 技术、GPS 和 GIS 技术的桥梁施工监控与集成管理技术也得到了迅速发展。（1）施工监控技术：近些年来我国桥梁施工监控技术迅速发展并日益规范，为大跨径桥梁的顺利建成提供了保证。以同济大学为代表的院校在积极配合实际工程开展桥梁施工控制的同时，积极在相关理论上开展研究工作，逐渐形成了比较系统的桥梁施工控制理论及其实务体系。在关键的参数识别问题方面提出新方法等，并在工程中得到应用。近年来，研究的重点逐渐转移到控制手段的自动化以及施工控制系统集成方面，一些半自动化的施工控制系统相继出现，一些专门服务于桥梁施工控制工作的程序也逐渐投人使用，我国桥梁施工控制水平在迅速提高。（2）施工过
18、程的集成管理：近些年，随着网络技术的飞速发展和计算机应用的普及，大型桥梁工程中实行施工全过程的集成跟踪管理方面有了显著的进步。在对施工过程集成管理应用研究前期，研究主要集中在引进国外先进的软件和成套管理方法上，但不久就发现，由于管理体系上的差异，国外项目管理软件在国内使用并不成功。在此基础上，国内一批软件公司进行了大胆的尝试，海德、同望等公司相继推出了充分考虑路桥工程特点、集成化程度比较高的项目管理软件，并在国内一些高速公路工程中得以应用，取得了较好的效果。近年来，将指挥部、施工现场的办公集成系统也逐渐集成进人项目管理系统。部分工程，如上海中环线、苏通大桥、东海大桥等还尝试利用Internet
19、建立了项目门户网站，利用权限管理的方法，将面向公众的信息发布与项目信息管理集成起来，建立了公众与工程项目的沟通渠道，也提升了大型工程项目信息沟通的效率。（三）桥梁工程防灾和减灾技术的改进1桥梁的杭震理论与减灾技术近十余年来，地球上发生的多次地震对桥梁抗震设计理论产生了巨大的影响，我国在桥梁抗震设计理论和减震隔震理论方面也进行了大量研究，取得了很大进展。这些进展主要表现在以下几方面：（1）大跨度桥梁抗震设计理论和设防标准。（2）梁式桥和高架桥抗震设计理论。（3）桥梁抗震规范的编写和修订。（4）桥梁减震、隔震。（5）抗震试验研究能力。2桥梁的杭风设计理论及风振控制取得令人瞩目的成果：（1）三维桥梁
20、颤振分析的全模态方法。（2）非线性空气静力稳定分析的理论研究。（3）二维颤振驱动机理分析及系统研究。（4）桥梁风振的概率性评价和可靠性分析。（5）数值风洞及其在桥梁抗风研究中的应用。（6）桥梁风振控制方法。（7）桥梁主梁断面的颤振导数和气动导纳的识别方法。（8）斜拉索风雨激振机理及其制振方法。二、未来桥梁技木发展趋势与展望（一）国外发展现状桥梁的跨度从 19 世纪初的不足 200m 到 20 世纪末已逼近 2000m，特别是计算机的问世标志着桥梁工程进人了发展更为迅猛的现代时期。在 20 世纪 60年代，世界各国进人了大, 兴土木的高潮期。高速公路网建设和,城市化进程大大推动了现代桥梁工程的发
21、展，预应力的广泛应用和斜拉桥的复兴成为第二次世界大战后桥梁工程两项最主要的成就。计算机的不断进步和有限元法的创立使数值方法逐渐代替了解析和半解析法，并促使桥梁结构分析向精细化方向前进。两种传统材料钢和混凝土的进步、复合材料的应用以及使用多种材料的组合结构的发展，更为创新结构的不断涌现开拓了广阔的前景。各种新工法，如挂篮现浇、移动托架和移动造桥机的预制节段拼装工法以及顶推施工技术等，都是20 世纪 60 年代由发达国家创造的。在 20 世纪的最后 10 年中，国外建造了几座破纪录的大桥，充分体现了桥梁发展中的技术创新：1995年，法国诺曼底斜拉桥的混合桥面、超长悬臂施工控制、新型平行钢绞线拉索及
22、其防雨振的螺旋线表面处理和阻尼器等；1998年，丹麦大海带桥西桥 110m 箱梁的整体化施工，预制件的最大重量达 6 500t，以及为保证耐久性，在混凝土箱梁的配筋中预埋 450 个锈蚀传感器，东桥 1 624m悬索桥桥塔和锚碇的新颖艺术处理、桥面箱梁内部的除湿系统以及防船撞系统的研究等； 1998 年，主跨1 991m 的日本明石海峡大桥首次采用 180 MPa级超高强钢丝，使主缆直径缩小并简化了连接构造，首创的悬索桥主缆除湿系统、水深达 50m的预制混凝土沉井基础以及在钢桥塔中设置了多层减震阻尼器以抵抗桥位处的强烈地震作用等； 1999年，主跨 890m的日本多多罗斜拉桥采用平行钢丝、热挤
23、防腐索套外的凹点表面处理以防止雨振、超长悬臂拼装的施工控制技术等；2000年，丹麦和瑞典联合建设的长达16 km 的欧勒松海峡桥采用高度整体的预制吊装，140m 跨度公铁两用钢桁架梁，重 8 700t一次吊运安装就位以及严格的质量管理体系等。以上五座桥梁被公认为是代表 20 世纪最高水平的杰作。进人 21 世纪后国外又建造了几座具有创意的大桥： 2003 年，希腊 Rion-Antirion桥为了避免强大的地震力作用，采用五跨连续的全漂浮斜拉桥体系，并且将圆形桥墩放在可相对滑动的“加筋土隔震基础”上，并在墩梁之间设置5 个固定阻尼器，当发生大地震时容许中间阻尼器破坏并消能； 2004 年，法国
