武漢天興洲長江大橋

從稱為長江的金沙江與岷江匯合口起點至入海口，長約2900公里。在這段流域內(nèi)，跨越長江橋梁建設(shè)受包括水文、地質(zhì)自然條件，以及水上航運交通、兩岸沿岸建設(shè)規(guī)劃外部要求等眾多因素影響控制。就自然因素對橋梁建設(shè)影響而言，該流域可分為三段。上游宜賓至宜昌江段，長約1040km，屬山區(qū)河流航道及庫區(qū)航道，流經(jīng)峽谷、丘陵和階地間，平面形態(tài)復(fù)雜，水位漲落幅度大，庫區(qū)水位變幅較大，航行條件相對較差，現(xiàn)橋梁需以多孔覆蓋通航范圍或一孔跨越通航水域；中游宜昌至湖口江段，長約955km，屬平原河流，兩岸地勢平坦，河道蜿蜒曲折，比降變小、水流平緩，局部河床演變劇烈，航行條件、通航環(huán)境相對較優(yōu)，現(xiàn)區(qū)域內(nèi)橋梁通航孔須滿足多線通航基本需求，而對于河勢不穩(wěn)、航槽擺動較大的敏感江段，橋梁須以一跨過江或一孔跨越通航水域；下游湖口至長江口河段，長約938km，流經(jīng)平原地區(qū)，兩岸地勢平坦，河道寬淺相間，為多分汊河型，水流平緩，江面開闊；安徽段、江蘇段現(xiàn)實行船舶定線制規(guī)定，橋梁須適應(yīng)船舶定線制規(guī)定的航路設(shè)置及12.5m深水航道布置要求，采用一孔跨越通航水域或多跨單孔雙向方案。長江上游區(qū)域內(nèi)陸質(zhì)結(jié)構(gòu)以褶皺和斷褶為主，新構(gòu)造運動主要為褶皺隆起，在構(gòu)造復(fù)合、巖體破碎、邊坡陡峭的順向河段，特別是有松散堆積物的斜坡地帶，滑坡、崩塌和泥石流等較為多發(fā)；中、下游區(qū)域?qū)贀P子準(zhǔn)地臺的下?lián)P子臺褶帶，系位于淮陽地盾和江南古陸之間的條狀構(gòu)造單元，自燕山期以來便有大面積的掀斜或斷陷沉降，地質(zhì)結(jié)構(gòu)以斷陷或拗陷較普遍，區(qū)域內(nèi)除極少河段基巖直接裸露外，各處覆蓋層厚度不一，25～100余米不等，總體上向下游逐漸增厚。

長江航運極為繁忙，河道狹窄，航道運輸及施工安全風(fēng)險大；跨長江鐵路橋梁主橋橋墩通常處于水深流急，水流流速及水位變化頻繁位置，長江汛期對橋梁基礎(chǔ)施工影響大。長江一般每年有兩個汛期，4月進入汛期，7月份進入主汛期，具體漲水時間和水位無規(guī)律。由于汛期水位變化大且無規(guī)律，對基礎(chǔ)施工極為不利。

鐵路跨長江的橋梁早期以桁架結(jié)構(gòu)構(gòu)成的鋼梁為主。目前因外部條件要求的限制,特別是水上航道、水利的要求，橋梁跨度大幅提高，橋型中更多采用了以鋼桁作為加勁梁的斜拉橋，以鋼箱作為加勁梁的斜拉橋和鋼桁主梁的懸索橋也開始在工程中應(yīng)用。隨橋梁跨度增大、承載的鐵路線數(shù)增多、行車對橋梁結(jié)構(gòu)性能要求提高，使橋梁結(jié)構(gòu)的規(guī)模加大、受力增加，帶來了許多新的挑戰(zhàn)，大量新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新裝備的應(yīng)用，為難題的解決提供了有力的支撐，保證了橋梁建設(shè)的順利實施與成功建成。眾多的工程實踐已使多項建造的關(guān)鍵工藝及方法得到了完善和固化，如：主要采用上部鋼梁結(jié)構(gòu)施工，其中部分工程借助臨時結(jié)構(gòu)輔助的懸臂拼裝架設(shè)方法；橋塔采用液壓自動爬模技術(shù)施工，橫梁采用支架法分次澆筑；樁基礎(chǔ)采用平臺輔助鉆孔、灌注混凝土施工，圍堰輔助承臺澆筑混凝土施工；沉井基礎(chǔ)施工的鋼沉井節(jié)段制造、下水、運輸，利用拋設(shè)錨碇定位，整體接高、精確定位、井壁注水著床，吸泥下沉入土至穩(wěn)定深度，鋼沉井井壁填充水下混凝土、吸泥下沉，鋼筋混凝土沉井接高、吸泥下沉，沉井清基、封底施工。

