作家郑皆连肖像画。 张武昌绘
由郑皆连蛊卦建造的安徽黄山太平湖大桥跨径达330米。图为郑皆连在施工现场。
二〇二四年二月，由郑皆连主握假想的广西天峨龙滩特大桥建成通车，其主桥盘算推算跨径达六百米。
各种拱桥跨径全国第一
桥梁是跨越河流、山谷等清苦的东谈主工构筑物，拱桥所以受压的拱圈手脚主要承重结构的桥梁，具有受力合理、超载才智强、刚度大、持久性好等优点，是桥梁最主要的分支。
在古代，由于枯竭抗拉性能好的建筑材料，以受压为主的拱桥在统共桥型中竞争上风赫然。中国拱桥建造历史悠久，公元605年建成跨径37.02米的赵州桥，在全世范围制内初度发明了敞肩拱，松开了上部结构骄矜，改善了拱脚受力，为拱桥增大跨径找到了一条正确旅途。公元1192年建成的卢沟桥为十一孔不等跨流畅圆弧石拱桥，曾通过400吨平板车，表露了拱桥优胜的持久性和超载才智。
在现代，梁桥、斜拉桥和悬索桥等桥型迅猛发展，在一定进程上挤占了拱桥的应用空间。在此布景下，力学性能优良的拱桥要赢得握续发展，必须要惩处两大问题：其一，虚拟施工风险；其二，虚拟拱肋安装费。
50多年来，笔者团队围绕这两个难题进行了刻苦攻关和大批本质，取得了系列恶果。1968年，笔者提议了斜拉扣挂松索合拢架设拱肋的方式，在国表里初度已毕了建拱桥不搭支架，顺应跨径100米内拱肋悬拼，且不错大幅虚拟施工用度。上世纪七八十年代，广西选用该方式建成40余座跨径100米傍边的预制悬拼钢筋混凝土箱型拱桥，单元造价与跨径30米的预应力混凝土简支梁桥握平。
1994年，在修复其时全国最大跨径中承式混凝土肋拱桥——广西邕宁邕江桥时，笔者提议了斜拉扣挂合拢后松索法，在静态中完成拱桁节段从吊挂结构向拱的体系调节，大大培植了节段悬拼历程的安全性，使悬拼拱桥跨径培植到500米成为可能。在此时辰，1977年，中国工程师张联燕提议了拱桥转体施工工法，为拱桥无支架施工又提供了新路线。2008年，中国工程师用斜拉索、挂篮悬浇工法初度建成了西登攀速跨径150米钢筋混凝土北沙沟拱桥。上述无支架施工方式的创立，使中国拱桥修复完成了从传统向现代的跨越，在中国拱桥修复史上具有划期间意旨。由于拱桥事故多数由支架变形和坍弛导致的，拱桥无支架施工大大虚拟了施工风险。
无支架施工技能的发展再加上材料、装备的跳跃，使中国拱桥建造数目速即增多，跨径赢得关键冲破。十分是最近30年，伴跟着大批修复高速公路、高速铁路带来的需求，中国建成了一系列全国最大跨径拱桥，其中有跨径146米的山西丹河石拱桥，跨径550米的上海卢浦钢箱拱桥，跨径552米的重庆朝天门钢桁拱桥，跨径445米的沪昆高铁北盘江混凝土拱桥，跨径430米的拉林铁路藏木钢管混凝土拱桥，跨径560米的广西平南钢管混凝土拱桥，跨径600米的广西天峨龙滩混凝土拱桥。这些标记着中国各种拱桥跨径均列全国第一，置身桥梁强国之列。
两类拱桥发展最快ai换脸 视频
最近30年，中国拱桥发展最快的分支有两个：钢管混凝土拱桥和混凝土拱桥。
钢管混凝土拱桥所以钢管混凝土为拱圈主要受力构件的拱桥，发源于苏联。该国于1937年和1939年各建成一座，但施工方式是在预制场将钢管分段注重混凝土，在满堂支架上组装成拱，未能推崇钢管混凝土拱桥的结构上风、施工上风，从而丧失了经济上风，以至在而后的80余年间，全国再莫得用此法修复新的该类拱桥。运道的是，由于具有精采的技能储备和强大的工程需求，从上世纪90年代起，钢管混凝土拱桥在中国大放异彩。中国工程师欺诈我方开辟的斜拉扣挂和转体技能架设钢管拱桁，用我方研发的真空赞助多级压力流畅泵送技能注重彭胀与收缩可端正的管内混凝土，培植了钢管混凝土拱桥质地，虚拟了造价，裁汰了工期，增强了竞争力。30年来，中国建成了钢管混凝土拱桥近500座，其中跨径大于300米的22座，最大跨径达560米。本质表露，钢管混凝土拱桥从跨径100米至近600米均有较大竞争力。与之比拟，海外建成的钢管混凝土拱桥最大跨径仅240米。
