淺析我國懸索橋建設

摘要：隨著世界經濟建設的發展，交通運輸在國民經濟中的地位和作用日因重要。洲際之間，海峽兩岸和陸島之間迫切需要修建大跨度，特大跨度或超長跨度橋梁。我國渤海海峽跨海工程、長江口越江工程、珠江口伶仃洋工程以及瓊州海峽工程，為了避免深水基礎施工的困難和高昂的造價，滿足超級巨輪通航要求，需要修建1000m以上的大跨度甚至是2000m以上的超大跨度橋梁。 本文介紹中國目前懸索橋的技術現狀及建設成果，展望中國懸索橋事業的發展趨勢。

關鍵字：懸索橋 現狀 建設成果 發展趨勢

懸索橋是目前跨度超過1000m時最優可選擇橋型之一，航空的限高和航運要求的通航凈空也迫使人們選用懸索橋。因為懸索橋的塔高是斜拉橋的1/2，在施工過程中，懸索橋始終在一個靜定穩定結構狀態下，容易控制，風險小。從學術研究來說，大跨度懸索橋的研究是當前橋梁學科中最重要最活躍的領域之一。

一、懸索橋的結構特征

（一）懸索橋的結構組成。懸索橋是以懸索為主要承重結構的橋梁類型，主要由大纜、橋塔、錨碇，加勁梁，吊索和橋面等組成。

（二）懸索橋的結構優勢。懸索橋是適用于大跨度的橋梁結構，構造簡單，受力明確。橋面是由鋼纜和吊索來承受，作為橋面主要結構物的加勁梁的跨度相當于吊索的間距，成為一個小跨度的彈性支承連續梁，所以主跨的大小與加勁梁剛度沒有很直接的關系。而作為承受橋面的關鍵構件的銅纜是由塔支承著并由強大的錨碇錨固著，只有塔和錨碇的穩定才能使鋼纜來承受橋面上的各種荷載。因此，懸索橋在適合的地形、水文和地質條件下都可以建造，只是造價比較高。由于其主要構件大纜承受拉力，材料利用效率高，往往適用于其他橋型難以適用的特大跨徑橋梁。因此，懸索橋是目前跨度超過1000m時最優可選橋型之一，并且認為在600m以上的跨度同其他橋型相比也具有很強競爭力。以目前來說，當主跨超過700m的橋，幾乎都是懸索橋。

三、我國懸索橋的建設成果

（一）懸索橋在我國的歷史。懸索橋的構思據說來自猴橋，它是由若干強壯的猴子組成一條懸鏈來讓病猴或年老體衰的猴子通過的橋梁。最原始的人類懸索橋采用植物類的竹子或藤條來制造懸索。我國四川省的灌縣早在千年之前就出現竹索橋。17世紀開始出現鐵鏈作懸索的橋梁。我國四川省大渡河上由9條鐵鏈組成的瀘定橋是在1706年建成的。20世紀90年代初開始，中國也進入發展懸索橋的隊伍之中。

（二）我國懸索橋普遍的設計類型特點。①懸索橋采用鋼箱作為加勁梁，在我國較為普遍。美國和日本的懸索橋的加勁梁一律用桁架。②塔的材料，國外以鋼為主，我國以混凝土為主，近年來國外也有向混凝土發展的趨勢，基礎多為鉆孔樁或沉井。③錨碇一般以重力式和地錨為主，少數地質條件好的采用了隧道錨。深水錨碇往往采用沉井或地下連續墻。④我國幾座懸索橋均采用PWS（索股法）法。索股采用φ5mm鍍鋅鋼絲，由91或127根φ5組成一根索股，根據受力鋼纜由不同數量索股組成。

（三）我國懸索橋技術成就。在虎門橋、江陰橋等工程的建設過程中，搞笑、科研、設計和施工單位，全面地開展了科研工作，推進了我國懸索橋技術，主要有以下幾個方面：

①在靜力計算方面不僅廣泛采用了以有限位移理論為基礎的懸索橋計算程序，還做了進一步的研究。②編制了我國的《抗風設計指南》，對大跨度懸索橋進行了全面的風振分析和風洞試驗。③我國懸索橋主纜軍用平行鋼絲組成，鋼絲為直徑5.2高強鍍鋅鋼絲，在扭轉要求和鍍鋅質量方面，都不預應力鋼絲要求高。主纜架設采用空中偏纜法和預制索股法。④鋼筋混凝土橋塔設計施工，施工中采用了滑模技術和爬模技術。⑤通過實踐，我國掌握了鋼和預應力混凝土二類加勁梁的預制、吊裝、調纜形、壓重、拼接的全套經驗。有了液壓提升的跨纜吊機和卷揚機提升的跨纜吊機等兩種吊裝設備。⑥施工狀態的仿真分析，它課提供懸索橋的空纜初始狀態，構件的無應力長度，個施工階段的結構內力和變形，可以作為懸索橋施工控制的依據。⑦事前估算，施工中監測，不斷分析總結，積累并揭示了單跨懸索橋施工過程中結構行為的變化規律。⑧采用GPS全球定位技術，對塔、錨、墩等6部位做定位測量。

（四）我國的著名懸索橋。上世紀90年代以前，盡管我國已經修建了60余座懸索橋，但普遍跨徑小、橋面窄、荷載低，其科技含量也極為有限，60余座懸索橋其跨徑普遍都在400米以內。

懸索橋在我國真正進入實質性發展階段的是近十年，跨徑從超越400米直至突破1000米。從1995年建成的主跨450米的汕頭海灣大橋，到1997年建成的主跨888米的虎門大橋，發展到1999年建成的主跨1385米的江陰長江大橋，懸索橋在我國實現了跨徑的“三級跳”。目前，我國已經成為世界懸索橋建設的主要國家。

據統計，目前，我國主跨超過450米以上的懸索橋11座，按跨度大小分別有潤揚長江公路大橋南汊懸索橋、江陰長江大橋、香港青馬大橋、湖北宜昌長江大橋、湖北西陵長江大橋、虎門大橋、廈門海滄大橋、重慶鵝公巖長江大橋、重慶忠縣長江大橋、汕頭海灣大橋和重慶豐都長江大橋等。其中，潤揚長江公路大橋南汊懸索橋、江陰長江大橋、香港青馬大橋其主跨分別為1490米、1385米和1377米，分別名列世界第三、第五和第六大跨徑懸索橋。一個不容忽視的現實是，這些大橋全部是1995年以后建造的。 1999年建成的江陰長江公路大橋，以主跨1385米成為我國首座自行設計制造施工跨徑超過千米的橋梁工程。值得特別關注的是，該橋在2002年榮獲了首屆國際橋梁大獎尤金·菲戈金獎，這也是我國橋梁首次

在世界橋梁領域獲此殊榮。它標志著我國在懸索橋的設計、制造和施工等方面，已經躍入了國際先進行列。 潤揚長江公路大橋，北起江蘇揚州，跨江飛躍鎮江，全長35.66公里。其中的南汊懸索橋工程，以主跨1490米，成為中國第一、亞洲第二、世界第三大跨徑懸索橋。據悉，目前，大橋在運用新材料、推廣新技術、探索新工藝等方面，已取得了一系列重大技術突破和科研成果，令世界矚目。

（作者單位：鄭州大學水利與環境學院）