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2 0 0 3 年第 5 期 第28 卷 总 第 1 0 7期 广面交通科技 gu angxi com m uni c ati on sci e nce & t e chnol ogy 专 家 铭墓 项海帆( 一 )博 士 ， 中 国 工 程 院 院 士 ， 国 家 级 专 家 ， 博 士 生 导 师 ， 我 国 著 名 的 桥 梁 及 结 构 工 程专 家，同济大 学土 木工程学 院院长 ， 土 木工程 防灾 国家重 点实验 室主任 ， 我 国大 跨桥 梁抗 风研 究的开拓者及我 国风 工 程学科 的主要 学术 带头人 ， 国务 院 学位委 员 会土木工程评议组召集人， 国家教委科技委委 员， 国家科委奖励办公室交通组评审 委 员， 国家自然科学基金委土建学科评议组成 员， 中国土木工程学会 常务理事， 桥 梁及结构工程学会秘书长， 中国风工程学会 副主任委 员， 上海振动工程学会 副理事 长。国际桥梁及结构工程学会( i a b s e) 常务委 员( 代表中国) ， 美国土木工程师学 会 ( a s c e ) 和 美国混凝 土学会 ( a c i ) 联合桥 梁设 计委 员会外 国通 讯委 员。长期 从 事 桥梁结构理论与工程控制研究， 近年来主要侧重于大跨桥梁抗风、 高耸结构与高层 建筑抗风等方面的研究， 在桥梁颤振与抖振分析， 桥梁结构动力特性、 桥梁风致振 动 与控制 方面取得 了许 多理论成 果。近 l 0年来先后 承担 十 多项 国家 摹登计 划、 国 家自然科学基金、 上海市及省部级重大科研项 目以及三十 多项重大工程科研项目。 其中主持承担的 大跨桥梁风致振动及控制理论研究 获 1 9 9 5年国家 自然科学四 等奖与 1 9 9 4年国家教委科技进步一等奖， 上海南浦大桥工程 获国家科技进步一等奖， 黄浦江南浦、 杨浦大桥抗风性能研究 获 1 9 9 4年上海市科技进步一等奖 ， 上海地区台风特性研究 及 桥梁抗震理论 分别获 1 9 8 8年与 1 9 8 6年 国家教委科技进步一等奖。 另外， 获国家教委科技进步三等奖一项， 获上海市科技进步奖三等奖三项。负责主持的土木工程 防灾 国家重点实验室取得 了优异 的成绩， 已成为我国桥梁与结构抗风研究中心。在 1 9 9 7年国家计委与科委组织的评估中评为 a等。1 9 7 8年以来已发表科学论文 百余篇， 出版专著与译著七部， 其中主编的 中国桥梁 获 1 9 9 4年上海市优 秀图书一等奖， 主要参加的 桥梁结构稳定与振动获 1 9 9 6年全 国优 秀图书一等奖。 2 0 0 2年 l 1月 1 9日在广西作了题为 论世界桥梁创新 的学术讲座。 文章编号 ： 1 0 0 4 0 5 1 x( 2 0 0 3 ) 0 5 0 0 0 1 0 7 世界桥梁发展中的主要技术创新 项 海帆 ( 同济 大学 ， 上海2 9 2 ) 摘要：现代桥梁从 l 8世纪后期算起已经历了2 0 0余年， 桥梁的跨度从不足百米到 2 0世纪末已逼近 2 0 o 0 m。2 0世纪 上半叶的大跨度悬索桥和拱桥的发展和 2 0世纪下半n f_-项最突出的成就： 斜拉桥的复兴和预应力混凝土的应用带来 了现代施工方法的革新， 并为世纪末的跨海大桥工程提供了条件。文章介绍了发达国家在世界现代桥梁发展中的主要 技术创新， 以其激励我国年轻一代桥梁工程师力争在 2 l 世纪的桥梁建设实践中创造出中国原创桥梁技术。 关键词 ：技 术创新 ； 桥 梁发展 ； 跨 海桥 梁工程 中图分类号 ：u 4 4 2 1 文献标识 码 ：a ma j o r t e c h n i c a l i n n o v a t i o n s i n wo r l d s b r i d g e de v e l o p me n t xi ang ha i一 n ( t o n g j i un i v e r s i t y ， s h a n g h a i 2 0 0 0 9 2 ， c h i n a ) abs t r a c t ：si n c e t h e l a t e 1 8 c e n t u r y，t he mod e m b r i d ge ha s b e e n u n de r g o i n g f o r mo r e t h a n 2 0 0 y e a r s，a n d the b r i d g e 收稿 日期 ： 2 0 0 3 9 2 8 作者简介 ： 项海帆( 1 9 3 5一) ， 男， 浙江省杭州市人 ， 中国工程 院院士， 博士 ， 教授 ， 博士生导师， 主要从事桥梁结 构理论与工程控制研究。 