20世紀80年代，國家剛進入改革開放，經(jīng)濟實力貧弱，鐵路長江橋梁建設(shè)是按國家的計劃進行，整個80年代僅有一座1973開工的九江公鐵長江大橋正在建設(shè)中，大橋80年代后半期才開始進入正橋梁部結(jié)構(gòu)的施工設(shè)計階段，開始進行鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工廠制造加工和工地安裝。

到了20世紀90年代，九江長江大橋繼續(xù)建設(shè)，并于1993年1月16日，公路橋通車；1995年6月1日，鐵路橋正式開通運營。它的建成使長江上橋梁的跨越能力超越了100m范圍，開啟了栓焊結(jié)構(gòu)在大型橋梁中的應(yīng)用，并在多方面取得了技術(shù)突破，成為長江橋梁建設(shè)的新里程碑。隨著國家鐵路網(wǎng)建設(shè)的需求，1997年動工興建蕪湖樞紐蕪湖公鐵兩用長江大橋。10年間長江大橋完成建設(shè)1座，新開工1座。

進入21世紀首個10年，首先是在建項目蕪湖長江大橋于2000年建成通車，它開啟了斜拉橋技術(shù)應(yīng)用于鐵路橋梁的先河，將鐵路橋梁的跨越能力提升到了300m以上，并成為長江橋梁建設(shè)的又一個里程碑。隨著鐵路路網(wǎng)建設(shè)的加快，多條鐵路新線路開工建設(shè)，多座鐵路長江大橋也開始建造，先后有：隆敘鐵路瀘州長江大橋，3孔144m主跨的五跨連續(xù)剛構(gòu)橋2000年開建，2004年建成；渝懷鐵路的長壽長江大橋2001年開建，2005年建成；宜萬鐵路的萬州和宜昌兩座長江大橋，萬州橋2002年開建，宜昌橋2004年開建。2004年隨著高速鐵路干線的建設(shè)，位于京廣高鐵線上的武漢天興洲公鐵長江大橋于2004年、位于京滬高鐵線上的南京大勝關(guān)長江大橋于2006年開始建造。2009年天興洲長江大橋建成并通車，它是國內(nèi)首座完全按照斜拉橋技術(shù)建造的鐵路斜拉橋，形成了完整的成套技術(shù)用于指導(dǎo)后續(xù)鐵路斜拉橋的建設(shè)，并使鐵路橋梁的跨越能力實現(xiàn)了從300m級向500m級的飛躍，成為長江橋梁建設(shè)的再一個里程碑。其他的工程還有：渝利鐵路的韓家沱長江大橋2008年開建；寧安城際安慶長江大橋2008年開建。10年間長江大橋完成建設(shè)1座，新開工并建成3座，新開工建設(shè)3座。這10年中的鐵路長江大橋建設(shè)，完善提升了鐵路斜拉橋建造技術(shù)，同時鋼桁拱橋、剛構(gòu)組合橋建造技術(shù)也得到了成功應(yīng)用。

