創(chuàng)新鑄就輝煌
——記榮獲菲迪克工程項(xiàng)目獎(jiǎng)的蕪湖長(zhǎng)江公路二橋

居吳天楚地間，枕襟寧帶漢處，蕪湖自古就是萬(wàn)里長(zhǎng)江的戰(zhàn)略要沖。2017年歲末，八百里皖江飛虹一道——蕪湖長(zhǎng)江公路二橋勝利通車，菲迪克工程項(xiàng)目獎(jiǎng)名錄上再添中國(guó)榮耀，又一天塹變?yōu)槊褡鍙?fù)興之路上的一段通途。

身為安徽省“四縱八橫”高速公路網(wǎng)“縱二”的重要組成部分，擔(dān)當(dāng)國(guó)家高速路網(wǎng)徐州至福州段跨江通道的關(guān)鍵工程，蕪湖長(zhǎng)江公路二橋自建設(shè)之初便備受矚目。它是安徽省目前建設(shè)規(guī)模最大的長(zhǎng)江公路大橋，采用高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路線全長(zhǎng)約55.5公里，設(shè)計(jì)速度100公里/小時(shí)；其中，跨江主引橋長(zhǎng)約14公里，其中主橋長(zhǎng)1622米，為主跨806米雙塔四索面分離式全漂浮鋼箱梁斜拉橋，索塔高262.48米，為皖江第一高塔。工程對(duì)于優(yōu)化安徽省高速公路網(wǎng)與過(guò)江通道布局，促進(jìn)長(zhǎng)江兩岸聯(lián)動(dòng)發(fā)展，貫徹落實(shí)國(guó)家長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶戰(zhàn)略部署具有重要的意義。

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋是大國(guó)技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)晶，創(chuàng)造了斜拉橋建設(shè)史上的“多個(gè)第一”：它第一次在大跨度橋梁上運(yùn)用同向回轉(zhuǎn)拉索技術(shù)，成為世界斜拉橋建設(shè)史上的里程碑式項(xiàng)目；它擁有中國(guó)長(zhǎng)江上第一座雙分肢柱式塔，是第一座采用弧底鋼箱梁的超大跨徑斜拉橋；它第一次運(yùn)用所有梁段對(duì)稱懸拼工藝，最大懸臂長(zhǎng)度達(dá)397米，創(chuàng)下了中國(guó)斜拉橋施工的新紀(jì)錄；它的節(jié)段拼裝箱梁的工業(yè)化建造程度及規(guī)模當(dāng)時(shí)均為中國(guó)第一。

鑒于蕪湖長(zhǎng)江公路二橋取得的集咨詢、設(shè)計(jì)、施工、科研和產(chǎn)品化為一體的杰出創(chuàng)新成就，推動(dòng)了橋梁咨詢?cè)O(shè)計(jì)體系和工業(yè)化建造的跨越式發(fā)展，因此，眾望所歸榮獲了2021年度菲迪克工程獎(jiǎng)。眾多創(chuàng)新技術(shù)都灌注著敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的中國(guó)智慧，“創(chuàng)新”二字無(wú)疑是它每一項(xiàng)好評(píng)中的核心詞眼。

耐久穩(wěn)固：同向回轉(zhuǎn)拉索體系創(chuàng)新

力，天地萬(wàn)物所蘊(yùn)藏，將破壞力改造為凝聚力，讓物理的作用力為工程師內(nèi)心的定力所駕馭，離不開(kāi)別出心裁的施工技術(shù)創(chuàng)新。

混凝土橋塔早期大面積開(kāi)裂是長(zhǎng)期困擾工程界的難題，這一“頑疾”不僅影響大橋的美觀，更嚴(yán)重?fù)p耗著橋塔的壽命。一直以來(lái)，傳統(tǒng)斜拉橋的拉索體系普遍采用“拉力鉚固”方案，通常以齒塊、鋼錨箱、鋼錨梁等直接錨固在主塔上，使用傳統(tǒng)錨索技術(shù)的斜拉索會(huì)對(duì)塔壁形成巨大拉力，一旦控制不佳，極易引發(fā)裂縫，造成重大安全隱患。