混凝土拱桥刚度大、持久性好、结构材料用度低，但拱肋质地是同跨径斜拉桥、悬索桥加劲梁质地的5-10倍，且架设全靠大型临时阵势，施工风险大，用度高。对此，1898年，奥地利工程师约瑟夫·米兰发明了施工混凝土拱肋的劲性骨架法，即先架设质地约为拱肋质地1/10的钢拱骨架，然后在其上挂模浇筑拱肋混凝土，促进了世范围制内混凝土拱桥的发展。
中国工程师对激动劲性骨架混凝土拱桥建造技能跳跃，作出了多方面进击孝敬，包括用钢管混凝土拱桁代替钢拱桁作劲性骨架，用钢量虚拟50%；开辟了分环、多使命面浇筑外包混凝土和斜拉索调载技能，能有用地端正拱肋施工时程应力及虚拟永存应力；从而大幅培植了混凝土拱桥的安全性、经济性，激动其高速发展。收尾2024年，全全国跨径大于200米的混凝土拱桥有67座，其中劲性骨架混凝土拱桥20座，挂篮悬浇31座；跨径大于300米有20座，其中劲性骨架混凝土拱桥11座，挂篮悬浇5座；跨径大于400米有5座，全是劲性骨架混凝土拱桥；且统共11座跨径大于300米的劲性骨架混凝土拱桥都在中国，最大跨径达600米。而130年来，海外建成劲性骨架混凝土拱桥最大跨径260米。
两座拱桥接连刷新全国记载
近6年来，笔者主握建成了跨径名次全国第一、第二的拱桥，即天峨龙滩大桥、平南三桥，被公以为是这两种桥型的隆起代表。
广西平南三桥，是一座跨越浔江的钢管混凝土拱桥，盘算推算跨径560米，其修复不仅要顺利惩处超大跨径难题，况且还必须克服北岸桥台建在卵石层上、南岸桥台建在基岩上导致的强大清苦。为此，笔者率领团队优化假想，使北台基础险些处于中心受压，边际最大应力降到800千帕内。
经对6个卵石注浆模子实验及3块承载板原位加载实验判断，北岸桥台选用“地卑鄙畅墙+注水泥浆加固的卵石层”复合基础能中意应力和变形需求，大桥建成后北台在160万千牛恒载重压下、20万千牛水平力作用下，20个月的卵石地基千里降仅为5.2毫米，桥台水平位移3.5毫米，全都中意假想条目。平南三桥的建成，为在非岩地区建造大跨径推力拱桥提供了一个顺利程序，扩大了推力拱桥适用限制。
建造历程中，平南三桥已毕了上部结构大型化、安设化、工场化施工，工场化率达85%；研制了大流动性、自密实、彭胀收缩可假想的混凝土材料，使管内C70混凝土注重密实与钢管聚会紧密，715天龄期弦管混凝土超声波速保握在5000米/秒傍边，标明管内混凝土不仅没脱粘，还对钢管壁保握一定的压力，冲破了艰涩钢管混凝土拱桥发展最进击的质地瓶颈；始创以力主动端正方式代替传统刚度被迫端正方式端正吊扣塔位移，不但已毕了吊扣塔大幅瘦身，拱桁节段吊运历程中形成的塔顶位移从分米级下落到厘米级。值得一提的是，该技能还应用于全国上最大跨径连拱桥渝湘复线高速公路双堡特大桥，顺利惩处了其中间扣塔由于两跨拱桁不同步悬拼引起扣索力收支4000千牛导致的偏位问题，大大减小了中间扣塔受力；发明斜拉扣索一次张拉不调索、每组扣索一次破除工法，加速了拱桁悬拼速率和质地，从简了用度。平南三桥修复时辰，零安全事故，质地全优，工期28个月，每平日米造价仅为18152元。中国工程院外籍院士邓文中指出，平南三桥建造技能代表钢管混凝土拱桥最高水平。