2 广 面交通科技 s p a nl e n g t h h a s be e n r a i s e d f r o m l e s s t h a n 1 0 0m t o a p pr o a c h i n g 2 0 0 0m b y the e nd o f 2 0 c e nt ur y th e de v e l o p me nt o f l o n gs pa n s us p e ns i o n a n d a r c h b rid g e i n t h e fir s t h a l f o f 2 0 c e n t u ry ， a n d t wo mo s t ou t s t a n di ng a c h i e v e me n t s i n the s e c on d h a l f o f 2 0 c e n t u ry：t h e r e na i s s a nc e o f c a b l es t a y e d b ridg e a nd the a p p l i c a t i o n of p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b r o u g ht a b o ut t h e i nn o va t i o n s o f mod e r n c on s t r u c t i o n me t h o d a n d pr o v i d e d t h e c o n d i t i o n f o r t h e s e a c r o s s i n g b ri d g e p r o j e c t s b y the e n d o f 2 0 c e n tury i n thi s p a p e r the ma j o r t e c h n i c a l i n n o v a t i o n s i n th e w o r l d s mo d e m b ri d g e d e v e l o p me n t ma d e b y d e v e l o ped c ou n t r i e s i s i n t r o d uc e d i n o r de r to e nc o u r a g e t h e yo u n g g e n e r a t i ng o f chi ne s e brid g e e n gi ne e r o f y o un g ge n e r a t i n g i n ma k i ng g r e a t e f f o r t s f o r the o r i g i n a l c r e a t i o n o f b rid g e t e c h n ol o gy d u ring the p r a c t i c e of b rid g e c on s t r u c t i o n i n the 21 c e n tury ke y w o r d s ： t e c h n i c a l i n n o v a t i o n b ri d g e d e v e l o p me n t ； s e a c r o s s i n g b ri d g e p r o j e c t 石拱桥的跨度大都在 3 0 m 以内 ， 公元 5 9 9年建成的跨度为 3 7 in 的中国赵州桥可 以说是这种桥型 的佼佼 者 。木 梁 桥 的跨 度 更 小 些 ， 而且防火和耐久性差 ， 不可能 留存到今 日， 北 宋清 明上 河 图中 的大 木桥 应该 是 中 国先辈 的杰 作。 1 7 7 9年 ， 英 国第 一 座跨 度 3 0 6 5 in 的 铸 铁 拱 桥 一c o a l b r o o k d a l e桥 的 问世 标 志着 西 方 1 引言 在1 8 世 纪 以 前 ， 世界各 国 的 桥梁都 是 采 用 天 然 材 料 ， 如 石 料 、 木材 以及 由 泥 土烧 成 的 砖 所 建 造 ， 1 9世纪 钢桥 的最 高成 就 。它 标 志着 桥 梁 的跨 度从 1 8 0 1 年建成的伦敦泰晤士河跨度 1 8 3 m( 6 0 0 f 1 ) 的铁 拱桥 ， 到世纪末的钢桥 已突破了 5 0 0 in 的跨度 。