對(duì)癥下藥思良方。為解決斜拉橋的橋塔易開(kāi)裂的難題，大橋設(shè)計(jì)者首次采用了同向回轉(zhuǎn)拉索新技術(shù)，這一工藝別出心裁，將拉索繞索塔回轉(zhuǎn)形成抱箍，回轉(zhuǎn)拉索配合鞍座有如一條條的圍巾交錯(cuò)環(huán)繞在了大橋的主塔上，改變了索與塔的錨固方式，巧妙地將拉索的拉力轉(zhuǎn)換為環(huán)形徑向壓力傳遞給索塔，充分發(fā)揮了混凝土材料的抗壓性能，將塔柱混凝土壓得更為堅(jiān)實(shí)。這一創(chuàng)新拉索體系，從根本上規(guī)避了塔柱拉應(yīng)力，有效抑制了裂縫的產(chǎn)生，從結(jié)構(gòu)機(jī)理上解決了索塔錨固區(qū)由于受拉產(chǎn)生開(kāi)裂的世界性技術(shù)難題，使索塔錨固區(qū)更加耐久可靠，為大跨徑橋梁建設(shè)提供了新思路，被國(guó)際橋梁協(xié)會(huì)認(rèn)定為世界橋梁建設(shè)最新的前沿技術(shù)。

靈巧輕便：節(jié)段拼裝箱梁技術(shù)創(chuàng)新

鷓鴣旋撲，猶有擎天氣力，大橋如何能像水滸人物燕青那般四兩撥千斤，充分考驗(yàn)著建設(shè)者的腦力。

傳統(tǒng)現(xiàn)澆箱梁施工采用支架或托架現(xiàn)澆施工，不僅工作量大、施工周期長(zhǎng)，而且效率不高，對(duì)橋下船舶來(lái)往及周邊區(qū)域交通影響較大，更會(huì)對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞，且成橋后梁體易出現(xiàn)徐變上拱和預(yù)應(yīng)力損失較大的情況。

針對(duì)上述問(wèn)題，大橋設(shè)計(jì)單位經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算論證，創(chuàng)造性地采用一種適用于工業(yè)化建造的全體外預(yù)應(yīng)力輕型薄壁箱梁新型結(jié)構(gòu)形式，以通用截面及標(biāo)準(zhǔn)模塊拼接成大橋的堅(jiān)實(shí)脊梁。這種新型結(jié)構(gòu)使梁體擺脫了體內(nèi)預(yù)應(yīng)力對(duì)尺寸的影響，相較于同等寬度、同樣類型的大橋，極大地減輕了橋梁的荷載，加之大橋樁基、承臺(tái)、墩身等也會(huì)適當(dāng)減小，使大橋整體樣態(tài)十分輕盈。由于新結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)約便捷，預(yù)制1跨只需5～7天，大大加快了工程進(jìn)度。同時(shí)，這種輕型薄壁結(jié)構(gòu)更加節(jié)約材料，更加符合環(huán)保要求，箱梁用混凝土減少15%左右，總體節(jié)約造價(jià)12%，大幅提升了性價(jià)比。

新技術(shù)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的工廠化生產(chǎn)、裝配化施工，工程安全、質(zhì)量、進(jìn)度得到充分保障，工程品質(zhì)顯著提升。歷時(shí)2年零9個(gè)月，蕪湖長(zhǎng)江公路二橋建設(shè)者以追求極致的工匠精神，悄然完成了全世界規(guī)模最大、國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的全體外預(yù)應(yīng)力輕型薄壁大懸臂節(jié)段拼裝箱梁工廠化生產(chǎn)任務(wù)，并總結(jié)出節(jié)段梁砼溫控、制造控制、安裝控制、高性能砼品質(zhì)、鋼筋加工、線形控制、預(yù)埋件定位、信息化管控的“8大精度”系列施工指南，提煉出752條技術(shù)指標(biāo)，系統(tǒng)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)多項(xiàng)技術(shù)的空白。大橋全體外預(yù)應(yīng)力節(jié)段拼裝輕型薄壁箱梁全長(zhǎng)27.8公里，節(jié)段20034榀，混凝土約41.9萬(wàn)方，其工業(yè)化建造程度及建設(shè)規(guī)模當(dāng)時(shí)系中國(guó)之最，是我國(guó)公路橋梁建設(shè)工業(yè)化建造的一個(gè)新的里程碑。

此外，設(shè)計(jì)者還提出一種帶肋大挑臂節(jié)段梁斷面形式，開(kāi)發(fā)了可調(diào)整大懸臂性能的調(diào)節(jié)裝置，并充分發(fā)揮分離式錨固橫梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。一系列獨(dú)具匠心的方案，將標(biāo)準(zhǔn)化、工廠化制造水平和工程集約化程度提升到了一個(gè)空前的高度。

