“广西造”领先世界 建造最大跨径钢管混凝土拱桥

波司登大桥是当今世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥。图片由新发展集团提供

郑皆连院士是“广西科技进步一等奖＂获奖项目“500m级钢管混凝土拱桥建造核心技术”的第一完成人。图片来源网络

　　在11月3日落幕的广西科学技术奖励大会上，“500m级钢管混凝土拱桥建造核心技术”荣获了“广西科技进步一等奖”，这是土木建筑领域唯一获此殊荣的项目，其余三个获奖项目来自农业科技、医疗卫生领域。远在千里之外的巴蜀胜地，波司登大桥（合江长江一桥）如同长虹卧波般横跨长江，水中未见一墩一柱，桥上人行两岸，桥下舟楫通畅，长江珍稀鱼类在水中畅游正欢。这座桥长530米，是目前世界上最大跨径的钢管混凝土拱桥，它依托于广西技术团队研发的“500m级钢管混凝土拱桥建造核心技术”，由广西的施工团队完成。

　　钢管混凝土拱桥是中国主流桥型之一，跨径的大小决定了施工的难易程度。在波司登大桥建成之前，中国已建的和在建的钢管混凝土拱桥共有426座，其中跨径超过200米的有54座，超过300米的13座。世界上跨径最大的钢管混凝土拱桥是492米的重庆巫山长江大桥。500米跨径曾经一度是行业内的至高点坐标，攻克这个难关之后，可以说广西人掌握了目前世界上最“牛”的钢管混凝土拱桥施工技术，甚至有能力实现700m级钢管混凝土拱桥的建造。“500m级钢管混凝土拱桥建造核心技术”还将冲击中国国家科技进步奖，并代表中国参评世界桥梁界最高奖——国际桥协“杰出结构工程奖”。日前，记者采访了该项目的第一完成人——中国工程院院士、广西科协主席郑皆连。

　　力排众议 合江古邑虹桥飞渡横跨长江

　　在波司登大桥建成之前，业内关于能不能建造跨径大于500米的钢管混凝土拱桥，存在较大的分歧。波司登大桥位于四川省泸州市合江县境内，是泸渝高速公路的重要控制性工程，因施工地形复杂，业主方曾经论证过斜拉桥、悬索桥、钢桁拱桥和钢管混凝土拱桥等方案。跟其他方案相比，钢管混凝土拱桥的设计方案成本最低，在造价上优势明显，但是，由于建造500m级跨径的钢管混凝土拱桥风险太大，中交公路规划设计院对该施工方案的风险评级包括2个四级风险，而桥梁工程风险评估最高是5级，风险到达5级禁止施工，这套方案险些“流产”。

　　“地球能提供免费的推力，为什么不造拱桥呢？”在经过现场勘查之后，郑皆连认为现场施工环境能与拱桥匹配，他用这样一句风趣的比喻说服了业主。虽然跨径600米的悬索桥施工技术已经很成熟，风险也比较小，但是郑皆连“力挺”钢管混凝土拱桥方案。“拱桥比悬索桥省力，跨径600米的左右拱桥可以实现1000米级悬索桥的跨越能力，能节省很多成本。”

　　可是在当时，究竟钢管混凝土拱桥能不能实现500m级的跨径，是个难解的未知数。世界上最大的钢桁拱桥，是552米的重庆朝天门大桥。同样是500m级跨径，钢管混凝土拱桥要比钢桁拱桥难度大多了，自2005年巫山长江大桥建成之后， 似乎就止步于492米跨径的“难度系数”。

　　既然钢桁拱桥技术比较成熟,为什么要造钢管混凝土拱桥呢？虽然钢是土木建筑领域的主要材料，韧性较好，但质重比较轻，容易失稳变形。波司登大桥如果全部用纯钢，不但造价高，而且桥面耐久性差，抗压能力不强。郑皆连院士告诉记者，“钢管+混凝土”的组合，能够实现“1+1>２”的效果。“轻而韧”的外钢管因管内填充混凝土变得“结实”，不会局部失稳；混凝土是脆性材料，管内混凝土受钢管的套箍作用承载能力提升。“钢管＋混凝土”不仅可以节省钢材的用量，降低造价，而且减轻运输和安装重量方便施工。郑皆连认定，钢管混凝土是最适合波司登大桥的材料。

　　波司登大桥2009年12月31日正式开工建设，2012年10月31日建成。因为选用钢管混凝土拱桥施工方案，波司登大桥在整个施工过程之中，减少了混凝土用量67500立方米，减少钢材用量约16350吨。该桥的竣工造价2.6亿元，与比选方案中的悬索桥相比，节约了0.6亿成本，比同期建成的420米跨径的合江长江二桥减少了1.1亿元。