湖南桥梁技术发展的回顾与展望
2015-03-26
桥梁是随着经济发展带来的交通需要和经济与科学技术的可能而发展的[1]。二十世纪世界桥梁技术发展突飞猛进，百花齐放，形成了完整的设计施工理论体系。我国桥梁技术紧跟世界桥梁技术发展的潮流，逐步形成了完备的设计理论、设计方法，施工技术和科研体系；建成了近百万座桥梁工程，其中还包括大量令世人瞩目的具有世界第一的桥梁工程。特别是从上个世纪八十年代至今，伴随着国家经济的跨跃式发展，我国路桥建设正在以前所未有的高速度和高质量向前发展。湖南路桥建设者紧紧抓住了这一机遇，与时俱进，努力开拓，不断创新，在各个不同时期建成了大量颇具特色的桥梁工程，推动了我国桥梁设计、施工、科研及监控的技术进步，在拱式体系、梁式体系、悬吊体系等各种桥型方面均取得了骄人的成就，提升了我国桥梁建设的技术水平，为我国跻身世界桥梁建设先进行列作出了重要贡献。
1. 拱式体系桥梁
拱桥是最古老也是我国最常用的一种桥梁形式，其式样之多，数量之大，为各种桥梁之冠。湖南地处我国中部，多为山岭重丘区或平原微丘区，尤其适合拱桥的修建。二十世纪中页以来，湖南修建了大量的拱桥，包括石拱桥、双曲拱桥、钢筋砼肋拱桥、箱拱、桁架拱、刚架拱，还有钢管砼拱桥等各种桥型，在拱桥的架设技术、设计理论等方面取得了令人瞩目的成就。
1.1 石拱桥
1959年由交通部攻关组和湖南省公路部门合作，在湘西北石门至清官渡公路上建成了单孔跨径60米的黄虎港桥，使雄居世界石拱桥跨径榜首1300多年的赵州桥，终于退居次席，并且在石拱桥的设计和施工工艺上积累了宝贵的经验［2］。石拱桥主要采用粗料石和块石，施工方法一般为满布式木拱架上砌筑，深水河床上则采用先吊装夹板拱架，再在其上砌筑拱圈。上世纪六十年代后期，中小跨径的石拱桥则大量采用小石子砼砌片石构成。石拱桥由于能就地取材、施工简便成为国家经济困难时期桥梁的重要桥型结构，湖南在这一时期相继建造了多座石拱桥。
石拱桥建设的最高成就首推位于湖南省凤凰县沱江源头乌巢河峡谷上的乌巢河大桥（见图1）。设计者因地制宜，就地取材，综合应用和发 图1 乌巢河大桥
展了中国近20多年来建设石拱桥的经验，建成桥宽8m、主跨120m，全长241m的双肋石拱桥。 其拱上建筑布置为9孔13m的腹拱，主拱圈由两条分离式矩形石肋和8根钢筋混凝土横系梁组成，采用20MPa的小石子混凝土砌块石；肋宽2.5m，高1.6m。拱轴线为m=1.543腹悬链线，拱矢度1/5，拱肋为等高变宽度。该桥横向稳定视拱肋为桁架组合压杆进行计算，从而结构轻巧。该桥于1990年建成通车，是当时世界最大跨径的石拱桥。
1.2 双曲拱桥
双曲拱桥是上世纪六十年代江苏省无锡桥梁建设者首创的一种桥型，它结构简单、化整为零，能预制拼装、施工速度快。交通部1965年在我省轻台坦拱桥梁经验交流会议上推广这种桥型，随后在全省掀起了推广应用的高潮，并于1967年在中华民族始祖的灵寝之地炎陵县建成了主跨108.45m，当时国内最大孔径的双曲拱桥红星大桥。其特点为桥高65m，拱肋采用6次抛物线支架现浇施工，拱上构造为向日葵式跨径24.50m的三铰双曲拱。大桥的顺利建成为我省大跨径双曲拱的设计、施工取得了经验。
我省最大跨径的双曲拱桥为1974年建成通车的主跨116m，墩高达86m的湘西古丈罗依溪大桥。该桥最关键的技术问题是：（1）限于当时的吊装能力，要解决在满足裸肋吊装、合拢过程中纵、横向稳定安全的前提下，减少拱肋自重的问题，最后决定采用薄壁槽形钢筋砼拱肋（合拢后填满砼），并经模型试验取得成功；（2）百米以上跨径大跨径双曲拱，拱肋五段吊装合拢工艺。大桥的建成为我省形成了一套较为完善的缆索吊装五段合拢工艺。
长沙湘江大桥（见图2）可以说是双曲拱桥的经典之作。该桥全长1532m，跨江部分正桥长1156m，荷载标准为汽车－20；挂车－100，桥宽20m，上部构造为钢筋混凝土空腹式双曲拱，跨径组合8x76m+9x50m ，引桥上部结构也是双曲拱，并从8号墩南侧成78度角建一座282m支桥连接橘子洲，于1972年建成通车。全桥仅用一年就建 图2 长沙湘江大桥
