中國工程院院士鄭皆連：中國拱橋為世界貢獻了什么？

中國拱橋為世界貢獻了什么？

——專訪中國工程院院士、廣西大學土木建筑工程學院教授鄭皆連

今年2月，世界最大跨徑拱橋——廣西南丹至天峨下老高速公路天峨龍灘特大橋建成通車。這是世界首座跨徑超600米的拱橋，實現了混凝土拱橋的“百年跨越”，成為世界拱橋發展史上又一座里程碑及中國橋梁國家“新名片”。

當前，中國拱橋無論是建造技術還是數量，都已挺進世界前列。作為天峨龍灘特大橋總設計師，中國工程院院士、廣西大學土木建筑工程學院教授鄭皆連近日接受中新社“東西問”獨家專訪，對中國現代拱橋的設計、建造創新亮點以及中國拱橋技術發展成就進行解讀。

現將訪談內容摘要如下：

中新社記者：中國橋梁建設歷史悠久。橋梁結構可基本分為拱橋、斜拉橋、梁橋、懸索橋四大類型，其中拱橋的歷史源遠流長。中國拱橋經歷了怎樣的發展歷程？目前，中國拱橋建設處于什么水平？

鄭皆連：公元282年左右中國出現石拱橋，公元605年中國建成了世界第一座敞肩石拱橋——趙州橋，跨徑37.02米，拱圈上有4個小拱，可減輕上部結構自重，改善拱腳受力，它為拱橋增大跨徑找到了一條正確路徑。這個石拱橋跨徑紀錄在中國延續1300余年，一直到新中國誕生后才被打破。

在新中國，石拱橋繼續被大量修建，最大跨徑是2000年建成的山西晉城至河南焦作高速公路丹河橋，凈跨徑146米，雖居世界前列，但因為拱架的安全性和費用高問題，繼續增大石拱橋跨徑已意義不大。

然而，中國鋼拱橋、混凝土拱橋跨徑曾長期遠遠落后于世界。其中，混凝土拱橋方面，1980年前南斯拉夫已建成跨徑390米KRK橋，中國1985年建成涪陵烏江橋，跨徑才達200米。鋼拱橋方面，美國1977年建成新河谷大橋，跨徑518米，1993年中國建成九江長江大橋主跨216米，才突破200米大關。

直到近20年，中國建成的鋼拱橋、鋼管混凝土拱橋、混凝土拱橋等各個門類拱橋跨徑均超過國外，居世界第一。按拱橋跨徑大小排序，全世界前十座拱橋中，中國占8座，還囊括了前六。尤其是2024年2月建成通車的天峨龍灘特大橋，把混凝土拱橋世界紀錄一次提高155米，且中國擁有全部技術的知識產權。天峨龍灘特大橋比同橋位斜拉橋方案概算少1.25億元人民幣，剛度大7倍。簡言之，目前中國拱橋建造技術總體居世界前列。

中新社記者：廣西是拱橋設計建造的代表性省區之一。以廣西平南三橋、天峨龍灘特大橋為代表的現代拱橋，克服了哪些重大技術難點？取得了哪些突破性技術創新？

鄭皆連：廣西在20世紀六七十年代就利用斜拉扣掛懸拼拱肋預制節段技術，建成了40余座跨徑100米左右的鋼筋混凝土拱橋，其單位造價與30米簡支梁持平，使廣西成為中國修建拱橋最多的省區之一。近年來廣西更是取得了系列重大突破，代表性橋梁就是平南三橋和天峨龍灘特大橋。

平南三橋主橋為鋼管混凝土拱橋，計算跨徑560米，建成時居世界各類拱橋跨徑第一。平南三橋主要技術創新有：發明了適用于非巖地基的“地連墻+混凝土承臺+卵石層注漿”復合橋臺基礎；發明了力主動控制代替傳統的剛度被動控制，拱桁懸拼過程中的塔頂水平位移從分米級下降到厘米級，同時使吊扣塔大幅度瘦身；發明了拱桁懸拼過程中一次張拉不調索、一次拆除扣索技術；研發了收縮可控制的管內混凝土，解決了制約鋼管混凝土拱橋發展的最大技術瓶頸。美國工程院院士、中國工程院外籍院士鄧文中指出，平南三橋建造技術代表鋼管混凝土拱橋最高水平。

平南三橋。鐘健 攝

天峨龍灘特大橋是世界首座跨徑600米級的混凝土拱橋。在前期中國工程師發明的鋼管混凝土骨架代替型鋼骨架、調控澆注外包混凝土過程骨架時程應力及降低永存應力這兩大混凝土拱橋核心技術的基礎上，天峨龍灘特大橋在建造中主要解決了以下技術難題：一是提出了勁性骨架強勁度的合理選擇準則；二是通過合理分環和科學設置多工作面同時澆注，兼顧了結構時程應力抑制和現場施工時效，實現了拱肋外包混凝土的安全、快速施工；三是收縮補償精細設計和工作性能調控雙管齊下，實現了28000立方米拱圈外包混凝土不開裂；四是采取綜合結構優化措施，使跨徑600米混凝土拱橋成橋應力水平與已建成的跨徑416米混凝土拱橋持平；五是建立了拱肋縱向配筋優化方法，使縱向配筋減少到原方案的1/16。該橋建成后還經受了位于震中遭遇4.4級地震的考驗，大橋安然無恙。

