即将通车的天峨龙滩特大桥

薄雾绕青峰，长桥卧波，未云何龙。

甲辰龙年春节到来之际，世界最大跨径拱桥——天峨龙滩特大桥通车在即。

从赵州桥、宝带桥到颐和园十七孔桥，从合江长江一桥、平南三桥再到天峨龙滩特大桥，拱桥——这是中华民族重要的文化符号和工程名片，即将再一次，向全世界展现勃勃生机和独特魅力。

此刻，回望天峨龙滩特大桥风雨兼程的勘察设计之路，工程师们坚守初心、执着匠心、创新求变的奋斗足迹熠熠生辉。

院士领衔 造福百姓

在桥梁工程领域，每一种桥型都有其最经济适用的跨度范围，低于或超过这一范围，虽然也可能建成，但往往不够经济。而以更经济的方式实现更大的跨度，让中华拱桥造福世界，是中国工程院郑皆连院士不变的初心。几十年来，他带领大跨拱桥关键技术研究团队潜心探索，矢志不渝推动拱桥科研和工程技术创新，取得了一系列重大成就。

广西深谷、江河地形众多，喀斯特地貌遍布，且作为后发展地区，交通建设困难重重。如何在螺蛳壳里做道场，用最经济的方式实现八桂人民大道通达的美好愿望，是以郑皆连院士为代表的广西交通工程师们需要作答的时代之问、人民之问。

时间拨回到2020年，在天峨龙滩特大桥立项之初，年届耄耋的郑皆连院士刚刚带领团队完成世界最大跨径拱桥平南三桥的建设，创造了钢管混凝土拱桥575米主跨的新记录，不仅质量优良，工程造价低，而且将建设周期缩短到了28个月。

“中国拱桥已经赢得世界声誉，无论是建造技术还是数量，都已挺进到世界前列。”彼时已经站在巅峰的郑皆连院士团队已无需向外界证明中国拱桥建造技术在世界范围的实力。

直到天峨龙滩特大桥的出现。

面对更为险峻的天堑和更加苛刻的建设条件，为了给人类跨越江河湖海、高山峡谷提供更经济的选择，郑皆连院士决定“再冒一次险”，带领团队转身走进龙滩库区的密林峡谷，全过程深度参与大桥建设。

郑皆连院士与大桥建设团队在施工现场

“没有郑院士就没有天峨龙滩特大桥。”大跨拱桥关键技术研究团队成员，时任广西交通设计集团有限公司（下称“广西交设”）党委书记、董事长黄德耕表示，郑皆连院士作为天峨龙滩特大桥的总设计师，面对这前所未有的挑战，多方奔走，带领广西交设设计团队以降低前所未有跨度潜在风险为目标，围绕拱肋截面承载力计算、施工期非线性稳定等方面进行大胆探索，开展了针对超大跨径劲性骨架结构设计技术全面综合的研究工作，以一流的科研引领设计、指导施工，实现产、学、研、用一体化发展。

方案比选 科学审慎

为什么主跨要达到600米？

龙滩水库库区以其水面开阔又称“天湖”，烟波浩渺，倒影沉碧，但两岸岸坡陡峭，最大水深达160米，常年水位落差45米，水中无法立墩，因此跨度不能小于600米。

在郑皆连院士的指导下，设计团队向广西壮族自治区交通运输厅和项目业主广西壮族自治区交通投资集团提出了两个桥位、5个桥型方案。

专家组第一次工作会议

“首先是线位，顺直的线位更节省工程投资，但当时因为更顺直的K线存在小桩号侧滑坡堆积体问题，我们一度考虑过相对没有那么顺直的B10线。”天峨龙滩特大桥项目负责人之一、广西交设副总工程师商从晋介绍，设计团队在初步设计阶段进行了多个线位的比选，发现更顺直的K线有一处巨型古滑坡堆积体，体积可填满1800多座标准游泳池，这一堆积体是否处于稳定状态？是否会威胁桥梁安全？这是线路选择首先要搞清楚的问题。

在郑院士的指导下，勘察设计团队一直没有放弃更经济的顺直线路。广西交设岩土工程勘察设计院工程师运用钻探、槽探、高密度电法物探、孔内电视、孔内声波测井、剪切波测井、原位测试、孔内压水试验等多种方法和手段，对桥位及周边区域进行“望、闻、问、切”，由表及里做了一次全面“体检”，为选线提供坚实的基础资料。K线在经过详细论证、补充完善了堆积体加固处置方案后，相较于B10线仍节省建安费2.3亿元。“大桥建设3年来，在各种极端工况下滑坡堆积体稳定，再次证明当初选择的正确性。”

600米跨度，可选桥型有斜拉桥、悬索桥和大跨拱桥。考虑到滑坡堆积体，设计团队将5个桥型方案进一步优化至3个，包括组合梁斜拉桥、上承式钢管混凝土拱桥、上承式劲性骨架拱桥。

“三个方案主跨相当，按常规思路，600米跨度可以采用斜拉桥方案一跨过江，但工程投资和后期养护成本都比较高。拱桥方案则可以比斜拉桥方案节省建安费1.2亿元。”商从晋表示，由于大桥桥址深处山区、库区、自然保护区，运输条件受限，环境保护要求也高，劲性骨架混凝土拱桥在制造加工、运输、环保方面比钢管混凝土拱桥更有优势，且后期养护成本最低。