这是 一 个 了不起 的成就 ， 凝 聚了许多桥梁先驱者 的智慧和 艰辛 。 要特别提到 的是俄 罗斯 克夫达 敞开式 桥于 1 8 7 5 年的上弦侧向失稳和主跨 达 5 4 9 in的加拿 大 q u e b e c 桁架桥在 1 9 0 7年悬 臂拼装施工 中因压杆失稳导致塌 坍 的严重事故引起了理论界对桥梁稳定问题研究 的极 大关注 ， 并 由此产生了许多关于稳定理论的重要成果。 用木石建造桥梁时期 的终结 。而在 中国， 早在唐朝 中 叶， 即公元六世纪已出现的铁链索桥可以说是东方结 束木石时代 的另一种表现形式 ， 比西方早 了一千多年。 1 7 6 0开始的英国工业革命造就了现代科学技术， 也包括现代炼钢法的诞生 ， 使 1 9世纪成为铁路和钢桥 的时代。1 8 5 0 年， 英国第一座跨度 1 4 1 in的钢箱梁桥 b ri t a n n i a 桥 问世。在木桁 架的启发下 ， 1 8 5 7年德 国工 程师 g e r b e r建造 了跨度 1 3 1 in 的第 一 座钢桁 架桥 。 与此同时， 记载中国铁索桥的文献也传人欧洲， 出现了 西方用钢缆为主索的柔性钢悬索桥 ， 成为现代大跨度 悬索桥的先声。1 8 8 3年建成的美 国纽约布鲁克林 桥 一 主跨 4 8 6 in的公路悬索桥和 1 8 9 0年建成的苏格 兰福思湾桥 一主跨 5 2 0 n l 的铁路悬臂钢桁架桥代表了 2 2 0世纪上半叶的技术创新 人类 进入 2 0世 纪后 ， 电气 、 汽车 和飞 机相 继发 明和 投入 使 用 ， 使生活方式发生 了巨大变化 。 1 8 6 7年 发 明的钢筋 混凝 土逐 步 从房屋建筑进入桥梁界成为广泛 应用的新型建桥材料 ， 1 9 0 5年建 成 了第一座钢筋混凝土桥 。第一 次世界大战后 的 2 0年代 ， 美国率 先 出现了兴建高速公路和城市交 通基础设施 的高潮 ， 中小跨度 的钢筋混凝 土桥和大跨 度钢桁 架 桥 、 钢 拱桥和钢悬索桥 大量兴建。欧洲 各 国在 3 0年 代 也建造了许多公 路桥 ， 以 适应 日 益增多的汽车交 通 。 由于养护方 便 ， 在 1 0 0 in 以 内的中小跨度桥 梁范 围 内， 钢筋 2 0 0 3年第 5期第 2 8卷总第 1 0 7期 3 混凝土简支梁桥、 带挂孔的悬臂梁桥以及拱桥逐步代 替了小跨度钢桥 ， 成为 2 0世纪上半叶中小跨度桥梁 的 主流桥型。 石拱桥施工过去都采用满堂支架。在水流湍急的 山谷中和有洪汛的大河 上建造拱桥 ， 常常会 因支架被 冲毁而造成事故 。3 0年代欧洲 的一 座拱桥首创一 种 不用支架 的钢筋混凝土拱肋分段悬拼施 工技术获得成 功， 这种被称为“ 米兰法” 的无支架施工工艺是桥梁史 上一次重要的创新 ， 改变 了过去在支架上施工 、 最后落 架的传统方式。 在 2 0世纪 3 0 4 o年代， 钢筋混凝土结构设计理 论 、 钢梁排空间分析理论 ， 悬索桥 的挠度理论 ， 桥梁 的 稳定和振动理论都相继 建立起来 ， 为桥梁设计提供 了 有力的工具。其中 ， 最著名的几位学者 当推 ： 法国g u y o n ，f r e y s s i n e t 德 国 me l a n ，b l e i c h ，s t t i s s i ，h o m b e r g ，l e o n h a r dt 俄 国t i m o s h e n k o ， d i n n i k ，v l a s o f 美 国 v o n k a r ma n ，n e w m a r k 比利时 ma s s o n e t t 中 国李国豪 ( k h l i e ) 这些大师们的传世著作是 5 0年代以前桥梁结构 理论 的宝库 ， 也是当时研究生们学习的经典理论文献。 3 0 年代的另一个重要成就是大跨度悬索桥和拱 桥的发展和创新。悬索桥的跨度从 1 9世纪末的不足 5 0 0 i n ， 到 1 9 3 1 年的华盛顿桥( l= 1 0 0 6 m) ， 已突破了 千米 。1 9 3 7 年 建 成 的 旧 金 山 金 门 大 桥 更 达 到 了 1 2 8 0 m的跨度。美国悬索桥的发展不能忘记移居美 国的两 位瑞 士 桥 梁大 师 的贡献 ： 他 们 是 l 9世 纪 的 r o e b l i n g和 2 0世纪的 a m ma n n， 前者发 明了主缆施工 的“ 空中纺线法” ， 并建造了 1 0座悬索桥， 其中包括布 鲁克林桥 ； 后者则设计 了华 盛顿 桥和 主跨达 5 0 3 6 m 的 b a y o n n e钢拱桥 ， 他 同时又是金 门大桥的顾 问工程 师。