【涨姿势】两百年来桥梁的进展和本世纪的展望

两百年来桥梁的进展和本世纪的展望系列文章已刊载数期，广受好评。本期文章试图从桥梁发展历史，纵向分析桥梁的兴衰和演化，分析了几种典型桥梁演化的因果关系，指出桥梁演化是桥梁历史进程的必然现象。为桥梁规划计划、设计选型提供了一个基于辩证唯物主义的历史观，正视桥梁演化的事实，正确对待那些已被技术进步淘汰了的桥型。文章内容由作者收集、整理、加工而成，其中的评论系管窥之见，挂一漏万，欢迎批评。

两百年来桥梁的进展和本世纪的展望

——桥梁的演化

1．桥梁进展的回顾
“桥”源于自然，天生桥给予人类跨越沟壑的希望（图1），大陆架使人类萌生了跨越海峡的梦想。印度古代史诗《罗摩衍那》（Ramayana）第六十六章《卓越提道》（TheGreatCauseway）中记载了神猴哈奴曼（Hanuman）在印度与（斯里）兰卡国之间架起的一道浮桥——罗摩桥；2002年4月，美国NASA航天照片中真的出现了大陆架“罗摩桥”的影像（图2）。为了圆梦，人类奋斗了几千年，终于把人造的桥放在大河深谷之上，连结起了海峡两岸。

图1 天生桥图2罗摩——亚当桥（Rama's—Adam's Bridge）

几千年来人类究竟做怎样的努力，将桥梁发展不断向前推进？作者统计了1万余座可以查到的桥梁，其中约有4千座年代不详或超出分析时间段，现将其余6千余座桥梁分类，并按年代作出统计图，列出近200年来桥梁的兴衰，以飨读者。

1.1．桥梁跨越能力

把几种典型的桥梁跨度第一梯队列于图2中，得到的结论是（1）桁架桥、拱桥、梁桥跨径长期以来踌躇不前，在当前的材料和技术条件下不可能有显著的突破。（2）索桥跨径节节攀升，在世纪之交呈跃升趋势，斜拉桥进入千米级，悬索桥进入双千米级，未来强势。（3）斜拉桥从第一座到最大一座仅相隔54年，跨径增加了6.25倍；但与悬索桥相比仍然相差一个量级。

图2 桥梁跨径趋势图

1.2．悬索桥——桥中王者

桥梁之中悬索桥跨越能力最大，资金投入量也大。没有相当雄厚的经济基础，是不能轻举妄动的。从图3中可以看到，只有世界经济极盛时期才会大批修建。第一次工业革命、罗斯福新政时期、上世纪末世界经济大繁荣时期出现了三个高潮。即便如此全世界每10年最多也只能修建60~70座。

所以悬索桥既是桥中王者，又是世界经济繁荣程度的试金石。

英、美，特别是日本对悬索桥的贡献不可磨灭。1998年建成的明石海峡大桥主跨达1991m，是世界上跨径最大的悬索桥，也是世界上跨径最大的桥梁。意大利墨西拿海峡悬索大桥设计达到3300m一跨，开工在即。中国从上个世纪末开始在悬索桥上就有所贡献，舟山连岛工程的西堠门大桥跨径达到1650m；在建的江苏泰州长江大桥、安徽马鞍山长江大桥，开连续悬索桥之先河，将以2×1000m的记录领先世界，为多跨悬索桥跨越海峡探索新路。预计21世纪将会有更大的计划付诸实施。

图3 世界悬索桥统计

1.3．斜拉桥——桥中新秀

二战以后，斜拉桥这个桥梁新秀吸引了全世界桥梁界的眼球，短短54年，最大跨径从不足150m上升到2008年的1088m——苏通长江大桥。1995年法国诺曼底桥主跨856m，1999年日本的多多罗桥主跨890m，2009年香港昂船洲大桥主跨1018m。大跨径斜拉桥几乎接踵而至。

从2000年到2009年，全世界可统计的新建斜拉桥达300多座，成为世界桥梁建设第三次高潮中大型桥梁的生力军。中国至今已拥有斜拉桥400余座，其主要原因在于斜拉桥施工方便，几乎不需要特殊工艺；跨度适应能力极强，既可以小于百米也可以大至千米；总体刚度适中，比悬索桥动力稳定性好。

但不可否认，如果没有数字电子计算机的出现，斜拉桥特别是现代密索斜拉桥的设计计算几乎是不可能的。

图4 世界斜拉桥统计

图5 世界梁桥统计

1.4．梁桥——常规桥梁

梁桥是常规桥梁，是普通桥梁建设的首选桥型。自从1875年法国花匠约瑟夫·莫尼哀发明钢筋水泥混凝土桥，1925年法国欧仁·福莱西奈发明现代预应力技术以来，梁桥赶上了世界桥梁建设的第二次高潮，以及二战以后欧洲恢复期的建设需要。在世界桥梁建设的第三次高潮中，梁桥也是当然的主角之一。