成通车，如此快的建设速度，即使今天仍然让人吃惊。该桥对桥梁技术发展的主要贡献在于完善了双曲拱桥计算分析理论，发展并成熟了无支架缆索吊装工艺。该桥的建成，将我国双曲拱桥的建造技术推到近乎完美的高度。“双曲拱桥温度应力的设计方法”，“双曲拱桥连拱简化计算方法”，“双跨连续缆索无支架吊装” 等三项成果获1978年湖南省首届科学大会奖。 1978年中国邮票总公司为此专门发行了T31邮票小型张。1980年获第一届国家优秀工程设计金质奖。
1.3 钢筋砼肋拱桥
1961年建成的湘潭湘江大桥为8x60m钢筋砼肋拱桥，全长605.22m，它是我省湘江上第一座公路大桥，也是当时全国具有代表性的桥梁。解决的关键技术问题是采用带钢筋砼刃脚的木浮运沉井施工深水基础（枯水期最大水深达8.50m）；通航孔采用浮船鹰架上拼装三铰钢拱架，拱架就位后，再在其上安装预制拱肋块件。该桥的设计、施工达到当时国内先进水平，并带动了拱桥向轻型化发展。
1.4 钢筋砼箱形拱桥
随着交通的发展和桥梁跨度的不断推进，70年代桥梁建设者在石拱桥、钢筋混凝土肋拱桥的基础上，开发了结构整体性强、截面抗弯能力大、吊装稳定性更好、预制装配化程度更高的钢筋砼箱型拱桥。
我省第一座钢筋砼箱形拱桥为1977年建成的主跨4x70m金竹山资水大桥，随后修建了主跨为5x76m的张公庙澧水大桥，主跨为5x70m石门澧水大桥等，其中规模最大的箱形拱桥是1992年建成的主跨为8x96m广西平南西江大桥。
受钢筋砼肋拱桥的启发，1991年建成的主跨为3x80m的冷水江资水大桥是我省首座钢筋砼箱形肋拱桥。具有代表性的是1993年建成的泸溪沅水大桥，为3x100m钢筋砼箱形肋拱桥。它结构轻巧，用料省，用三段吊装完成100m跨径箱形拱肋的架设，并为岩溶发育地质内复杂基础工程的处理积累了成功的经验。1989年建成的主跨为133m五强溪沅水大桥是我省最大的箱形拱桥。该桥的突出特点是在国内首次采用斜拉扣挂方法配合缆索吊装施工安装贝雷钢拱架，再在带斜拉索的贝雷钢拱架上安装箱拱预制块。
1.5 钢管砼拱桥
钢管砼拱桥是广大桥梁工作者对拱桥轻型化、现代化的大量探索之后，找到的一种新型拱桥结构。钢管砼将钢材和混凝土有机的结合在一起。在受力方面，一方面借助内填混凝土提高钢管壁耐侧压稳定性，另一方面，通过钢管对混凝土的紧箍力作用提高核心混凝土的承载力，因此两种材料优势互补，材料得到充分的利用。在施工方面，空钢管架设吊装重量轻，工厂化程度高，又可作为施工支架和内填混凝土的模板，施工用钢量省，而且工厂化、工业化水平高，加快了施工的速度。由于在材料性能和施工方法上的优越性，将其应用于以受压为主的拱桥之中十分合理，它对于桥梁结构节约材料、减轻自重、提高跨越能力、方便施工、缩短工期有着积极的意义。
正由于钢管砼拱桥具有自架设的施工优势及钢—砼共同受力的性能优势，这种桥型日益显示出其强大的生命力。我省自上世纪80年代以来，陆续修建了多座钢管砼拱桥，包括主跨2x80m的资兴鲤鱼江大桥、主跨3x88m的邵阳西湖大桥、主跨3x92m的衡南湘江大桥、主跨2x100m的桃源沅水大桥、主跨108m的益阳三桥、主跨162m的黑石铺湘江大桥和主跨368m的益阳茅草街大桥，资兴鲤鱼江大桥为我省第一座钢管砼拱桥。值得一提是1999年建成的邵阳西湖大桥，主跨为3x88m连续钢管砼下承式系杆拱，该桥在国内首次采用预应力混凝土结构作为连续刚性系杆，采用顶推工艺施工建造钢管砼拱桥。目前我省已建成的最大跨径钢管砼拱桥为主跨200m的王村酉水大桥。
益阳茅草街大桥是目前正在施工的世界最大跨径的飞鸟式钢管砼系杆拱桥（见图3）。主跨采用80m+368m+80m三跨连续自锚中承式钢管砼系杆拱桥，主桥长528m。边跨、主跨拱脚均固结于拱座，边跨曲梁与边墩之间设置轴向活动支座，在梁边跨端部之间设置钢绞线系杆，通过边拱拱肋平衡所产生的水平推力。全桥桥面宽度为16.0m。主拱拱肋采用悬链线无铰拱，计算跨径356.00m，计算矢高71.20m，矢跨比1/5，拱轴系数m=1.543。该桥主桥 图3 益阳茅草街大桥
