如今特大型橋梁的設(shè)計(jì)使用壽命都會超過100年,港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命更是要達(dá)到120年。甚至有的院士專家提出,特別重大橋梁的使用壽命要達(dá)到200年。
要打造出百年使用壽命的工程,首先要從設(shè)計(jì)的角度考慮大橋的全壽命周期,包括規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)和拆除。橋梁的設(shè)計(jì)要從安全、耐久、美觀等方面綜合考慮,橋梁的使用功能與橋梁結(jié)構(gòu)有關(guān),結(jié)構(gòu)受力是否滿足設(shè)計(jì)壽命,例如在疲勞上、結(jié)構(gòu)上、防腐耐久性上是否有問題,這都是設(shè)計(jì)時要考慮的。另外對于跨海橋梁,要考慮鋼樁的防腐問題,普通的鋼結(jié)構(gòu)在海水里會銹得很厲害,必須采用一些保護(hù)措施,比如涂裝保護(hù),對于海工混凝土同樣如此。
其次是施工質(zhì)量要達(dá)到要求,材料不合格、工藝不到位就會影響橋梁的使用壽命。例如混凝土配合比不合理、振搗不到位、養(yǎng)護(hù)不到位,會導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)空洞、麻面、裂紋等缺陷,時間長了,就會銹蝕鋼筋。
最后就是從管理運(yùn)營維護(hù)的角度考慮橋梁的耐久性,在運(yùn)營維護(hù)中對車輛進(jìn)行管理,治理超載現(xiàn)象?,F(xiàn)在對于一些大型橋梁,特別是重大橋梁,都會引進(jìn)智能健康監(jiān)測系統(tǒng)。在航運(yùn)繁忙的通航區(qū),則要在墩身上設(shè)置防撞設(shè)施,在結(jié)冰的河流,設(shè)置破冰構(gòu)造等。
我國建橋技術(shù)已有長足進(jìn)步
無論是斜拉橋、懸索橋、拱橋等何種橋型,在世界主跨排名前十的橋梁中,有接近或超過一半的橋梁在中國。從上世紀(jì)八十年代開始,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,我國橋梁技術(shù)已有了長足的進(jìn)步,跨度的飛躍在某種程度上就是橋梁技術(shù)進(jìn)步的體現(xiàn),具體來說,我們在新材料、新結(jié)構(gòu)、新設(shè)備、新工藝4個方面均有長足的進(jìn)步。
新材料上,橋梁用鋼的強(qiáng)度和性能一直在發(fā)展,從16錳到Q370qE、Q420qE,一直到Q500qE。斜拉索強(qiáng)度也發(fā)展到2000兆帕級。
新結(jié)構(gòu)上,武漢天興洲長江大橋首創(chuàng)三索面三主桁斜拉橋結(jié)構(gòu)體系,采用鋼橋面板和混凝土橋面板的混合組合結(jié)構(gòu),滬通長江大橋采用鋼桁組合新結(jié)構(gòu)……此外在多孔連跨懸索橋和斜拉橋方面,我國也走在世界前列。
施工工藝和工法方面也都在進(jìn)步。武漢天興洲長江大橋首次采用錨墩定位,雙壁鋼圍堰可隨水位的變化帶載升降,鋼桁梁已經(jīng)可以采用大節(jié)段吊裝,而福建平潭海峽公鐵大橋?qū)⒉捎谜椎跹b,滬通長江大橋沉井采用船廠整體制造浮運(yùn)技術(shù)和大直徑鋼樁定位技術(shù),這些技術(shù)在國際上都是領(lǐng)先的。
新裝備的研發(fā)也取得了一些成就。比如武漢天興洲長江大橋研發(fā)了KTY-4000型鉆機(jī),最大成孔直徑達(dá)4米,而平潭海峽公鐵大橋則研發(fā)了KTY-5000型鉆機(jī),一次成孔可達(dá)5米。一些適應(yīng)橋梁施工的大型專用設(shè)備,如大型振動錘、大噸位浮吊等,也已經(jīng)或即將投入使用。