24、 Millau高架桥成为第一座采用顶推法施工的跨谷斜拉桥，同时为减少风荷载，桥面采用流线形带风嘴的断面，并设置3m 高的风障以改善桥面行车环境；待建的美国旧金山新海湾大桥采用相近的两根 RC塔柱和钢剪力键形成独塔结构，比传统的门式塔具有更好的抗震性能。在不断创新的同时，国外桥梁在规范更新、新材料与组合材料应用，结构优化等方面都有新的成果。（二）中国存在的不足虽然我国桥梁建设取得了很大的成绩，但同时也存在一些亟待解决的问题。首先，设计创新问题。多数设计存在缺乏创新、经济指标差以及设计不合理等问题，缺少采用新结构、新材料和新工艺的激励机制和以创新为主的评价标准；设计单位要做从可行性研究直至施工图的
25、全套工作，不利于设计创新；在设计文件日益增厚的同时，对设计理念的陈述却很简略，缺少说服力；施工单位不做施工图，难以发挥其经验和设备的优势，也不利于施工技术的创新；工程指挥部包揽一切，评奖争名，挫伤了设计和施工技术人员的积极性。第二，工程质量问题。与国外一座大桥动辄几十年的前期准备和研究相比，国内的桥梁设计周期和施工工期显得过短，由此常常带来遗憾，甚至留下隐患。近年来在桥梁建设中出现了几次重大的事故，甚至导致桥梁的坍塌。目前业主包工不包料甚至租赁设备造成层层分包的做法、材料市场存在假冒伪劣问题、施工监理和质监制度不完善等情况，大大损害了桥梁质量和使用的耐久性。有人预言中国桥梁的维修高潮会提前到来
26、，这将是桥梁建设中极大的浪费。第三，桥梁的美学问题。目前中国桥梁发展的规模和速度令世界称奇，但与此同时，匆忙建成的大桥是否给人以美感值得反思。中国桥梁对美学重视不够，给人以笨拙、呆板、粗糙的印象。人们对环境和景观的要求日益提高，这就要求桥梁工程师要提高艺术素养，和建筑师合作，重视美学设计。第四，设计规范的更新问题。长期以来，在桥梁设计工作中，特别是一些大型桥梁工程中，国内规范一直存在广度和深度不足的问题，设计人员不得不借鉴国外规范来解决实际问题，因此，必须加大制订桥梁规范的投入。第五，一线施工人员技能培训问题。长期以来，工作在一线的施工人员以民工为主，工作技能不能满足实际工作需要，并由此带来施
27、工质量隐患。第六，主动参与国外大桥建设的积极性不够。今后要加强参与国际大桥设计竞赛和施工竞标，在和外国同行的竞争中确立中国桥梁的国际地位。（三）未来桥梁技术发展趋势（1）在设计理论方面，借助计算机和非线性数值方法的不断进步，使力学模型日益精细化，仿真度提高，可以在设计阶段逼真地描述大桥在地震、强风、海浪等恶劣自然条件下施工和运营的全过程，为决策提供动态的虚拟现实图像。（2）大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展，引发了对各种杂交组合体系、协作体系以及三向组合结构和混合结构等创新结构体系的研究，以充分发挥不同材料和体系各自的优点，并最终获得高经济指标、可靠的结构连接以及安全方便的施工工艺。（3）
28、桥梁设计、施工规范、标准的更新。近年来桥梁建设中出现了一些工程质量事故，对我国桥梁规范的适用范围提出了疑问。普遍的看法是目前的规范用于跨度小于200m的中小跨度桥梁还是合理的，是有试验依据的，但不适应近年来跨度迅速增大的桥梁工程，需要专门针对大跨度桥梁推出专门的规范。因此，应当加快中国桥梁规范的更新和修改周期，拨出专款进行专题研究，改变我国桥梁规范滞后于技术发展的被动局面。（4）轻质高性能、耐久材料的研制和应用。新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点，玻璃纤维和碳纤维增强塑料从最初作为加固补强材料向最终替代传统的钢材和混凝土两种基本建筑材料方向发展，从而引发桥梁工程材料的革命性转变。在这一过程中
29、，高性能轻骨料混凝土、超强度钢材和预应力钢材及其防腐工艺的进步也不会停止。（5）重视桥梁美学及环境保护。桥梁是人类最杰出的建筑之一，著名的大桥都是一件件宝贵的空间艺术品，成为陆地、江河、海洋和天空的景观，成为城市的标志性建筑。21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型，重视桥梁美学和景观设计，重视环境保护，达到人文景观同环境景观的完美结合。（6）桥梁的健康监测和旧桥加固。随着桥梁的长大化、轻柔化和行车速度的提高，大跨度桥梁在运营阶段可能出现结构振动过大以及构件的疲劳、应力过大、老化失效、开裂等问题，并由此危及桥梁的正常使用和安全。这就需要建立完善的健康监测系统，对容易发生损伤的部位及时作出诊断和警报，对桥梁结构的健康状况进行评定，并向养护部门提供维修或加固的决策，以保证桥梁的使用寿命；同时，我国在经历了二十几年交通事业的迅速发展时期之后，既有桥梁存在的荷载等级不足、年久失修等问题逐渐显现，旧桥的检测和加固的重要性也日益提高。通过正确评估旧桥的现有承载能力，以及研究发展旧桥的加固方法，可以延长桥梁结构的使用寿命，更好地保障交通的畅通，获得更大的经济效益。（7）大型深水基础工程。目前世界桥梁基础尚未超过 100m 深海基础工程，下一步需进行100300m 深海基础的实践。（8）大型工厂化预