于2002年7月开工，预计2005年6月完工。
钢管混凝土拱桥已在我国走过了20多年的发展历史，无论是其应用规模，还是跨径增长的速度都是惊人的，然而钢管混凝土拱桥设计计算理论还有诸多问题有待进一步深入研究。依托该桥我们正进行交通部西部交通建设科研课题“钢管砼拱桥设计、施工及养护关键技术研究”，针对钢管砼拱桥这一新型结构的本构关系、收缩徐变、设计方法、设计理论、构造准则、控制技术以及养护和维修、健康诊断监测等展开全面的试验和理论研究，旨在形成钢管砼拱桥设计、施工与养护成套技术，为钢管砼拱桥设计规范与施工规范的制定寻找理论与实践依据。
1.6 其它
刚架拱桥的杆件数量少，自重轻，用料省，对地基承载力要求比其它类型拱桥低，采用有支架吊装施工较方便。我省因地形、水文、地质条件修建不多。具有代表性的是1979年建成的双峰溪口大桥为3x40m轻型刚架桥，采用缆索吊装施工，此外尚有1988年竣工的辰溪辰水大桥（5x50m）和1992年竣工的衡南泉溪大桥（5x50m）等。
1983年竣工的洞口洪溪大桥为1x40m刚架拱桥，采用有平衡转体施工。是国内首次把转体施工方法成功应用于轻型刚架拱，1986年竣工的资兴游垅桥为1x60m拱桥，是我省唯一的一座采用无平衡重施工的双曲拱桥，亦具特色。
2003年竣工的长沙浏阳河黄柏大桥，主跨为2x60m异形（下承式系杆）拱，拱轴线为斜置的对称轴平行于斜吊杆的抛物线。这种桥型别致，景观奇异。
2. 梁式体系桥梁
梁桥是以承重构件受弯为主的桥梁，按结构受力可分为简支梁、悬臂梁、连续梁、T型刚构和连续刚构，按截面型式可分为T梁、箱梁、桁架梁等。梁式体系桥梁在我国已形成了完善的设计方法和施工工艺。除特大跨径桥梁外，一般梁桥是设计时优先考虑的结构体系。从上世纪八十年代至今，湖南一共修建了几十座梁式体系的大跨径桥梁，其中大部分均是连续梁和连续刚构。
2.1 顶推连续梁
顶推连续梁桥的特点是施工设备占用场地少，预制箱梁节段质量易控制，施工时不影响桥下通航或通车。我省最有影响的是望城沩江桥（见图4），为国内首创柔性墩多点顶推施工的预应力混凝土连续梁桥。该桥全长240m，桥宽10m，上部结构为4x38m+2x38m两联等高度连续梁，主梁采用单箱双室，梁高2.5m。下部构造采用φ1.5m双柱式柔性墩，钻孔灌注桩基础；全部采用橡胶活动支座。连续梁采用柔性墩多点顶推法架设其特点是：（1）顶推梁体时利用水平千斤顶作用于桥墩（台）顶的反力平衡梁体前进时对桥墩（台）顶的摩阻力；（2）传力为多点、同步；（3）对各千斤顶进行“集中控制，分级调压”。该桥于1980年12月建成，1980年在全国第一届优秀工程设计 图4 望城沩江桥
评选中获得了国家优秀设计表扬奖。该桥的建成，推动了桥梁顶推施工技术的发展，结束了单点顶推的历史，形成了多点顶推法设计施工的成熟技术，在后续的多座桥梁中广泛采用，并促使顶推跨径不断刷新。我省至今共设计施工了二十多座顶推连续梁。
1996年我省采用顶推施工法设计和施工了一座斜拉桥（衡山湘江大桥），1999年又采用顶推技术设计和施工了一座钢管砼拱桥（邵阳西湖大桥），正在设计的广东佛山平胜大跨径自锚式悬索桥采用顶推法完成加劲梁的架设，使顶推技术成为了湖南桥梁设计施工的一大特色。
2.2预应力混凝土悬浇连续梁
上世纪八十年代后期，预应力技术从单向发展到双向、三向，并采用大吨位预应力体系，推动了梁桥向大跨径迅速发展。
2.2.1常德沅水大桥
常德沅水大桥（见图5）位于湖南省常德市，于1986年10月建成通车，是我省第一座具有现代水平的大跨径预应力砼桥梁，同时也是当时国内最大跨径的预应力砼连续梁。该桥全长1407.86m，主桥为84m+3x120m+84m预应力混凝土连续梁桥，桥面宽19.5m，采用宽翼缘单箱单室横截面，翼缘悬出长度4.3m。三向预应力配筋，纵向采用大吨位的XM锚具；上部结构箱梁采用悬臂浇筑法施工。主桥墩采用双臂钢围堰施工，施工水深达18m。该桥的重要意义在 图5 常德沅水大桥