渝利鐵路韓家沱長江大橋塔梁同步施工

宜萬鐵路宜昌長江大橋

21世紀第二個10年，前10年開工的多座長江大橋建成通車，先后為2010年宜萬鐵路的萬州和宜昌兩座長江大橋、2011年南京大勝關(guān)長江大橋、2013年韓家沱長江大橋、2015年安慶長江大橋。跟隨國家高鐵路網(wǎng)的建設(shè)，更多的鐵路長江大橋也相繼興建，武漢城際鐵路黃岡公鐵兩用長江大橋于2010年開建，2014年建成通車；合福高鐵銅陵公鐵兩用長江大橋于2010年開建，2015年建成通車；渝黔鐵路新白沙沱大橋2013年開建，2018年建成通車；滬蘇通公鐵兩用長江大橋于2014年開建，2020年建成通車；商合杭高鐵蕪湖長江公鐵兩用長江大橋于2015年開建，2020年建成通車；浩吉鐵路公安長江大橋于2015年開建，2019年建成通車；合安九鐵路九江鳊魚洲長江大橋于2017年開工建設(shè)；重慶東環(huán)鐵路線明月峽長江大橋2018年開工建設(shè)；渝昆高鐵川南城際鐵路共通道的宜賓臨港長江大橋于2019年開工建設(shè)。10年間長江大橋完成建設(shè)5座，新開工并建成4座，新開工建設(shè)5座。這10年中的鐵路長江大橋建設(shè)中的南京大勝關(guān)長江大橋具有鐵路橋梁建設(shè)的里程碑意義，滬蘇通長江大橋和五峰山長江大橋?qū)崿F(xiàn)了公鐵兩用橋梁跨越能力突破千米級，更顯其里程碑風(fēng)采。

銅陵公鐵兩用長江大橋

改革開放后，大江兩岸經(jīng)濟的高速發(fā)展，我國掀起了前所未有的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)高潮，國內(nèi)公路、鐵路路網(wǎng)建設(shè)的不斷擴大，客觀上的必然趨勢要求修建更多的長江大橋以滿足大江兩岸人流物流的溝通和交往，因此九江長江大橋的建設(shè)得以加速，并于1995年1月鐵路橋通車，促進了蕪湖長江大橋的動工興建。進入本世紀后，國內(nèi)開始了高速鐵路的建設(shè)。隨著2009年高速鐵路長江第一橋——武漢天興洲公鐵兩用長江大橋的建成通車，我國鐵路大跨橋梁建設(shè)進入了一個飛速發(fā)展的黃金時期，相繼建成了十多座鐵路、公鐵兩用長江大橋。目前，已建和在建的長江大橋涵蓋了所有主要的橋梁類型。一座座跨越天塹的氣勢雄偉、造型優(yōu)美的橋梁正構(gòu)筑起神州大地全新的鐵路網(wǎng)絡(luò)，成為溝通大江南北、連貫祖國各地的咽喉和紐帶。這些大橋結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)計和施工難度大、現(xiàn)代化品位和科技含量極高，展現(xiàn)了我國建橋能力的極為豐富的內(nèi)涵，迅速使我國的橋梁建設(shè)水平躋身于國際先進的行列。橋梁事業(yè)的蓬勃發(fā)展，從側(cè)面驗證了改革開放給我國帶來的巨變，正如 “華夏巨變橋為證”。40年的建設(shè)歷程，為長江鐵路大橋技術(shù)發(fā)展的代表方面有：