天峨龙滩大桥位于广西天峨县境内，跨越龙滩水库库区，水面宽约600米，水深160米，经初步假想比较，混凝土拱桥决策较斜拉桥建安费少1.25亿，100年协调费少4.7亿而胜出。
大桥全长2488.55米，桥宽24.5米，其中主桥为盘算推算跨径600米上承式混凝土双肋拱桥，矢高125米。拱肋选用等宽变高的混凝土箱型截面，拱脚、拱顶箱高分袂为12米、8米，宽度均为6.5米；横向平行成立两肋，肋间净距10米，成立13谈钢筋混凝土箱型横联；拱肋及横联均选用C60混凝土。选用力性骨架法施工。
拱肋外包混凝土竖向分为底板、腹板、顶板三环，每环分8个使命面临称浇筑，每次由8台压力泵履行混凝土泵送，同步浇筑4个使命面，36次完成拱肋外包混凝土浇筑，浇筑历程中，拱桁挠度、应力不雅测值与按线弹性调换盘算推算值吻合，最大差值分袂为2%、9%。
天峨龙滩特大桥主孔将全国混凝土拱桥跨径全国记载一次性培植155米，比海外最大跨径混凝土拱桥大210米，建造风险大。主要风险源是在8150吨劲性拱骨架上分36次浇筑质地7万多吨的2.81万立方米外包混凝土，任何一次浇筑都不允许失败，且时程应力和挠度必须端正在限值之内。
围绕这个风险源，笔者团队惩处好了以下技能难题：一是提议了劲性骨架刚劲度的合理遴荐准则，既确保了施工时手脚拱架的安全又端正了材料用量；二是通过合理分环和科学成立多使命面同期浇筑，兼顾了结构时程应力扼制和现场施工时效，已毕了拱肋外包混凝土的安全、快速施工；三是收缩赔偿邃密假想和使命性能调控双管皆下，已毕了2.81万立方米拱圈外包混凝土不开裂；四是选用概括结构优化方式，使跨径600米混凝土拱桥成桥应力水平与已建成的跨径400米级混凝土拱桥握平；五是建立了拱肋纵向配筋优化方式，使纵向配筋减少到原决策的1/16。经43个月施工，大桥于2024年2月1日建成通车，已毕了零安全事故，质地全优，不超概算。建成后，大桥还罗致了距桥位10千米震中4.4级地震的历练，松弛无恙。
进一步磋磨发现，平南三桥与天峨龙滩特大桥的实测钢、混凝土应力水平较低，双非线性盘算推算的拱圈承载才智安全统共较大。因此，初步臆度，用现存工法、材料、装备把两类拱桥跨径增大到700米是可行的。2019年、2023年中国工程院和国际桥梁及结构工程协会以这两桥为参不雅对象，在中国南宁召开了两次全国大跨径拱桥建造大会，笔者担任大会主席，作东旨敷陈，大桥修复设立受到与会国表里群众平庸传颂，为国度赢得了声誉。
拱桥科创永远在路上
新中国成立75年来，十分是参加新期间以来，中国拱桥修复赢得高速发展，到现在为止，全国统共类别拱桥按跨径排序前10名中，中国占8位，还囊括了前6位，且领有拱桥假想、施工主要发明专利，是名副其实的全国拱桥第一强国。但咱们也必须清澈地刚烈到，至2022年底止，中国建成的113万座桥梁中，拱桥仅占16%，远远未达到这种力学性能最优桥型应占比例。此外，中国在结构盘算推算软件、施工智能化方面与海外还存在差距。
中国闻明航天科学家钱学森在其所著的《工程和工程科学》中指出，工程科学家对工程发展的孝敬即是在确保工程技能可行前提下，死力作念到东谈主力和财力的从简。笔者团队遥远解任这一原则：拱桥经济占优时，咱们不忌惮冲破全国跨径记载；反之咱们毫不盲目追求大跨径。中国拱桥工程师将赓续罗致这一原则，通过磋磨与本质，加强国际交流，持续培植拱桥质地，虚拟造价，赓续为中国拱桥建造技能造福全国而立志。
（作家郑皆连为闻明路桥工程群众、中国工程院院士）
中国科协科学技能传播中心、陈家庚科学奖基金会与本报勾通推出ai换脸 视频