于在国内首次试用并完善了大吨位预应力体系和夹片锚具（XM锚）以及轻型悬吊式挂篮，使预应力砼结构向大跨度发展成为现实；在国内首次采用了17.60m宽的单箱单室构造，使悬浇梁段突破2000kN；双壁钢围堰分节整体拼装和回收技术的形成，促进了桥梁深水基础施工技术的完善。该桥于1988年荣获第三届国家优秀工程设计金质奖。
2.2.2 益阳白沙大桥
益阳白沙大桥是省道1831线跨越沅江白沙河的一座特大型桥梁，大桥总长1577.04m，主桥由11x50m预应力砼顶推梁和90m+150m+90m三孔预应力砼悬浇梁组成，2001年建成通车。 该桥为目前我省最大跨径的预应力砼连续梁桥。由于该桥处于洞庭湖区，在深达100m的范围内均未找到可以作为持力层的岩石地基，因此，设计采用了长达70m的钻孔灌注摩擦桩，创造了我省桩基长度之最，同时也开发了软土地基上超长桩基设计施工成套技术，对湖区其他桥梁的建设有着重要的参考意义。另外，该桥为节省工程造价，加快施工进度，开发了国内最先进的新型斜拉式悬浇挂篮，其自重与悬浇重量比达到了0.2：1。
2.3 连续刚构桥
由于湖南境内山区及水库较多，连续刚构桥型为这些区域理想的跨越方式。如1989年建成通车的主跨135m的津市澧水大桥、1991年建成的主跨140m的沅陵沅水大桥（见图6）和1994年建成的主跨155m的冷水滩潇湘大桥均为代表之作。
沅陵沅水大桥位于湖南省沅陵县，跨越沅水。桥址处于五强溪水电站库容区内。大桥全长767.3m，桥宽16m，主桥采用85m+140m+85m+42m不对称预应力混凝土连续－刚构桥。最高桥墩达52.4m，为双肢薄壁柔性墩，双肢中距6.8m，引桥为9孔42m预应力混凝土连续梁。该桥主要特点：库区桥梁，桥高水深，为避免现浇施工边跨搭设高支架，选用不对称分孔，并用顶推法施工边段，高空合拢；主桥纵向预应力首次采用3000kN 级以上XM式锚具和横向无粘结预应力 图6 沅陵沅水大桥
设计；用小吨位千斤顶张拉大吨位钢索；引桥及边段多点顶推选用新型盆式橡胶支座，施工时的滑道与永久支座合一；顶推施工中改进水平千斤顶装置，并用微机控制顶推全过程；基础采用φ3.5m大直径嵌岩钻孔桩。该桥于1991年建成，荣获1993年省优秀设计一等奖，省科技成果二等奖。
2.4 刚构—连续组合体系
现代公路建设对运营的舒适性提出了很高的要求，因此在设计中尽量加大连续长度、减少伸缩缝，使行车更加平顺成为工程师所追从的设计目标。对具有一定高度的大跨径长桥采用刚构－连续组合体系能使联长很大的桥梁上部结构受力合理，节省大吨位支座，减少体系转换，节省投资。
常张高速公路沅水特大桥主孔连续长度为869.2m。采用74.6m+6x120m+74.6m八孔一联预应力混凝土刚构—连续组合体系，其中第一、二、三、六、七、八跨采用连续梁，第四、五跨采用刚构，该桥目前为省内连续长度最长的桥梁。在建的还有主跨5x100m全长1878m的临资口湘江大桥。
3.斜拉桥
世界第一座现代斜拉桥是1955年在瑞典建成的stromsund桥，跨径为75m+183m+75m，采用了钢砼组合结构。我国1977年在四川云阳修建了跨径76m的第一座实验性斜拉桥－汤溪河桥。现代斜拉桥仅仅发展了五十年，其跨径已超过了800m，正在向1000m跨越,这是梁桥和拱桥难以企及的，是大跨径桥梁方案的有力竞争者。我省从80年代起开始修建斜拉桥，已建成通车的有长沙湘江北大桥（见图8）、岳阳洞庭湖大桥（见图9）、衡山湘江大桥、长永路刘阳河大桥、衡阳湘江三桥、益阳马迹塘二大桥、湘潭三桥等6座，另外在广东九江建成了对我国斜拉桥技术发展有着广泛影响的广东九江大桥（见图7），在建的尚有株洲建宁湘江大桥、长沙洪山庙大桥。由于湖南湘资沅澧四水河道宽度均在300~400m左右，且通航等级均在Ⅲ级以下，故我省斜拉桥跨度均在400m以下，且多采用预应力砼结构。
3.1 广东九江大桥
