我國橋梁施工技術的研究現狀與未來發展

馮棟偉

(廣西長長路橋建設有限公司，廣西 南寧 530003)

橋梁工程是交通系統中的主要樞紐，對于交通的發展具有重要作用，同時，作為國家經濟建設與社會進步的重要基礎設施，橋梁工程的優劣也在某種程度上體現了一個地區的科技發展狀況、經濟實力以及生產力水平。經過30多年改革開放的歷史進程，我國橋梁工程技術力量及建造水平都已經取得驕人的成績，位居世界前列，截至2016年底，我國城市橋梁已近百萬座，這些令人矚目的數字背后有強大的、先進的橋梁施工技術作為基礎支撐。

1 橋梁施工技術成就

1.1 橋梁設計水平逐步提高

近年來，我國在橋梁設計中對橋梁概念設計的重視程度越來越高，在這種理念的驅使下，一大批安全、實用、經濟、耐久的橋梁層出不窮，例如南京的長江三橋以及昆山的玉峰大橋等，在滿足日常交通需求的同時也在視覺上給予人們藝術上的享受。隨著橋梁勘測技術手段的不斷進步，GPS以及橋梁CAD集成系統的廣泛推廣，使設計和開發人員的工作強度顯著降低，勘測的準確性已達到國際標準。而對于橋梁概念的設計以及橋梁結構的分析與優化方面來說，我國當前橋梁設計的綜合理論在摸索中不斷發展和完善，概念設計思路不斷創新，結構化分析從以往的線性平面分析轉到非線性空間分析，可實現橋梁的施工和所有運營過程的實時、動態可視化[1]。

1.2 橋梁施工技術飛速發展

連續大跨徑橋梁的不斷涌現證明了我國在該領域的施工技術逐漸走向成熟，以具有我國自主知識產權的蘇通大橋為例，連續大跨徑施工技術在其中得以充分體現。此外，其他橋型成套技術的成功應用也在個別橋梁的施工中得以創新。對于城市中橋梁的安裝技術而言，在進行充分地論證之后，目前較為廣泛應用的是能盡量避免影響城市交通的措施，并縮短現場的施工周期，在如此高要求的情況下，我國城市中橋梁的安裝技術得以迅猛發展，節段施工法和移動模架施工法已成為了當前城市橋梁極具代表性的成套安裝技術[2]。

1.3 抗震減災措施不斷完善

在我國近十年的橋梁技術發展中，側重點更傾向于對橋梁抗震減災措施的研究和探索，取得了很大的進展，這源于近些年在國內外發生的一系列地質災害，如地震、泥石流等。主要體現在以下幾部分：連續大跨徑橋梁抗震理論設計規范、高架橋抗震設計理論、橋梁抗震規范修訂以及橋梁抗震試驗能力等。與此同時還包括橋梁的抗風設計，風振控制成果顯著，可實現三維橋梁全角度仿真模擬，非線性靜穩理論的研究也有突破性的進展，此外，還開展了風振概率性評估以及可靠性方面的探索，包括橋梁斷面顫振以及氣動導納的檢測方法等[3]。

仔細回顧我國橋梁的發展歷程，可以清楚地發現，我國橋梁事業呈現出“繁榮-衰退-復興”的漫長而曲折的過程，值得一提的是，今天我們所取得的一系列舉世矚目的成就與我國老一輩橋梁科學家、學者以及全體橋梁工程人員的共同努力密不可分。

2 橋梁施工核心技術綜述

2.1 橋梁耐久性結構設計

對于我國傳統的橋梁設計理論而言，側重點主要是橋體結構的安全性方面，而對于橋梁在使用過程中的管理、養護以及構件更換、拆除等一系列問題并沒有更深層次的研究，且在資本運營方面，僅對施工前的建設成本進行管控，而忽略了橋梁全壽命期間的全部成本，因此，建立長久的全壽命管控理念勢在必行。對于這方面的相應標準和規范來說，應充分考慮到橋梁在設計和建造期間的整體使用要求，尤其是超大型橋梁工程，耗資巨大，需設法延長橋梁的設計和使用壽命，通常來說，對于1.5 km及以上跨距的橋梁應設計200年的使用壽命，這對鋼材、混凝土的性能提出了更高的要求，尤其是在耐久性、耐腐蝕性等方面[4]。

2.2 超性能混凝土材料UHPC的應用

采用超性能、超強度的材料已經成為將來橋梁施工的大趨勢，超性能的混凝土(UHPC)被公認為近年來獨具創新的水泥基材料，融合了力學以及耐久性方面的卓越性能，而活性混凝土(RPC)則屬于UHPC中的代表，最早在20世紀90年代的法國試驗成功，相比于普通混凝土而言，其抗壓能力已超過150 MPa，而且徹底篩除了粗骨料，其中的成分以最合適的比例進行堆積來達到最佳強度，同時保證了良好的韌性及耐久性，有專家預言，UHPC可能給橋梁施工技術的發展帶來重大變革。