另一位悬索桥设计大师是 d b s t e i n m a n n ， 他追求 桁架式桥塔的华丽风格 。 1 9 4 0 年美国华盛顿州塔科马悬索桥的风毁成为 桥梁风工程研究 的起点 ， 并 由此创 立了桥梁风振理论 和大跨度桥梁抗风设计 的基本框架 ， 也为此后更大跨 度的悬索桥和斜拉桥的建设创造了条件。 2 0世纪上半叶中还必须提到的拱桥成就有 ： 主跨 5 0 3 m的澳大利亚悉尼钢拱桥( 1 9 3 2年 ) 和主跨 2 6 0 m 的瑞典 s a n d fi钢筋混凝 土拱桥( 1 9 4 3年 ) 。 3 2 0世纪 5 0年代的技术创新 法国 f r e y s s i n e t 于 1 9 2 8年 即已首创了预应力混凝 土的概念和设计理论 ， 但 因二次大 战而被搁 置没有得 到实际的应 用。同样 ， 德 国 d i s h i n g e r在 1 9 3 8年 提 出 的现代斜拉桥设计 构思也没有立 即得 以实现 。于是 ， 在战后为修 复和重建被毁坏 的大量钢 桥 ， 预应力混凝 土桥和斜拉桥终 于在 5 0年代开始崭露头角 ， 成为战后 桥梁发展史上两个最伟大 的创新成就。 法国 f r e y s s i n e t 公司开发了一整套预应力材料 ， 锚 固、 防腐 、 施工张拉设备 等体 系 ， 为预应力混凝土结 构 的发展奠定 了基础。 1 9 5 3年 ， 德国工程师 f i n s t e r w a l d在建造跨越莱 茵 河的 wo r ms 桥时， 首创了预应力混凝土悬 臂梁 桥挂 篮 悬浇的节段施工新技术取 得成功 ， 这一新技术使预应 力混凝土梁式桥突破了 1 0 0 i n跨度。采用这种施工工 艺 的另一杰作是建于 1 9 6 4年 的主跨为 2 0 8 m 的德 国 b e n d o ff莱茵河桥 ， 使预应力混凝土梁式桥第一次突破 了 2 0 0 1 1 1 。 德国工程师 d i s h i n g e r 于 1 9 5 6年在瑞典成功地建 造了第一座现代斜拉 桥 一主跨 1 8 2 6 m 的 s t r fi ms u n d 桥后 ， 在德 国得到了推广 ， 建造 了一系列莱茵河桥。如 杜塞尔多夫北 桥 ( l=2 6 0 m， 1 9 5 8年 ) 和科 隆 s e v e r i n 桥( l=3 0 1 m， 1 9 6 0年 ) 。钢斜拉桥这一桥型 以其便于 悬臂拼装 ， 经济及美观在许多桥梁设计竞赛 中战胜 了 其他桥型， 并迅速在欧美各国推广， 跨度从 1 0 0余 113 逐步 向 3 0 0 m发展 ， 到 6 0年代末 已建成 了主跨 3 1 9 m 的杜塞尔多夫 k n i e桥。 德国 l e o n h a r d t 教授在 5 0年代首创了各 向异性钢 桥面板， 他将船上甲板的构造经过改造 以适应车辆荷 载， 代替了战前钢桥上较笨重的叠置式钢筋混凝土桥 面 ， 大大减轻了 自重。另一方面 ， 也可以保留钢筋混凝 土桥面 ， 但与钢梁通过剪力器共 同工作 的结合梁桥是 另一种创新体系， 对于中小跨度桥梁也是施工十分简 便和经济 的新桥型。 上述这些 5 0年代 的创新在修 复德 国原有钢桥上 部结构的工作中发挥 了十分重要 的作用。相应地 ， 现 代斜拉桥设计理论、 各向异性桥面板计算理论、 结合梁 设计理论以及预应力混凝土结构设计理论( 收缩徐变 影响， 预应力损失， 配索方式等) 的逐步成熟和完善也 为 6 0 年代战后世界各国第一次建设高潮的到来准备 了理论基础。 4 2 0世纪 6 0年代的技术创新 欧美各国在 6 0年代兴建高速公路的高潮中建造 了许多桥梁 ， 出现了桥梁建设的黄金时代 。 预应力夹片锚和抗疲劳的高应力 幅冷铸镦头锚的 问世 ， 预应力混凝土 的节段施工工艺在挂篮悬浇法 以 4 y - 交通科技 种流线形扁平钢箱桥 面具 有很好的气动性能 ， 而且 由 于 自重轻 ， 不仅节省造价 ， 又便于施工安装 ， 加上用钢 筋混凝土桥塔替代原来的钢塔 ， 于是就诞 生了新一代 的英国式悬索桥 ， 并且成为 以后悬索桥结 构形式的主 流 后又 出现了预制节段悬拼工艺 ， 以及在移动托架上或 用架桥机悬挂的拼装工艺 ， 是预应力技术发展 的高峰 时期 。 在钢桥方面 ， 高强度螺栓 的磨擦型连接取代 了传 统的铆钉连接 ， 从此拴焊结构成为大跨度钢桥 的新形 式 。 