1988年建成，位于广东省南海县西江上，全长1682m ，主桥由2x160m独塔混凝土斜拉桥与21孔50m连续箱梁组成。该桥有多项建造技术为国内首创，主要包括：（1）采用3m大直径、变截面深水钻孔 图7 广东九江大桥
嵌岩基础，最大桩长70m；（2）采用H形断面、带有水平隔板的塔柱结构；（3）主梁施工采用5000kN级浮吊逐段直接悬臂拼装；（4）拉索采用热挤压聚乙烯防腐套；（5）长达690m的连续箱梁，采用在柔性墩上多点顶推法施工；（6）采用伸缩量达56cm的大位移伸缩缝装置。广东南海九江大桥是亚太地区第一座大跨径独塔双面索预应力混凝土斜拉桥。该桥分别获得广东省、交通部、国家教委科技进步一等奖，以及国家科技进步二等奖。
3.2 长沙湘江北大桥
大桥全长3616.66m。跨越湘江的主桥由双塔单索面预应力混凝土斜拉桥（105m+210m+105m）和两侧分别为9x50m和3x50m的连续梁组成，共长为1025.26m，两岸引桥总长1330.68m。此外，还有长365.7m的匝道以及894.84m的非机动车道桥。
斜拉桥的主梁为三室闭合箱梁，梁高3.4m，箱梁底宽15m，上缘用4.9m长的悬臂挑出，总宽度30.1m；采用全断面悬浇施工。桥塔高53.72m，采用倒Y型独柱结构。扇形单索面布置的拉索采用国产高强钢丝编成，表面用喷涂锌铝合金作内防护，然后热挤PE外 图8 长沙湘江北大桥
防护层。每塔有15对拉索，索距6.2m，最大拉索力接近6000kN。于1990年12月建成通车，当时为国内最大跨径的双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，该桥1993年获得了国家优秀工程设计金质奖。该桥在国内首次实施了系统的斜拉桥施工控制，并按恒载内力平衡法在国内率先实现了一次调索成功的先例；在国内首次采用轻型挂篮实现了主梁箱形断面一次浇筑成型；首次在国内设计和研究了5000kN斜拉索同时也是我国第一座采用国产预应力高强钢丝的桥梁。
3.3岳阳洞庭湖大桥［3］
岳阳洞庭湖大桥位于洞庭湖入长江的城陵矶口，全长5747.82m，为当时我国最长的内河公路桥梁。大桥的建成结束了八百里洞庭五千年无大桥的历史，为湖区建设、抗洪、战备提供了第一条快捷通道。大桥主桥是国内首座预应力砼多塔斜拉桥，采用三塔四跨预应力砼连续主梁漂浮体系空间索，跨度组合为130m+2×310m+130m， 图9 岳阳洞庭湖大桥
大桥于2000年12月通车，2002年荣获第十届国家优秀设计金质奖，2004年被评选为“中国十佳桥梁”。
依托工程进行的“多塔斜拉桥新技术研究”2003年荣获国家科技进步二等奖。该研究通过全桥模型试验、索塔节段模型试验、节段模型风洞试验、斜拉索风雨振动控制试验、施工全程实时监控等一系列的结构试验、理论分析和结构优化，对多塔斜拉桥新型结构体系、斜拉桥振动控制、施工工艺及施工控制技术进行了深入的研究，在洞庭湖区极其复杂的水文、地质条件下率先实现了不设稳定索和辅助墩的三塔PC斜拉桥结构，理论和实践上均取得了重大突破，形成了PC多塔斜拉桥设计与施工成套技术，填补了国内空白，实现了多方面的技术创新：
（1）首次对多塔斜拉桥这一新型结构体系的基本性能进行了系统研究，实现了混凝土斜拉桥由单塔、双塔结构向多塔结构的跨越。针对多塔斜拉桥总体刚度低这一关键技术难题，创造性地提出了跨中压重等一整套提高多塔结构整体刚度的新方法，以取代设置昂贵且景观效果差的超长稳定索和辅助墩的模式，并通过全桥模型试验进行了验证；
（2）斜拉桥合理成桥状态的研究一直是工程界关注的问题，常用的方法有最小弯曲能量法、内力平衡法等，但简单的用某种方法均很难取得较理想的结果。本桥首次提出恒载弯矩可行域的概念，以该可行域作为多塔斜拉桥合理成桥状态的主梁恒载弯矩的控制范围，能快速准确地确定多塔斜拉桥的最优成桥状态；