經(jīng)濟(jì)適用：新型斜拉橋結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

大江如練，長(zhǎng)風(fēng)常嘯，于史籍中吹亂多少檣櫓。面對(duì)江面疾風(fēng)和極易飆升的建設(shè)成本，百煉鋼化繞指柔的現(xiàn)代施工技藝即將大顯身手。

斜拉橋作為一種柔性結(jié)構(gòu)，在風(fēng)荷載作用下易發(fā)生振動(dòng)和變形，對(duì)結(jié)構(gòu)安全影響很大。蕪湖長(zhǎng)江公路二橋位于水流湍急的長(zhǎng)江航道蕪湖港區(qū)，大橋及其接線是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的道路工程，建設(shè)條件及環(huán)境十分復(fù)雜。工程跨越江、河、漫灘、圩區(qū)，與航道、港區(qū)、大堤、廠區(qū)、城區(qū)、公路、鐵路等外圍設(shè)施都有交叉。

為滿足橋梁抵抗2萬(wàn)噸船撞力的建設(shè)要求，解決斜拉橋抗風(fēng)難題，排除現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜施工條件的不利影響，大橋設(shè)計(jì)者提出了柱式塔+分肢、四索面+斜置阻尼、疊置拉索三大新型斜拉橋結(jié)構(gòu)體系。與傳統(tǒng)斜拉橋相比，橋梁索塔錨索結(jié)構(gòu)用鋼減少70%左右，在同類橋梁中建造性價(jià)比極高。與此同時(shí)，因頂?shù)装寮袅p小，腹板壓力緩解，梁高度以及橫梁剛度可以得到更好的優(yōu)化，梁體變薄且橫梁減半，并控制了顫振和渦振現(xiàn)象，用材減少超過(guò)10%，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

這套剛?cè)峒鎮(zhèn)涞摹敖M合拳”極大提升了大橋的抗扭剛度。作為一種典型的閉合空心截面，分肢型鋼箱梁化整為零將箱體離散，通過(guò)增加箱體之間的距離，進(jìn)一步提高抗扭轉(zhuǎn)性能。分體鋼箱斷面具有十分優(yōu)越的抗風(fēng)性能，其弧形底板進(jìn)一步優(yōu)化了截面的氣動(dòng)性能，極大地減小了鋼箱的橫向受力，且適配能力強(qiáng)，可與柱式塔和四索面適配。橋體各部分的有機(jī)結(jié)合，共同豎起了我國(guó)創(chuàng)新斜拉橋建設(shè)工藝的靚麗標(biāo)桿。

造型優(yōu)美：分肢柱式塔結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

紅日東升依舊，百萬(wàn)雄師號(hào)角聲聲回響。蕪湖長(zhǎng)江公路二橋橋位恰好位于渡江戰(zhàn)役打響第一槍的地方，崢嶸歲月永當(dāng)銘記。項(xiàng)目將柱式塔結(jié)構(gòu)與人字形、船帆、桅桿等豐富的景觀元素巧妙融合，體現(xiàn)“渡江”和“遠(yuǎn)航”大橋工程設(shè)計(jì)的美學(xué)主題，使力學(xué)與美學(xué)相得益彰，是新時(shí)代橫跨長(zhǎng)江的工程奇跡。

輕盈而不輕浮，簡(jiǎn)潔而不簡(jiǎn)陋，穩(wěn)重而不沉重，與傳統(tǒng)斜拉橋粗壯的承重主塔相比，蕪湖長(zhǎng)江公路二橋兩座260多米高的主塔卻顯得格外纖巧、飄逸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去猶如兩面輕薄但不失堅(jiān)韌的巨帆。超大體量、超級(jí)輕巧的橋梁景觀背后離不開(kāi)上述多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的支撐。通過(guò)精心設(shè)計(jì)的大橋，集創(chuàng)新、比例、力學(xué)三美于一體，講求造型原創(chuàng)、布局協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)合理，并結(jié)合地域文脈，獨(dú)樹(shù)一幟，創(chuàng)新性地采用了分肢柱式塔與全漂浮獨(dú)柱塔體系，整體受力性能好，透風(fēng)抗震，視覺(jué)通透，融合船帆、桅桿、獨(dú)柱形等意象元素，使得橋塔剛勁不失柔美，雄壯不失纖巧。