德国 l e o n h a r d t 教授首创 的斜拉桥工程控制 的“ 倒 退分析法” 在 5 0年代的 d t i s s e l d o r f 北桥 中首先得到 了 成功应用 ， 使斜拉桥这一高次超静定结 构的线形 和内 力状态控制建立在科学分析 的基础上 ， 进一步促进 了 6 0年代斜拉桥 的推广和发展 。 6 0年代建造 的斜拉桥中， 著名的有 ： ( 1 ) 委内瑞拉m a r a c a i b o 桥， 意大利 m o r a n d i 设 计l= 2 3 5 m 1 9 6 2年 ( 2 ) 德国波恩市 f e b e r t 莱茵河桥 ， 单索面密 索体系l= 2 8 0 m 1 9 6 7年 ( 3 ) 德国杜塞尔多夫市 k n i e 莱茵河桥 ，双索 面，塔柱无风撑l= 3 2 0 m 1 9 6 9年 ( 4 ) 德国汉堡市易北河北桥l=3 6 7 m 1 9 70钜 这些桥梁充分显示 出斜拉桥 的多姿多态及其在美 学造型方面的创新价值。斜拉桥从稀索体系发展到密 索体系以便于拼装 ； 另一方面 ， 从钢桥面发展到预应力 混凝土桥面以及两种材料结 合( 竖 向、 横 向和纵 向) 的 多种形式， 使斜拉桥在很大的跨度范围内都成为最有 竞争力的桥梁。可以说 ， 6 0年代是斜拉桥发展 的第一 个高峰期 。 采用先进创新施工技术建造 的大跨度桥梁有 ： ( 1 ) 德 国b e n d o ff桥 (l=2 0 8 m) 预应力混凝 土悬臂梁桥 ， 挂篮现浇施工( 1 9 6 4年) ( 2 ) 法国o l e r o n岛跨海大桥 ， 全长 3 k m的预应 力混凝 土连续 梁桥 ， 用上层移动支架 ( 又称造桥机 ) 进 行预制构件节段的悬拼施工( 1 9 64 年 ) ( 3 ) 下层移动托架法施工 的桥梁 ， 这种技术特别 适合于跨越深 谷 的高桥 墩连续 梁桥。在桥墩 顶部 开 槽 ， 使下承的移动托架穿行 向前形成施工支架 ， 在托架 上进行上部结构拼装或浇筑。 以上 的先进施工技术都创 始于 5 0年代 ， 但在 6 0 年代趋于成熟 ， 并开始运用 于大跨度桥梁的施工 。 6 0年代的另一个重 大创新是英 国式 流线形箱梁 桥面悬索桥 的问世 。英 国 f r e e m a n a n d f o x公司在设 计主跨 9 8 8 m的 s e v e rn 桥时最初采用的仍是美国传 统悬索桥 的桁架加劲梁桥面 ， 但在进行节段模 型风洞 试验时不慎将桁架模型吹断 ， 有一位 工程师建议 尝试 一 下制作简单 的流线形扁 箱桥面。风洞试验证 明 ： 这 5 2 0世纪 7 0年代的技术创新 7 o年代可 以说是 预应 力技术发展 的成熟期 。与 此同时 ， 斜拉桥 已开始 由德 国向欧洲各 国以及加 、 美 、 日 等国推广， 特别是在法国， 斜拉桥和预应力技术的结 合出现 了采用预应力 混凝 土桥塔和桥面的 p c 斜拉 桥。其 中最著名的是法 国 j mt i l l e r 设计 的 b r o t t o n e桥 ( 1 9 7 7年) ， 主跨为 3 2 0 m， 它采用 p c 箱梁和单索面 体系 ， 塔梁固结置 于万 吨级 的盆式支 座上。最大 的拉 索达到一千吨级的索力 ， 创造 了另一种 刚梁柔塔 的法 国风格 p c 斜拉桥 。 德国则在 6 0年代建造 了许多钢斜拉桥 的基础 上 于 1 9 7 9年建成了主跨达 3 6 8 i n的杜塞尔多夫市 f l e h e 桥， 这是一座采用混合桥面的独塔不对称斜拉桥。岸 跨的 p c 梁和主跨的钢梁在塔位处对接 ， 悬拼 的长度 是创纪录的， 可以说在7 0年代德国的斜拉桥技术已经 突破了 7 0 0 m。 在施工技术上 ， 一种创新 的顶推法施工工艺获得 了成功。这种将节段预制工厂设置在桥头 ， 在前端钢 鼻梁的帮助下， 逐段向前顶推， 直至完成全部多跨连续 梁的浇筑和架设 。所有工作都在桥头工 厂中完成 ， 在 运输 和安装条件比较困难 的山谷地区是一种经济合理 的工法。以后又发展到曲线长桥的顶推施工。 在 7 0年代的创新成果 中还应 当提到瑞士著名工 程师 c h r i s t i a n me n n教授的许多设计创新 ， 其 中主要的 有 ： ( 1 )镰刀形拱桥-s a l g i n a t o b e l 桥 ， 它被评为 2 0世 纪最美桥梁之一。 ( 2 )板拉桥 ( 矮塔 斜拉 桥)一s u n n i b e r g桥这种将 预应力索放在等高度连续 梁之外的体外索结构 ， 是一 种造型独特 、 介于连续梁和斜拉桥之间的新桥型。 ( 3 )连续刚架桥一f e g i r e 桥 这种免去庞大 的支座 ， 利用双薄壁桥的柔性克服 温度效应 ， 同时又可 削去 负弯矩的尖峰的新体系使预 应力砼梁式桥 的跨越能力突破 了 2 0 0 m。最著名 的是 1 9 8 3年建成的主跨达 2 6 0 m的澳大利亚 门道桥。 6 2 0世纪 8 0年代 的技术创新 6 0年代末 ， 日本和丹麦两个岛国开始实施宏伟的 跨海工程计划 。 日本 以 1 9 7 3年建成 的主跨 7 1 2 m关 2 0 0 3年第 5期第 2 8卷总第 1 0 7期 门桥为起点 ， 同时建设东 、 中、 西 三条线的本 四联络线 工程 。丹麦则从 1 9 7 0建成 的主跨 6 0 0 m的小海带桥 开始 ， 将丹麦的几个岛连成一片。 日本和丹麦作为新 崛起 的两个桥梁大国， 在 8 o年代的跨海工程建设高潮 中成为技术创新的主角。 中国在 8 o年代初进入了改革开放的新时期， 率先 起步的广东省也出现了桥 梁建设 的高潮 ， 吸引了全 国 各地同行的积极参与。中国的桥梁工程技术人员在学 习和引进发达国家在 6 o年代所创造 的新材料 、 新技术 和新工艺中认识到存在的巨大差距， 通过实践和应用 取得了进步 ， 其中也包含一些 为符合 国情 所进行 的局 部改进和创新， 应当说， 基本上是一种跟踪性的发展和 提高。 8 o年代中， 由于预应力索在水泥灌浆 防腐 的管道 内发生严重锈蚀 ， 引起 了国际桥梁界 的关 注。一种原 用于加 固桥梁的体外预应力索 新技 术得到 了发展 ， 并 逐渐代替了体内预应力配索。在箱梁内侧布置预应力 索具有可检查 、 易更换的优点 ， 并且 由于取消了箱壁 中 的预留管道， 使壁厚减薄， 自重减轻， 又提高了混凝土 的质量 ， 是一种具有竞争力 的预应力新技术。 与此同时， 沿用水泥灌浆防腐工艺的斜拉桥拉索 也出现了管 内的水泥保护层因收缩和后期活载作用发 生断裂 ， 使防腐失效的问题。为解决这一问题 ， 日本在 8 o年代初借鉴电缆外热挤绝缘 p e保护层的工艺开发 了一种采用防老化的高密度聚乙稀材料的热挤防腐索 套的平行钢丝索， 这一新型斜拉索是完全在工厂中制 成的成品索， 得到了施工单位的欢迎， 为推动斜拉桥向 大跨度发展作出了贡献 。 美国和英国悬索桥 的主缆施 工一 直沿 用 1 9世纪 由 r o e b l i n g发明的“ 空 中纺缆法” 工艺 。8 o年代 ， 日本 在建造本四联络桥 中的悬索桥时 ， 首创预制平行钢丝 索股的施工技术， 将排成正六边形的 1 2 7根钢丝索股 一 次牵拉就位， 大大提高了主缆施工效率。 在 8 o年代的技术创新中还应当提到的有： ( 1 ) 高性能混凝土 的应用 随着 预应力技术在混凝 土桥梁 中占据主要地位 ， 也促进 了高性能混凝 土的发展。混凝 土的标号从 5 0 年代的 c 2 0和 c 2 5 ， 通过水泥磨细和掺加硅粉等技术 逐渐提高到 8 o年代 的 c 6 0和 c 8 0 ， 8 o年代 末 已出现 采用 c i o 0和 c 1 3 0的试 验结构。高性能混凝 土的使 用不但减轻 了自重 、 增大了桥梁的跨越 能力 ， 同时也提 高了混凝土抗腐蚀 、 抗风化等耐久性指标 。成为推进 预应力桥梁发展的重要动力 。 ( 2 ) 脊骨梁大挑臂城市高架桥 美国在 7 o年代 就出现第一代装配式脊梁桥。小 5 型的预制中间脊梁和独柱墩形成城市立交桥 的骨架 ， 然后安装两侧 的预制悬臂板并用横 向预应力索形成二 车道 b约 81 0 m 的桥面。到 8 0年代 已发展 到第三 代 四车道( b=1 8 2 0 m) 的中间脊骨小箱梁和大挑臂 的高架桥 。这种桥型可 以在不影响原有地面交通条件 下施工 ， 而且 造型美 观 ， 适合 于 曲线形 的跨城 市高架 桥 。 ( 3 ) 用纤维加筋塑料 ( f r p ) 的加固技术 8 o年代初发现了许多混凝土桥梁的裂缝 ， 影响了 桥梁 的耐久性。为了进行加 固和维护 ， 发 明了一种用 纤维加筋 的塑料薄 片条 的维修技 术 以替代 用钢板 粘 贴 、 钢筋混凝 土护层以及布置体 外预应力索的传统方 法 ， 取得了很好 的效果 。 ( 4 ) 混合结构的新发展 在传统的结合梁基础上发展了在支点处可用双层 上下结合的连续结合梁桥 、 钢筋混凝土边梁和钢横梁 的横向结合桥面和斜拉桥岸跨 p c梁和中跨钢梁纵 向 结合的桥面结构等多种混 合结构形式 ， 把钢和混凝土 两种材料 的优点结合起来发挥各 自的特长 。