2.3 CFRP材料的應用

CFRP(筋錨固系統)的研究屬CFRP材料在實際橋梁工程應用中的主要問題，現有的CFRP筋錨固主要以粘結式、夾片式以及復合式錨具為主。粘結式錨具最具代表性的特征便是以水泥砂漿為介質，可分為直筒粘結式等類型。通過對CFRP筋形狀、錨固范圍、粘結介質以及套筒內傾角等相關因素進行差異性組合，進而可得到各設計指標對錨固效果的影響程度，并對CFRP筋的軸向進行實測可發現，直筒粘結式的類型對增強錨固效果較為有利[5]。

3 橋梁工程建設的未來展望

3.1 超深水橋體建造技術

在跨海橋梁的施工過程中，首先需要考慮的問題是超深水橋體的建造技術，以希臘Rion-Antirion大橋為例，其基礎水深在目前世界上已建橋梁中為最大，這是由于其采用了預制裝配橋墩。瓊州海峽以及臺灣海峽平均水深都已超過80 m，所以對于水深為70～100 m的超深水范圍，應設計并研發出一套有利于深水施工且較為經濟、耐用的模式，此外，超大型的基礎橋梁施工裝備等設施也應配套完成。

3.2 創新施工和監測設備的開發

對于連續大跨徑橋梁的施工而言，其非通航孔的上部以及下部的基礎墩體常采用預制的結構，構件重量可達數萬噸，只能通過大型裝備進行整體吊裝，為不斷滿足跨海大橋工程建設的需要，應進一步對機電一體化技術進行研究，建造超大型浮吊等橋梁施工設備。另一方面，也要突破已有的橋梁施工技術，不斷開拓，勇于創新，加大施工監測設備的研發和投入力度，為橋梁施工過程保駕護航。

3.3 智能一體化控制設備的推廣

橋梁施工過程中智能一體化控制設備的廣泛應用可大大提高橋梁施工的工期，并可保證橋梁的施工質量，排除了因人為的誤操作等因素帶來的工期滯后和其他安全隱患。對于有超高標準要求的特大型橋梁工程而言，智能一體化控制設備也可通過對構件的篩選以及大量施工數據的挖掘來分析、制定出橋梁下一階段的具體施工方案，可以說智能一體化控制設備在橋梁工程中的成功應用徹底改寫了橋梁施工技術的歷史[6]。

3.4 先進納米施工材料的研究

加入先進納米施工材料的混凝土可從微觀層面改善混凝土的整體性能，此類納米材料內部所產生的獨特界面相可改善其局部的塑形能力，以此來增強材料強度以及彈性模量和阻尼性能。加入適量纖維材料的水泥基材料可更好地限制裂縫的寬度，提高混凝土抗彎的韌性，例如加入了甲基纖維素的混凝土，其阻尼特性大大提高，使傳統的橋梁施工材料保持原有力學性能的同時又得到一些特殊的性能，這是材料科學領域發展的主要趨勢。但需要注意的問題是，并非所有的橋梁施工材料都可以用上述的納米材料來替代，這涉及到施工過程中橋梁各構件成分的兼容性問題，需在投入使用前做充分的論證。

4 結語

當代橋梁的施工技術已經逐步趨于國際化，橋梁施工技術的發展可謂日新月異，新裝備的應用層出不窮，并與時下領先的網絡通訊、大數據平臺等技術相結合，因此，我們在秉承已有的且十分成熟的橋梁施工經驗的同時，要與時俱進，及時吸收國外橋梁工程的先進理念，包括設計理念、施工理念以及管理理念來為我所用，通過不斷地學習、應用、總結、實踐，使我國橋梁的施工技術逐步走向世界。

[1]李金玲.道橋施工中的技術控制要點[J].黑龍江科學，2014(1)：80.

[2]劉奇斌.論道橋施工中常見的技術問題及解決對策[J].黑龍江科技信息，2012(32)：450.

[3]常慶喜.淺談我國道橋建設的現狀及對道橋發展的建議[J].科協論壇(下半月)，2007(10)：205.

[4]陳 林.淺談我國道路橋梁施工技術的現狀及發展趨勢[J].中華民居(下旬刊)，2012(12)：310-311.

[5]李曉歡.淺談我國道路橋梁施工技術的現狀及發展趨勢[J].黑龍江交通科技，2013(4)：91.

[6]李金玲.道橋施工中的技術控制要點[J].黑龍江科學，2014(1)：80.