1.5．拱桥——永恒的话题

在所有桥梁之中，拱桥是唯一历史悠久的桥型，无论哪个时代都长盛不衰。建桥低潮时不少，高潮时更多。人类无法摆脱拱桥以柔克刚的曲线美，世世代代青睐她气如长虹的外形，把背负之重悄悄地传递到地基，其自身却不需要钢筋铁骨的支撑，而就地取材木石为本这种特性也是任何桥型都不具备的。正是这种朴素的特性，在20世纪70年代，双曲拱桥为材料匮乏的中国交通建设立下了汗马功劳。

现代城市拱桥大多作为地标性建筑，下承式居多，异形居多。像天津、南宁的外倾式肋拱都成为景点，但是过分扭曲的造型，也有失庄重。

图6 世界拱桥统计

图7 世界悬臂桥统计

1.6．悬臂桥——自我淘汰

悬臂桥大部分属于梁桥，其悬臂端的挠度是致命弱点。虽然在二战以后恢复期欧洲多有建设，其势头却很快跌落下来，以至于逐渐消失于第三次桥梁建设高潮之中。这也说明，桥梁的工作状态、长期运营效果决定了桥梁的兴衰，优胜劣汰。

1.7．常规跨度范围

经过长期的经验总结，在常规桥梁跨径选择中，桥梁工作者都有一些经验范围，经过访问调查，一部分人掌握的“潜标准”大致如下：

（特殊要求的桥梁、城市景观桥梁另当别论）

≥ 1000ｍ——悬索桥

1000ｍ～ 200ｍ——斜拉桥；≤200ｍ——连续刚构桥、拱桥；≤100ｍ——连续梁桥、拱桥

≤30ｍ——简支梁桥、拱桥；≥10ｍ——预应力砼梁桥；≤10ｍ——普通钢筋砼梁桥

2．中国桥梁进展的态势

自20世纪70年代以后中国加入了世界现代桥梁建设的队伍，90年代随着高速公路的发展桥梁建设进入发展期，21世纪将进入鼎盛期。中国高速公路里程将在2020年代与美国相当。

图8 中国高速公路建设趋势

2005年作者曾指出，中国高速公路分布有两大特征：一是鉴于中国地方高速公路规划几乎与国家规划相当，最终中国的高速公路将是美国的2倍（图8）二是中国的高速公路，基本上集中在东部，西部仅有进疆的“丝绸高速”和进藏的“文成高速”两条走廊带（图9）。东西分界线依次为：黑河、齐齐哈尔、银川、昆明、瑞丽。拉直了就与1935年胡惟庸的中国人口分布线“瑷珲——腾冲”相重合，线东西人口比例约为95：5，至今仍然只在百分点水平内浮动。而美国高速公路基本上均匀分布在全部国土上，略有疏密。因此，中国东部高速公路的密度是美国的4倍。中国桥梁集中在东部，特大桥梁在江河沿海，这是中国桥梁分布的概貌。

图9 中国高速公路分布特征

2.1．中国桥梁在世界的地位

20世纪桥梁界有一个说法：世界级大桥，19世纪在美国，20世纪在日本，21世纪在中国。这种划分不太准确，但是可以从中领会到世界大桥的走势。从表1中可以看到世界级大桥，中等大跨径的梁桥、拱桥靠近中国西部；大跨径的索桥靠近中国东部，安徽省位居伯仲，当有作为。这种分布是中国地形地貌、河流特征决定的，不以人为。

表1中，**为同类桥型中跨径最大的桥梁，*为同类结构中跨径最大的桥梁。

表1 世界大跨桥梁最新排行表

桥型	结构	常用跨径（m）	跨径（m）	桥名	建成年
悬索桥	钢梁	600-2000	1991	日明石海峡桥	1998
	砼梁	452	汕头桥	1995
	三塔连续		2X1000	泰州、马鞍山	2012
斜拉桥	钢梁	200-800	1088	苏通长江桥	2008
	钢砼梁	200-800	890	日多多罗桥	1999
	结合梁	200-600	605	青州闽江桥	1994
	砼梁	200-400	530	挪斯卡尔桑德	1991
	无背索		209.6	江西贵溪桥	2009
梁桥	钢梁	10-200	300	巴西*西尔瓦桥	1998
	砼梁	10-200	301	挪*斯托尔玛桥	1998
	钢砼梁		330	渝石板坡长江桥	2006
拱桥	钢拱	40-200	552	重庆朝天门桥	2009
	砼拱	10-200	420	重庆万县长江桥	2009
	钢管砼	492	重庆巫山长江桥	2005
钢桁架桥		40-500	549	加**魁北克桥	1917