（3）颤振导数的准确测定，是桥梁抗风研究最重要的前沿课题之一。本桥在国内首次实现了风洞试验测定桥梁颤振导数的强迫振动法，为我国桥梁风洞试验技术作出了创造性的贡献。该项技术开发了可调频调幅的强迫振动装置、专用力传感器系统和实时数据采集与分析软件。测试稳定可靠，重现率达99%以上，速度提高10倍以上。利用该项技术在国际上首次发现了钝体截面的非线性响应，具有很高的学术价值；
（4）在国内首次开展拉索振动的定量观测研究，成功开发和安装了世界上第一个采用现代磁流变控制技术的拉索减振系统。该系统可使每根索都处于最佳减振状态，为拉索减振开辟了一个新的有效途径。经过对该减振系统一系列的试验研究，得到了该系统最佳电压、最优安装高度与支撑方式以及应具有的适当的自由度参数和较良好的景观效应；研究数据表明，磁流变阻尼器可使阻尼比提高3～6倍，加速度响应降低20～30倍。洞庭湖大桥上安装的该减振系统通过了3年多的运行监测，经受了多次大的风雨振考验，效果非常好；
（5）提出了索塔预应力优化布置的概念，通过敏感性研究，得到了不同方案优化布束的数值解答，为今后斜拉桥索塔的优化布束提供了理论依据；
（6）首次采用正装迭代法确定多塔斜拉桥施工控制参数，大大简化了计算过程，提高了效率。同时采用基于人工神经网络（ANN）的施工现场控制技术，及时、快捷、准确的对多塔斜拉桥的变位、索力、应变、温度场等进行有效控制，保证了主梁施工过程安全，提高了控制精度；
（7）开发了适应多塔斜拉桥构造特点的系列施工技术，包括自升式高桩钻孔施工平台、主动撑索塔施工新工艺、新一代前支点挂蓝、无应力多跨同时合拢技术等，其中针对空间索开发的具有空间转动锚座和水平止推装置的新一代前支点挂蓝，能自动地适应拉索空间角度变化、抵抗拉索产生的强大水平分力，设计新颖，构造巧妙，使用方便，具有重大的推广价值。
多塔混凝土斜拉桥的成功实现，推动了我国桥梁建造技术的进步，标志着我国斜拉桥设计建造水平跃上了新的台阶，同时为大江大河上的长大桥梁提供了一种特别经济而美观的新的构造型式，其影响和意义是深远的。
3.4桃江马迹塘桥
马迹塘桥（见图10）位于湖南省桃江县的省道线上，是一座3跨连续的板拉桥，分跨为30.7m+60m+30.7m。
该桥塔柱高仅4.8m，与主梁刚性连接。塔柱截面为0.4mx0.8m，顶端放大以便于布置交叉的索道。拉板呈扇形，每块板中布置5根24φ5的拉索，上端集中于塔顶，下端分散锚于梁底。该桥是一座试 图10 桃江马迹塘桥
验桥，于1985年10月建成通车。
4.悬索桥
中国悬索桥的发展历史古老悠久，公元前250多年四川境内就修建了竹索桥，公元前65年在云南出现了兰津铁索桥，1938年我国第一座近代悬索桥能滩桥在湖南湘西建成，随后几十年我国在悬索桥方面几乎处于停滞状态［4］。进入90年代，主跨452m的广东汕头海湾大桥揭开了我国大跨度现代悬索桥建设的新篇章。但直至本世纪末大跨径现代悬索桥一直是湖南的空白，原因是多方面的，有地域方面的原因也有技术经济方面的原因。
4.1洞口淘金桥
洞口淘金桥（见图11）位于湖南省洞口县距县城15km的淘金村。该桥跨越资水上游古楼河的木鱼塘峡谷，是一座自锚上承式悬带桥。桥长74m，设计跨径70m，矢跨比1/9，桥面宽4.5m。该桥于1989年1月建成通车。
该桥上部结构由端锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。桥面系作为受压构件用来平衡悬带的拉力。施工阶段通过设置临时的隧洞式岩石锚碇，用以锚固两组由48根φ5钢丝组成的主索。在预制悬带槽形底板安装完成后，现浇主柱排架，然后安装T梁和现浇横隔板。在浇注悬带槽内的混凝土后再放松外锚使整个结构形成自锚体系。
4.2佛山平胜大桥 图11 洞口淘金桥
平胜大桥（见图12）是佛山市快速环线跨越平洲水道的特大型复杂结构桥梁。由于桥位特殊的通航条件，无论采用何种桥型方案，都必须是一跨跨越平洲水道，主跨跨径都不应少于350m。该桥定位为城市亮点工程，既要在观念上创新，更要突出时代气息。经过多方案论证后，最终采用了独塔单跨自锚式悬索桥方案。该桥主跨跨径为