此外 ， 为 了减轻 自重用钢腹板或钢桁架替代全混凝 土实腹板 ， 形成一种既经济又便于施工的混合结构桥梁。 7 2 0世纪 9 o年代的技术创新 在世纪末 的9 o年代 ， 世界桥梁工程进入 了一个 冲 届 ij 阶段， 标志着 2 o世纪桥梁建设最高水平和跨度纪录 的几座大桥相继完成 。它们是 ： 法国 诺曼第大桥l = 8 5 6 m 斜拉桥1 9 9 5 年 丹麦大海带桥l = 1 6 2 4 。m 悬索桥1 9 9 7 年 中国万县长江大桥l= 4 2 0 m钢筋混凝土 拱桥1 9 9 7年 日本明石海峡大桥 1 9 9 8 拒 挪威 s t o l m a s u n d e t 桥 刚架桥1 9 9 8年 瑞典厄勒松海峡大桥 斜拉桥1 9 9 8年 l=1 9 9 1 m悬索桥 l=3 0 1 i n p c 连续 l=4 9 0 m公铁两用 日 本多多罗大桥l = 8 9 0 m 斜拉桥1 9 9 9 年 2 o世纪 9 o年代 的技术创新主要表现在实施上述 纪录跨度桥梁的建设 中所采用的一些新材料和新工艺 上 ， 如 法国诺曼第桥的平行钢绞线拉索和施工控制 技术 大海带桥的塔墩防撞技术 日本明石海峡大桥的 1 8 0 m p高强度钢丝、 塔 墩深水基础和钢桥塔减振技术 6 广 豸交通科技 日本多多罗桥的长拉索防雨振措施 中国万县长江大桥 的钢管混凝 土劲性拱架及 其悬拼悬浇控制技术 挪威 s t o l m a s u n d e t 连续刚架桥的预应力悬臂施 工技术 瑞典厄勒松海峡大桥的9 0 0 0 t 巨型浮吊整孔 架设技术 大桥的健康监测和振动控制技术 墨西拿海峡大桥分体桥面的抗风技术 日本和丹麦率先起步的跨海工程建设把世界桥梁 工程带入了规划建造跨海大桥工程的前期工作热潮之 中， 展示出2 l 世纪世界桥梁的宏伟发展前景。例如： 意大利墨西拿海峡桥工程 欧非直布罗陀海峡工程 英伦三岛之间的跨海工程 欧亚白令海峡工程 日本第二国土轴工程( 太平洋沿岸高速公路) 包括 6个跨海工程 ( 跨越纪淡海峡 、 丰予海峡 、 长 岛海 峡 、 津轻海峡 、 东京湾和伊势湾) 日 韩朝鲜海峡工程 日 俄拉彼鲁兹海峡工程和鞑靼海峡工程 中国沿太平洋高速公路包括五个跨海工程( 跨 越渤海海峡 、 长江 口、 杭州湾 、 珠江 口和琼州海峡 ) 中国舟山连岛工程 中国台湾海峡工程 马来西亚 一 印尼马六甲海峡工程 印尼连岛工程( 如爪洼和巴厘之间) 菲律宾连岛工程 以上这些规划都有可能在 2 l世纪 中实现 ， 人类将 通过征服海峡使世界五大洲能用陆路相连 ， 以形成全 球交通网。 此外， 还应提到在计算机高速升级换代的同时， i1 技术和数值计算已逐渐在大桥规划设计、 结构分析、 施 工控制和管理以及健康监测和养护等方面发挥重要的 作用。由于超大跨度桥梁的日 趋轻柔， 跟踪变形后状态 的非线性分析 、 考虑极 限状态的全过程弹塑性稳定分 析、 全断面和复杂部位 的三维空间分析 ， 强震作用下 的 坍塌过程分析以及考虑全耦合非线性风振分析等都取 得了重要的进步 ， 桥梁结构分析向着更符合实际情况的 精细化方向发展。这些理论上的改进和创新 以及相应 的软件开发对推进大跨度桥梁的不断发展并 为复杂 自 然条件下 的跨海工程作好技术准备都是十分重要的。 8 2 l世纪桥梁展望 中国桥梁在2 o世纪取得伟大成就的基础上， 正在 和世界发达国家一起面向 2 l世纪更 大宏伟的跨海 大 桥工程建设 。跨海超大跨度桥梁的理论和技术准备工 作正在进行 中， 应用现代信息技术 和新材料的研究工 作也在准备 中。 上世纪末 ， 一场新 的经济革命悄然兴起 。在 l 8世 纪工业革命的二百年后， 以信息为核心的知识产业革 命将把人类带入知识经济的新时代。 知识经济时代实质上就是一个智能化和高效率的 社会 。现代通讯技术 的发展使 社会高度信息化 ， 从而 也使家庭生活 、 办公室工作 、 工厂企业生产 、 交通运输 、 工程建设 、 教育培训 、 医疗保健 、 国家管理等等 活动都 可利用可视通讯网络和多媒体 ， “ 信息高速公路” 实现 自动化和智能化。人类的智慧和计算机网络的结合， 使知识创新成为最有价值的产品， 成为经济的主体和 各行业的核心 。 知识经济时代 的桥梁工程建设将具有 以下特征 ： 首先， 在桥梁的规划和设计阶段， 人们将运用高度 发展的计算机辅助手段进行有效 的快速 的优化和仿真 分析 ， 虚拟现实( v i r t u a l r e a l i t y ) 技术 的应用使业 主可 以十分逼真地事先看到桥梁建成后 的外型、 功能 ， 在模 拟地震和台风袭击下的表现 ， 对环境 的影 响和昼夜 的 景观等以便于决策 。 