但是，难度和风险也是最高的。

因为世界上还没有一座跨径超过600米的拱桥，当前最大跨径的劲性骨架混凝土拱桥的主跨只有445米（沪昆高铁北盘江特大桥，2016年建成）。

这意味着，600米跨径的劲性骨架混凝土拱桥方案将远超现有技术规范适用范围，世界上也没有如此规模的工程实例可供参考借鉴。

如何选择？

广西壮族自治区交通运输厅、广西交通投资集团有限公司秉承着对历史和人民负责的态度，对设计团队提供的方案进行了将近1年的研讨，组织召开过8次专家评审会，广泛听取意见，最终确定选用600米跨径的劲性骨架混凝土拱桥方案。

看似并不复杂的方案比选背后，不仅藏着郑皆连院士和广西交设设计团队科学严谨的专业素养、为民造福的初心匠心，更体现着广西交通工程师乃至整个广西交通行业创新求变、勇攀高峰的进取精神和不懈斗志。

矢志创新 克难攻坚

方案确定之后，横在设计团队面前的第一道难关就是计算方法的选择。

广西交设副总工程师何志芬说，对于常规桥梁，工程师可以参考设计规范，找到大多数问题的解决对策，但600米跨度的拱桥已经远超常规计算方法的适用范围。

经过与专家组多次讨论，设计团队将拱桥的实际受力特点作为突破口和落脚点，联合国内顶尖高校和科研机构扎实开展超大跨度拱桥计算方法研究，首次明确劲性骨架拱桥应采用容许应力+二类稳定极限承载力结构分析方法，以这个计算方法为核心的设计指南于最终于2021年3月通过专家组评审。

设计指南评审会

天峨龙滩特大桥跨径超同类型桥梁世界纪录155米，设计团队面临的第二道难关是如何降低施工风险。“外包混凝土”——郑皆连院士在一开始就给团队指出了关键所在。

设计团队对多座同类型大桥进行了对比调研，结合相关学者研究结论，打破传统，首次提出“强骨架、弱钢筋”“强横筋、弱纵筋”的设计思路，增加骨架刚度，降低骨架应力，实现大桥减少普通钢筋3500吨，极大降低了工程风险和施工难度，同时也有利于防止外包混凝土开裂。

设计团队与钢结构加工单位深度交流

“要降低风险，我们还要想办法降低外包混凝土应力。”大桥另一位设计负责人，广西交设桥梁设计研究院总工程师黎栋家介绍，设计团队对拱肋方案进行了全面的优化，包括板拱改为肋拱、等高改为变高，此外针对拱箱高度、拱轴系数等参数进行了详细对比。“我们完成了超过100种方案的计算分析和40余种构造细节局部实体模拟。”通过一系列优化措施，大桥最终的外包混凝土方量减少到了28000立方米，运营阶段外包混凝土最大应力水平与400米同类型拱桥相当。

劲性骨架混凝土拱桥结构受力和与外包混凝土浇筑顺序直接相关，因此降低风险的第三项重要措施是确定合理的外包工序。

“我们首次研发了针对600米跨拱桥外包混凝土的‘三环六段八工作面’均匀加载方案，这个方案能够很好地调控施工阶段应力，整个浇筑过程外包混凝土最大拉应力控制在0.5兆帕以内。”黎栋家说。在优化了均匀加载的设计方案后，设计团队再次深入施工现场，实时跟踪外包混凝土施工全过程，开展了外包混凝土不平衡浇筑的影响研究，开发了劲性骨架外包混凝土不平衡浇筑控制系统，在分环分段方案基础上，分析每次浇筑上下游拱肋、左右岸、高低泵间的不平衡浇筑对拱肋位移影响、应力影响，细到一台罐车混凝土的偏差量，目的是为该节段浇筑过程设定浇筑量偏差的边界值，从而即时指导施工。

设计团队在施工现场服务

三年工期，广西交设深度参与施工，形成了“一名常驻、多名轮岗”的多设代工作机制，全过程跟踪大桥建设，积极参与各项施工方案的编制，开展施工过程的大临设施、施工方案辅助验算和施工过程优化方案计算，总共超过20个专题，还开展了15项科研、试验；广西交设全资子公司广西交通工程检测有限公司则研发了钢结构焊接加工过程应力和内力自动化监测系统，实现了大桥钢桁节段从杆件、部件、构件到结构的全过程监测，为大桥的顺利施工提供了强有力的技术支持和保障。

即将通车的天峨龙滩特大桥

晴空万里，天峨龙滩特大桥如一条巨龙，气贯长虹，又精巧灵动，飞跨在潋滟波光之上。

大桥的通车，承托起沿线人民奔向幸福的希望，将带动更多周边群众和产业因桥而兴，龙腾四海。

大桥的通车，更展现出了广西拱桥建设品牌的精彩卓越，而勘察设计过程中体现出的坚守初心、创新求变、勇攀高峰的精神，必将激励每一位广西交设人奋勇前行，继续书写更多更精彩的奋斗篇章。