（1）深水基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)在我國鐵路橋梁墩臺中的應(yīng)用最早可追溯到19世紀末期。1898年開工修建的濱州線哈爾濱松花江橋，采用了木制或石制沉井，20世紀20年代起開始使用混凝土、鋼筋混凝土修建沉井基礎(chǔ)，1959年開工修建的南京長江大橋采用了矩形混凝土沉井、浮式鋼沉井和浮式鋼筋混凝土沉井。在20世紀60年代沉井基礎(chǔ)施工鐵路橋梁開始采用觸變泥漿套，70年代從九江長江大橋建設(shè)中開始采用空氣幕等減阻技術(shù)措施，以減少沉井下沉?xí)r的阻力，從而可以減薄井壁厚度，實現(xiàn)節(jié)省圬工、加快下沉進度、減小偏移等方面的效果。沉井基礎(chǔ)在我國鐵路橋梁工程建設(shè)中多有使用。深水樁基礎(chǔ)在我國長江上的鐵路橋梁使用了管柱樁和灌注樁。樁基礎(chǔ)需結(jié)合承臺施工確定合理的施工方法，較常用的有：雙壁鋼圍堰法、平臺法、吊箱圍堰平臺法等。雙臂鋼圍堰鉆孔基礎(chǔ)首次在九江長江大橋應(yīng)用，其后大多數(shù)的深水鐵路橋梁基礎(chǔ)工程均采用此方法施工。隨著技術(shù)的不斷完善，樁基礎(chǔ)形式已發(fā)展成為我國橋梁深水基礎(chǔ)的主要形式之一。

（2）鋼梁材料及構(gòu)造。1980年起，九江長江大橋完成了國內(nèi)鐵路橋梁用15MnVNq（Q420q）鋼的研發(fā)，并應(yīng)用于大橋結(jié)構(gòu)中，其構(gòu)件最大板厚56mm；依托蕪湖長江大橋建設(shè)，開發(fā)并應(yīng)用了綜合性能優(yōu)異的14MnNbq（Q370q）鋼，解決了原中強橋梁鋼的板厚效應(yīng)問題，構(gòu)件最大板厚50mm；南京大勝關(guān)長江大橋的建設(shè)中，開發(fā)出了高強度高性能的Q420q結(jié)構(gòu)鋼，應(yīng)用于構(gòu)件中的最大板厚68mm；2014年動工建設(shè)的滬蘇通長江大橋，針對其因跨度大、荷載重帶來的結(jié)構(gòu)巨大受力，研發(fā)具有高韌性與良好焊接性能的Q500q高強度新型鋼材，構(gòu)件最大板厚80mm。隨著現(xiàn)代冶金裝備與冶金工藝技術(shù)的進步，高強度鋼采用低碳含量和微合金化的成分設(shè)計，軋制采用現(xiàn)代TMCP工藝技術(shù)，保證了鐵路橋梁用鋼具備高強度、高韌性和良好焊接性能的優(yōu)異品質(zhì)，除Q370q外，Q420q及Q500q也成為鐵路橋梁的可選用鋼種。1980年國內(nèi)橋梁鋼結(jié)構(gòu)已由早期的鉚接構(gòu)造，發(fā)展為構(gòu)件工廠焊接、現(xiàn)場高強度螺栓連接的拆裝式節(jié)點構(gòu)造。1991年9月開工建設(shè)的京九線孫口黃河大橋，在國內(nèi)首次采用了焊接整體節(jié)點構(gòu)造，在蕪湖長江大橋中再次應(yīng)用，隨后焊接整體節(jié)點構(gòu)造在鐵路鋼桁梁中幾乎替代了拆裝式節(jié)點構(gòu)造，得到廣泛使用。京福鐵路客運專線銅陵長江大橋鋼桁梁在國內(nèi)首次采用了全焊桁片工廠制造、現(xiàn)場整片吊裝的桁架構(gòu)造；滬蘇通鐵路長江大橋鋼桁梁采用了全焊桁段工廠制造、現(xiàn)場整體吊裝的桁架構(gòu)造?；阼旒軜?gòu)造的箱桁組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于銅陵長江大橋和滬蘇通鐵路長江大橋，在商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋中采用了基于鋼箱構(gòu)造的箱桁組合結(jié)構(gòu)。宜賓臨港長江大橋采用了鋼箱梁結(jié)構(gòu)，是在鐵路長江大橋中首次應(yīng)用。

滬蘇通鐵路滬蘇通長江大橋拱肋豎轉(zhuǎn)