中新社記者：從“中國第一石拱橋”趙州橋開始，到“世界最大跨徑拱橋”天峨龍灘特大橋的落成，中國拱橋建設跨越式發展的內在動力是什么？

鄭皆連：首先，中國有拱橋基因，1400年前就建造了聞名世界的趙州橋。拱橋受力十分合理，剛度大、耐久性好。但圬工拱橋拱圈1400年來都要支架施工，跨徑難于增大，支架費用越來越高，直到1968年中國工程師創造了無支架施工方法，使拱橋跨徑增大成為可能。經過長期研究，中國工程師較好解決了拱橋的施工風險問題和降低大跨徑拱橋施工費用問題。此外，近30年來中國高速公路和高速鐵路大規模發展，對拱橋建設提出了迫切需求。

以上幾方面因素共同促使中國在拱橋數量和跨徑上的快速發展，創造了世界橋梁發展史上的奇跡。

2023年3月，中國工程院院士、廣西大學土木建筑工程學院教授鄭皆連向參加第二屆世界大跨拱橋建造技術大會現場觀摩會的嘉賓介紹天峨龍灘特大橋建造有關情況。陳冠言 攝

中新社記者：中國拱橋對世界橋梁建筑產生了何種影響？與其他橋梁建設強國相比，中國拱橋建造還有哪些努力的空間？

鄭皆連：無支架施工是傳統拱橋和現代拱橋的分水嶺。拱橋無支架施工技術起源于中國，在國外也被廣泛采用，極大地提高了施工安全性和經濟性。中國在拱橋建造技術上的進步和實踐經驗，為國外在建造大跨度橋梁時提供了一種剛度大、耐久性好、造價低的比較方案。

具體來說，鋼管混凝土拱橋源于蘇聯，但由于沒發揮該橋型的結構優勢、施工優勢，從而喪失了經濟優勢，僅建成兩座便被市場淘汰了。20世紀90年代起，中國工程師利用自己開發的斜拉扣掛技術、轉體技術架設鋼管拱桁，真空輔助壓力連續灌注管內混凝土，提高了質量，降低了造價，縮短了工期，建成了鋼管混凝土拱橋近500座，最大跨徑達560米。所以有充足理由說，具有工程價值的鋼管混凝土拱橋是中國工程師開發的。

中國工程師對勁性骨架混凝土拱橋的貢獻也是多方面的，其中包括用鋼管混凝土拱桁代替鋼拱桁作勁性骨架，用鋼量降低50%；開發了分環、多工作面澆注外包混凝土和斜拉索調載技術，推動拱橋建造數量增加，跨徑持續增大。

但須意識到，中國在結構計算軟件、施工智能化方面與國外還存在差距，需要我們長期努力去實現趕超。

中新社記者：中國拱橋建造技術曾流傳到日本、印度、斯里蘭卡等國家。中國拱橋對促進中國與各國文化交流方面發揮了何種作用？

鄭皆連：橋，在中國文化長廊中極富魅力，它不僅具有實用功能，還是各歷史時期的文化標本，更是各國家之間溝通交流的文化符號。中國古代石拱橋建造技術遙遙領先世界，向世人彰顯了中國古人的智慧。《馬可波羅行紀》就稱贊盧溝橋在世界上無與倫比。

近年來，中國鋼管混凝土拱橋和混凝土拱橋在跨徑和建造技術方面居世界前列，大大增強了中國橋梁技術在海外工程建設市場的競爭力。目前，“一帶一路”交通基礎設施建設如火如荼，隨著中國橋梁施工企業不斷在世界各國建造大型拱橋，也將搭建起中外文明交流互鑒的文化“橋梁”。

受訪者簡介：

中國工程院院士、廣西大學土木建筑工程學院教授鄭皆連接受中新社“東西問”獨家專訪。陳冠言 攝

鄭皆連，路橋工程專家，中國工程院院士，教授級高級工程師，廣西大學土木建筑工程學院教授、博士研究生導師。1968年首創中國雙曲拱橋無支架施工新工藝，解決了不立拱架修建拱橋的難題。在調控勁性骨架混凝土拱橋澆注拱圈混凝土過程中發生的瞬時應力及降低拱圈永存應力的研究和實踐取得了重大突破，指導了世界最大跨徑鋼管混凝土拱橋、勁性骨架混凝土拱橋成功建設，成果獲得國家科技進步獎3項，國家專利優秀獎2項，獲李國豪橋梁原創技術獎及茅以升科學技術獎——橋梁大獎。