350m，将主塔置于河堤外侧，一跨跨越东平水道，主桥长680.20m，主桥的孔跨布置为：6x40m+30m+350m+2x30m，其中350m主跨采用钢加劲梁；边跨和锚跨均采用C50预应力砼 结构。加劲梁横桥向按分离布置，单幅桥面宽26.10米，两幅净间距7.0m，桥梁总宽56m；索塔高142m， 图12 佛山平胜大桥
整体三柱门式塔柱 ；主缆为4索面，主索鞍布置为22+5.5+22m，主缆垂跨比f/L=1/12.5；主缆设计最大张力成桥为65731kN，采用48股127φ5.1的镀锌钢丝；全桥设27对吊索，标准索距为12m。该桥的关键技术:①基于非线性有限位移理论的自锚式悬索桥的基本力学行为和性能；②自锚式悬索桥不同于常规地锚式悬索桥的加劲梁和主缆施工安装方法以及特有的施工控制方法；寻找适应于自锚特征的合理成桥状态；③主缆强大张力在加劲梁上锚固的合理构造形式，以及因此而产生的加劲梁的稳定问题；④适应强大轴向力（应力）和大变位的钢砼结合构造形式和力学行为；⑤适应强大压应力作用于钢加劲梁的合理构造形式以及由此而产生的局部稳定问题；⑥整体式索塔超宽分离式桥面的结构体系的动力性能及由此而产生的风致振动。
该桥对于技术发展的重要意义在于结构型式上有大胆创新，在世界上首次设计采用独塔自锚悬索桥结构，发展和完善了悬索桥的结构形式；针对独塔自锚悬索桥的力学行为和固有特征，就独塔自锚悬索桥新型结构进行有益的探索，形成一套独塔自锚悬索桥的设计理论和设计方法；提出采用顶推法施工悬索桥加劲梁的新工艺。该桥预计2006年建成，将超越主跨300m的日本此花大桥（双塔）和主跨300m的韩国永宗大桥（双塔），成为世界第一大跨径的（独塔）自锚式悬索桥。
4.3湘西矮寨大桥
正在建设的吉首至茶洞高速公路（长沙至重庆通道）穿越湘西武陵山脉；矮寨大桥（见图13）是吉茶高速跨越矮寨镇的跨山谷大桥，桥位处两岸地形陡峭势为绝壁，桥面距谷底深达330m桥位附近是湖南风景名胜德夯，桥梁跨越我国公路史上有名的九曲十八弯盘山公路—矮寨盘山公路，从而在我国公路建设史上形成一道 图13 湘西矮寨大桥
历史与未来发展的风景奇观。
矮寨大桥主跨1580m；索塔高仅60m，置于峡谷两岸山头；两侧锚碇均采用隧道锚，置于433m和66m远处山体。该桥的关键技术主要有：①基于山岭重丘区大跨度桥梁的施工组织；②超大跨度桁式加劲梁的设计；③峡谷地区超大跨度桥梁的风致振动；④隧道与隧道锚重合的结构处理。
5.湖南桥梁技术发展的展望
5.1 高速公路山岭重丘区桥型方案研究
湖南已建高速公路通车里程已近2000km，且大部分处于平原微丘区。在建或规划建设的高速公路均处于山岭重丘区。今后仍应加强适应山岭重丘区的斜、弯、坡及高墩桥型的研究实验，提出既经济合理又易于维护管理的桥型方案。另外，山岭重丘区桥梁的施工组织管理一直是困扰业界的难题，应重点加以研究。
5.2 洞庭湖区软弱地基的适应桥型方案研究
洞庭湖区湖相软弱沉积层一般厚达50m以上，承载力非常低，而湖区由于泄洪的需要，往往需要采用大跨度的桥型方案。这一对矛盾历来是困扰湖区桥梁建设的难题。今后仍应加强适应湖区软基的桥型方案研究，特别应对地基处理技术、基础方案、高强轻质材料的应用及设计计算理论等方面展开有益地探索和相关的试验，以加快湖区桥梁建设的步伐。
5.3 钢—砼组合结构研究
由于我国正处于交通基础设施与市政工程设施建设的高峰，钢—砼组合结构的应用发展迅猛，对于钢—砼组合结构受力性能、施工工艺等方面还处于探讨过程之中，仍有许多课题研究有待进行，更为重要的是我国迄今为止还没有专门的钢—砼组合桥的设计与施工规范，给工程应用带来困难，也制约了钢—砼组合桥的健康发展。
此外，我国的钢管混凝土拱桥修建虽然时间不长，但已有一些桥梁暴露出使用与养护上的一些问题，如悬吊桥面系的整体性较差、吊杆的安全性与养护、钢管拱肋的防腐等，随着时间的推移，其养护问题可能更加突出。因此，钢管混凝土拱桥使用管理与养护方面的研究也应及早开展。
5.4 自锚式悬索桥设计、施工与养护关键技术