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋整體受力性能好，視覺(jué)效果優(yōu)美，索塔外側(cè)連續(xù)變倒角，上塔柱接近菱形，不僅降低了截面風(fēng)阻效應(yīng)，更是適應(yīng)了鞍座錨索設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了斜拉橋的獨(dú)特魅力。

成果卓越：打造科技創(chuàng)新示范工程

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋跨越長(zhǎng)江天塹，建設(shè)如此里程長(zhǎng)、規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大橋，必須全力運(yùn)用好國(guó)內(nèi)外先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，以適應(yīng)橋位處地形、水文、地質(zhì)、通航等建設(shè)條件，從而打造出設(shè)計(jì)路線平縱線形流暢、指標(biāo)合理、結(jié)構(gòu)新穎的示范工程。

大橋建造過(guò)程中形成了基于信息化技術(shù)的節(jié)段梁橋工業(yè)化建造技術(shù)體系，BIM技術(shù)在本項(xiàng)目建造中的全面應(yīng)用同樣是工程的一大亮點(diǎn)。設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)的平面設(shè)計(jì)方法，利用BIM可視化、直觀的技術(shù)特點(diǎn)，形象地展示各個(gè)方案的設(shè)計(jì)意圖和設(shè)計(jì)效果，方便各方溝通，提高了決策效率和質(zhì)量。

蕪湖長(zhǎng)江公路二橋技術(shù)經(jīng)鑒定整體達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，除菲迪克工程項(xiàng)目?jī)?yōu)秀獎(jiǎng)外，還曾先后榮獲全球BE創(chuàng)新獎(jiǎng)(中國(guó)橋梁首次)、國(guó)際喬治·理查德森獎(jiǎng)。其技術(shù)成果推廣應(yīng)用于五河淮河大橋主橋及引橋、孔城河大橋主橋、懷洪新河大橋、新汴河大橋、壽陽(yáng)淮河大橋主橋等國(guó)內(nèi)10余座橋梁；其工業(yè)化建造技術(shù)應(yīng)用于濟(jì)祁高速公路淮南至合肥段壽陽(yáng)淮河大橋引橋、北沿江高速公路巢湖至無(wú)為段裕溪河大橋引橋、合樅高速公路、蕪黃高速公路等多條高速公路。大橋運(yùn)用的多項(xiàng)成果更是納入了交通運(yùn)輸部重大科技創(chuàng)新成果庫(kù)，并列入交通運(yùn)輸部科技成果推廣目錄，成為交通運(yùn)輸部科技示范工程。

工地即課堂，蕪湖長(zhǎng)江二橋是工程咨詢產(chǎn)、學(xué)、研密切結(jié)合的范例。建設(shè)期間，國(guó)內(nèi)外同行來(lái)工地參觀、學(xué)習(xí)達(dá)百余次；項(xiàng)目諸多創(chuàng)新技術(shù)不僅填補(bǔ)了行業(yè)技術(shù)空白，更提升了行業(yè)國(guó)際學(xué)術(shù)影響，交通運(yùn)輸部《公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范》、安徽省《斜拉橋斜置阻尼器設(shè)計(jì)指南》等多部國(guó)家、地方行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)凝聚著這座大橋建設(shè)者智慧的結(jié)晶。項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中還培養(yǎng)了大量具有先進(jìn)理念和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的碩博人才，推動(dòng)了斜拉橋的理論研究和技術(shù)進(jìn)步，促進(jìn)了行業(yè)基礎(chǔ)理論、制造技術(shù)、施工技術(shù)、材料技術(shù)、管理技術(shù)的發(fā)展。

憑立橋頭，瞰大江東去，聞鳩鳥(niǎo)翔集棲息于茲，這片古稱“鳩茲”的水天澤國(guó)見(jiàn)證著中國(guó)基建日新月異的巨變。蕪湖長(zhǎng)江公路二橋設(shè)計(jì)以“安全、耐久、簡(jiǎn)約、美觀”為理念，以創(chuàng)新為引領(lǐng)，用創(chuàng)新與發(fā)展的眼光聚焦工程的未來(lái)，與交通運(yùn)輸部實(shí)現(xiàn)品質(zhì)工程的行動(dòng)緊密契合，促進(jìn)了交通基礎(chǔ)設(shè)施建造技術(shù)升級(jí)，得到了行業(yè)的高度認(rèn)可。蕪湖長(zhǎng)江公路二橋創(chuàng)新技術(shù)成果的推廣運(yùn)用，無(wú)愧為展示新時(shí)代、新徽匠、新徽道魅力與風(fēng)采的絕美名片。