其次， 在桥梁制造和架设阶段 ， 人们将运用智能化 的制造系统在工厂完成部件 的加工 ， 然后用全球定位 系统 ( g p s ) 和遥控技术 ， 在离工地 千里之外 的总部管 理和控制桥梁 的施工 。 最后， 在桥梁建成交付使用后， 将通过 自 动监测和 管理系统， 保证桥梁的安全和正常运行。一旦有故障 或损伤， 健康诊断和专家系统将 自动报告损伤部位和 养护对策。 总之 ， 知识经济时代的桥 梁工程 将和其他行业一 样具有智能化、 信息化和远距离 自动控制的特征。受 计算机软件管理的各种智能性建筑机器人将在总部控 制人员的指挥下 ， 完成野外条件下的水下和空 中作业 ， 精确地按计划完成桥梁工程建设 ， 这将是一幅 2 l世纪 桥梁工程 的壮丽景象。 9 结束语 现代桥梁从 l 8 世纪后期算起已经历了2 0 0余年。 随着桥梁所用材料的不断进步 ， 跨度从不足百米到逼 近 2 0 0 0 m。对交通 的需求推动人类去征服大江 、 深谷 和海峡。原有的桥型、 结构设计和施工方法受到挑战， 面对 困难和挫折 ， 人们通过新材料 、 新结构 、 新理论 、 新 设备和新工法克服 困难 、 解决 问题 、 取得技术 进步， 创 造 出一个 又一个新纪 录。科 学技术 的发展 是无止境 2 0 0 3年第 5期第 2 8卷总第 1 0 7期 7 的。希望年轻一代 中国桥梁工程师要永远保持儿童时 代的好奇心 ， 克服因循守 旧， 不思进取的风气 ， 对传统 的东西要多提 出疑问、 多发现不足 ， 把寻找更好 、 更新 、 更经济和更合理的方案作为自己的 目标， 以执着的精 神、 极大的兴趣和入迷的心态去探索， 争取在 2 1 世纪 的桥梁建设实践 中创造 出能载人世界桥梁史册的中国 原创桥梁技术 ! 世界桥梁发展大事记 ( 共 5 o座桥 ) 1 7 7 9年第一座铸铁拱桥 ， 英国 c o a l b r o o k d a l e桥 l=3 0 6 5 m 1 8 0 1 年主跨达到 1 8 3 m的英国伦敦泰晤士河铸铁拱桥 1 8 5 0年第一座简支钢箱梁桥 ， 英国 b ri t a n n i a桥 l：1 4 1 m 1 8 6 7年第一座简支钢桁架桥 ， 德国 g e r b e r 桥 1 8 8 3年第一座现代悬索桥 ， 美国 b r o o k l y n 桥l= 4 8 6 m 1 9 0 5年第一座钢筋混凝土梁桥( 1 8 7 2年钢筋混凝土结构诞生) 1 9 1 7年 主跨达到 5 4 9 m的加拿大魁北克悬臂钢桁架桥 1 9 2 8年法国 f r e y s s i n e t 发明预应力混凝土技术 1 9 3 1 年第一座突破千米的悬索桥 一主跨 1 0 0 6 m的美国纽 约华盛顿桥 1 9 3 1 年第一座突破 5 0 0 m的钢桁拱桥， 主跨 5 0 3 6 m的美国 b a y o n n e 桥 1 9 3 2年主跨 5 0 3 m的澳大利亚悉尼钢桁拱桥 1 9 3 7年主跨 1 2 8 0 m的悬索桥， 美国旧金山金门大桥 1 9 3 8年德国 d i s h i n g e r 首创现代斜拉桥设计概念 1 9 4 0年美国华盛顿州塔科马悬索桥风毁 1 9 4 3年主跨达 2 6 9 m的钢筋混凝土拱桥， 瑞典 s and 桥 1 9 4 7年德国l e o n h a r d t 首创各向异性钢桥面板 1 9 5 3年德国 f i n s t e r w a l d在主跨 1 1 4 2 m的 wo r m s 桥中首创 挂篮悬浇节段施工新技术 1 9 5 6年德国d i s h i n g e r 建成第一座现代斜拉桥， 瑞典 s t r ms u n d 桥 l=1 8 2 6 m 1 9 5 8年德国 l e o n h a r d t 设计的杜塞尔多夫北桥， 主跨 2 6 0 m， 竖琴式斜拉索 ， 首创倒退分析法( b a c k ana l y s i s ) 施工控制技术 1 9 6 0年德国科隆 s e v e ri n桥 ， 主跨 l=3 0 1 m的独塔斜拉桥 1 9 6 0年瑞典 t j 1“1 1 桥， 主跨 2 8 8 m的钢管拱桥 1 9 6 2年 意大利 mo r and i 设计的第一座混凝土斜拉桥， 主跨 2 3 5 m的委内瑞拉马拉开波桥 1 9 6 4年主跨 2 0 8 m的德国 b e n d o ff莱茵