2.2．中国海湾桥梁现状

海湾大桥是经济繁荣的产物和需要，杭州湾大桥和东海大桥几乎同时列入议事日程，是中国首次尝试的海洋桥梁工程。因海洋之中施工条件恶劣，实际工作日不足一半，水下工程需要构建大而集中，不宜采用繁琐重复的工艺；出水以后以大块件拼装为主，不宜现场零星浇注。水上安装能力成为关键，1000~2000吨构件的吊装设备必不可少，需要有强大的综合建桥能力的。

目前可以与杭州湾大桥、东海大桥相比较的工程只有（1）美国切萨皮克海湾桥，1964年建成，桥梁隧道综合体全长37公里，类似在建的港珠澳大桥；（2）巴林法赫德国王大桥，大桥全长25公里；中国位居前列。

表2 中国海峡桥梁工程

桥名	长度（km）	主桥桥型和跨径（m）	建成时间
杭州湾大桥	36	448m钢斜拉桥	2008
东海大桥	26.7	420m组合斜拉桥	2005
青岛海湾大桥	25.9	2X260m自锚独塔悬索桥	2010
舟山连岛工程	18.3	620m斜拉桥1650m悬索桥	2003-2009
深港西通道	9	180、210m独塔斜拉桥	2006
港珠澳大桥（在建）	49.968	3X458m、3X298m钢斜拉3X258m提篮拱、隧道6648m	2010开工
台湾海峡通道金门大桥在建	（180）4.78	150+4×250+150m单索面斜拉桥	2010开工

3．二十一世纪世界海湾桥梁走势世界海峡大桥一直是桥梁界关注的热点，图12中黄色通道都有了设计方案和建设计划。

图10 直布罗陀海峡大陆架线路桥梁方案

图11 墨西拿海峡大桥与美国金门大桥比较

图12 廿一世纪世界海峡大桥走势

选择几个工程介绍如下：
（1）直布罗陀海峡大陆架线路桥梁，规划方案是跨径3550m的连续悬索桥；桥面宽度55m，有效宽度2×13.5m分离式截面；海床标高-315m，桥面标高88m，塔顶标高482m。

（2）意大利墨西拿海峡大桥，设计悬索桥跨径3300m，通航净空60×600m；三块分离式主梁，宽61.8m，中间是铁路，两侧是公路，开工在即。

（3）琼州海峡大桥，海峡最窄处19.4公里水深40—160，上下两层，其中铁路桥为四线，设计客车时速160公里，货运列车时速120公里。公路桥设计时速为100公里。争取2012年开工，2020年建成通车。

图13琼州海峡大桥

（4）台湾海峡大桥

台湾海峡通道有四条路线，见图14左图，从北向南依次是（1）福州-基隆276km；（2）福清大坵-新竹140km；（3）石狮深沪-鹿港（彰化）170km；（4）厦门-金门-澎湖-嘉义（东石）180km（全程220km，水中180km），其中大金门至小金门的4.78公里海峡桥，金门县决定10月开工，见图14右下图，。

4条路线中，福州方案是习惯航路，里程最长，不宜建桥；最短的方案里程140km，深水里程最长；里程170km的路线水深较浅；厦门方案可以利用沿途岛屿，把桥梁或隧道化整为零，分段实施。

金门大桥在图14左图的白色圆圈之中，也可以理解为台湾海峡通道的序曲。原有南北两个方案（见图14右上图），现在金门县实施的是南方案，总体工程量较小，但是厦门与小金门之间的海峡桥尚不在其中。

图14 台湾海峡和金门大桥

（5）宗谷海峡大桥

该通道是日本北海道至俄罗斯库页岛的计划，日本国内还有很多连岛和海湾抄近路工程。

（6）白令海峡

白令海峡通道工程是真正意义上的大陆桥，实际上欧亚大陆就是一个整体无需建桥联系；亚非、南北美大陆本来是连在一起的，因开凿运河而分开；只有亚美大陆相隔88km的白令海峡。如果建成通道，五大洲将联成一体，只有澳洲、南极洲在外，俄美之间也有了最直接的通道。

图15 白令海峡大桥三层（汽车、火车、管道）方案

白令海峡通道现在有很多设想，其中一个设想为桥梁，大桥分为三层：顶层用于汽车交通，中层用于高速火车，底层用于石油和天然气管道。下面的两层采用封闭式，可全年通行。而顶层在一年中只对汽车开放４个月。

桥梁设计跨径400m，采用斜拉桥中的板拉桥——板索式斜拉索，以抗拒-40℃的恶劣天气；桥面标高60m，用220个桥墩抵抗冰山冲击。

这是廿一世纪最困难、最伟大的桥梁工程。白令海峡贯通日，五洲通途帷幄中。

楼主厉害+辛苦！！！

值得认真一看，谢谢分享

谢谢lz分享，辛苦啦；琼州海峡大桥之前之前争议一直比较大，现在好像还没没通过立项申请吧。