盡管如此,中國目前仍只能算是橋梁大國,離橋梁強(qiáng)國還有一定的差距,主要落后在研發(fā)領(lǐng)域,包括一些專用設(shè)備的研發(fā),這與我國工業(yè)化水平息息相關(guān)。
中國橋梁完全可以“走出去”
目前在國外,橋梁建設(shè)的高峰早已過去。而我國現(xiàn)在還處于高峰,但這樣的高峰期不會一直持續(xù)下去,一旦投資減少,將造成大量的勞動力、設(shè)備閑置,所以中國的建橋行業(yè)走出國門是大勢所趨。伴隨著高鐵走出國門,橋梁領(lǐng)域在設(shè)計(jì)、技術(shù)、材料、機(jī)械設(shè)備等多方面都有足夠的能力和優(yōu)勢,一同走向世界。
我們有我們的優(yōu)勢,問題是往哪走。歐美、日本等國家盡管建設(shè)高峰已過去,但技術(shù)、裝備及科研實(shí)力仍然領(lǐng)先國際市場,我們很難進(jìn)入。
我們的方向是跟隨國家的“一帶一路”往外走,比如緬甸、孟加拉、巴基斯坦等,還包括東南亞、非洲的一些地區(qū)。在這些地方,我們還是有一定優(yōu)勢的。只不過,我們“走出去”后,要適應(yīng)國際上通用的項(xiàng)目管理方式,以及對規(guī)范、規(guī)則的掌握和運(yùn)用,勞工也要屬地化,以降低成本。
可以說,我們具備在任何惡劣地質(zhì)條件下建設(shè)橋梁的能力,我國交通建設(shè)企業(yè)的業(yè)績已遠(yuǎn)超任何國家的施工企業(yè)。
至于橋梁占多大比例,那要看建在什么地方。像一馬平川的平原地區(qū),路基要多些,橋梁要少些。而在四川、云南、貴州等山區(qū),橋隧的比例就非常高。剛簽約的中老鐵路,橋隧占60%。在山區(qū)里,橋隧往往會超過50%。另外,為減少對土地的占用,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,在穿越一些軟弱地質(zhì)路段,常常采用以橋代路的方式,這也使得橋梁所占比例大幅提高。
中國高鐵為什么可以“走出去”,是因?yàn)槲覈鴱哪系奖?、從東到西修建了各種鐵路線。有東北凍土地區(qū)、嚴(yán)寒地區(qū)的鐵路,有新疆、西藏高原地區(qū)的鐵路,有寧夏戈壁沙漠上的鐵路,有海南熱帶雨林上的鐵路,“一帶一路”沿途的那些國家,總可以在中國找到與之對應(yīng)的相似的地質(zhì)和氣象條件。當(dāng)然,還有自主產(chǎn)權(quán)的列車等。
鐵路有這個條件,橋梁更是這樣。在以上這些任何不同地質(zhì)、不同氣象條件下的鐵路線中,也有大量的橋梁工程。所以,在任何地方建橋,我國的技術(shù)都是成熟的,隊(duì)伍和設(shè)備也是成熟的。
在這一輪的高鐵建設(shè)中,我們建成了一大批在世界上有影響力的橋梁。包括獲得國家科技進(jìn)步獎一等獎和喬治·理查德森大獎的武漢天興洲長江大橋,以及獲得國際橋協(xié)杰出結(jié)構(gòu)工程獎和國家科技進(jìn)步特等獎的南京大勝關(guān)長江大橋,正在修建的世界最大跨度公鐵兩用懸索橋——江蘇五峰山公鐵大橋和世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋——滬通長江大橋,主跨均為1092米……它們都將成為中國橋梁的亮麗名片,向世界展示著中國橋梁的建設(shè)水平,在“走出去”的過程中,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。