自锚式悬索桥结构轻巧，不需大体积的锚碇，适宜于地质条件较差的地区；受地形限制少，可以灵活布置为独塔或双塔。现有的桥型结构在300—800m范围内缺乏除斜拉桥以外的经济桥型结构，自锚式悬索桥有望成为这一跨度区域的理想桥型，同时在我国经济发展的今天，人们对景观的要求愈来愈高，在满足景观需要上自锚式悬索桥将是一种有竞争力的桥型。
自锚式悬索桥由于其结构特点，在体系形成时需架设加劲梁然后安装主缆，从而使其设计理论和施工方法不同于地锚式悬索桥。自锚式悬索桥作为一种新结构尚有诸多问题需要研究：自锚式悬索结构和体系的设计理论；结构的极限承载力特别是加劲梁的稳定问题；技术经济合理的成桥状态和施工控制的调索方法；主缆在加劲梁上的锚固形式和构造研究等等。
5.5 桥梁健康监测和诊断技术研究及应用［5］
大型、重要的桥梁结构服役期长达几十年，甚至上百年，在疲劳、腐蚀与材料老化等不利因素共同作用下，不可避免地产生损伤累积，甚至引发突发事故。虽然一些桥梁事故发生前出现了漏洞、塌陷、开裂等症状，可惜缺乏监测预警系统，无法避免事故的发生。鉴于上述情况，已建成使用的桥梁结构急需采取有效手段监测和评定其安全状况、修复和控制损伤，在不可抗拒因素下预警；新建的桥梁结构应积极考虑增设长期的“健康”监测与损伤控制系统，实时地把握工程结构的全寿命质量与安全状况，确保桥梁结构的安全、适用与耐久性。美国20世纪80年代中后期开始在多座桥梁上布设监测传感器，用以验证设计假定、监视施工质量和服役安全状态；英国20世纪80年代后期开始研制和安装大型桥梁的检测仪器和设备，并调查和比较了多种长期监测系统的方案；我国香港的Lantau Fixed Crosing大桥、青马大桥以及内陆的虎门桥和江阴长江大桥也都在施工期间安装了传感装置，用以监测建成后的服役安全状态。
然而，传统的传感器在抗电磁场干扰、抗腐蚀、抗潮湿等能力上难以适应桥梁结构恶劣的工作环境，由它们组成的长期监测系统在稳定性、耐久性和分布范围上都不能很好地满足工程实际需要。近年发展起来的高性能、大规模分布式智能传感元件，尤其是光纤光栅传感元件为桥梁结构智能监测系统的发展提供了基础。光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐久性好；质量轻、体积小；可以分布式测量、绝对测量、精度高等优点。
为了确保耗资巨大、与国计民生紧密相关的大桥的安全运营，对其进行长期安全监测和状态评估是完全必要的。桥梁结构健康监测和状态评估借助于现代化手段，收集、存储、分析并提供桥梁管理所需的各种信息，提高桥梁维护、管理水平，因而具有明显的社会、经济和技术意义和广阔的应用前景。
5.6 桥梁加固与维护
截至2003年我省现有桥梁13040座，全长452km，其中危桥528座，共长19005m。从我省桥梁普查的统计数据可以看出，目前我省早期修建的大量桥梁均存在情况不一的病害：墩台沉降、混凝土碳化、钢筋锈蚀、结构开裂、桥面破坏、伸缩缝或支座失效、结构渗漏等等。因此，桥梁加固维修任务十分繁重。今后必须对工程结构的检测鉴定、加固改造的设计与施工、材料机具的研发加大投入，进行系统研究，引进、消化和吸收国内外的最新桥梁维修加固技术：如碳纤维加固技术、体外预应力加固技术、改变结构体系技术、粘钢技术、裂缝修补技术等等，短期内用最经济的手段和方法，提高我省桥梁工程的运营水平。
风起潇湘，饮马长江。湖南路桥湘军在二十世纪桥梁建设事业中，取得了一个又一个可喜成绩。面对我国二十一世纪桥梁建设的宏伟蓝图，在桥梁事业大发展的基础上，我省桥梁建造技术将有更大、更新的发展。我们有信心、有能力在世界桥梁建筑之林中争得一席之地。
参考文献
[1]同济大学出版社，中国桥梁，1998
[2]外交出版社，中国桥谱，2002
[3]胡建华等，多塔斜拉桥新技术研究，2001
[4]雷俊卿等，悬索桥设计，人民交通出版社，2003
[5]欧进萍等，黑龙江呼兰河大桥的光栅智能检测技术，土木工程学报，2004