商合杭鐵路蕪湖長江公鐵大橋橋塔施工

（3）鋼梁架設(shè)設(shè)備。橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)造的創(chuàng)新,現(xiàn)場鋼桁梁吊裝已由單一桿件單元，到桁片、到桁（梁）段，以及整孔鋼梁，現(xiàn)場吊裝設(shè)備的起吊能力也由十多噸，提升到數(shù)百噸，再到超千噸；由人工操作的桅桿發(fā)展到智能控制的各類型大型吊機，為橋梁結(jié)構(gòu)的大型化工廠制造，整體化現(xiàn)場吊裝的實現(xiàn)提供了有力的保障。

（1）經(jīng)驗及教訓(xùn)：①隨著橋梁跨度的增大，特別是斜拉橋、懸索橋類大跨索承重橋型，較小的荷載變化,也會引起較大的豎向變位。對鐵路有砟橋面的橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計分析道砟的容重是按規(guī)范規(guī)定的21kN/m3取值，而新鋪道砟的實際容重與之存在較大差異，使得恒載完成后的橋跨立面線形與設(shè)計階段的設(shè)計線形間差異較大，差異值幾乎都超出了橋梁既有的驗收標(biāo)準(zhǔn)，從天興洲開始隨后建設(shè)的鐵路長江大橋都存在。②斷面上三主桁梁跨結(jié)構(gòu)的采用，對非斜拉橋的桁梁采用懸臂拼裝架設(shè)時，都出現(xiàn)了中間主桁變位大于兩邊主桁，且隨懸臂長度增加變位差值加大。③整體鋼橋面、全焊桁段技術(shù)在工程中的應(yīng)用,使結(jié)構(gòu)的整體性更好，但自然排水的能力降低，存在較多積水的小空間。④養(yǎng)護、防護用的欄桿、檢查車走道等結(jié)構(gòu)布置考慮的因素要全面。

（2）技術(shù)改進：對于橋梁的立面線形，設(shè)計階段充分考慮結(jié)構(gòu)恒載變化，提供對應(yīng)的成橋線形變化的范圍，并考慮活載、溫度、風(fēng)等多種荷載綜合作用引起的平、立面線形變化包絡(luò)范圍，在設(shè)計階段開展車橋耦合分析的基礎(chǔ)上，還應(yīng)根據(jù)實際載荷計算出理論線形供驗收使用，同時提供給線路專業(yè)對橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行對應(yīng)調(diào)整。結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)隨荷載作用動態(tài)變化的特點，相關(guān)專業(yè)需聯(lián)合研究，制定出符合實際情況的橋梁上軌道線形驗收標(biāo)準(zhǔn)，提供橋梁上軌道線形容許的變化范圍。

目前，一系列適用于大跨高墩、深基橋梁的設(shè)計規(guī)范、設(shè)計軟件，施工和監(jiān)理的控制性規(guī)定、規(guī)范，軟件，工程管理和運作的新的理念和體系等，已得到不斷完善和發(fā)展。

在大量大跨、高墩、深基橋梁的建設(shè)進展中，為克服遇到的眾多技術(shù)難題，科學(xué)研究、工程試驗、技術(shù)監(jiān)控、新建筑材料的研發(fā)均隨之蓬勃發(fā)展。諸如索系統(tǒng)的各類風(fēng)致振動（顫振、抖振、渦振）問題，各式大跨結(jié)構(gòu)的非線性分析問題，特高墩塔的抗震性能，大跨結(jié)構(gòu)施工過程中的穩(wěn)定問題，滿足各類特殊需要的高品質(zhì)鋼材、高品質(zhì)混凝土，以及保證它們的耐久性問題，特大型橋梁的施工控制問題，各類特殊條件下（深水、惡劣地質(zhì)條件、通航影響）大型基礎(chǔ)的施工等，都取得了巨大的成果。一座大橋的興建引發(fā)十多項甚至幾十項科研課題的啟動，我國橋梁科學(xué)研究試驗工作也迎來了十分可喜和成果累累的形勢。

未來的鐵路橋梁將在安全經(jīng)濟的前提下，更加關(guān)注運行舒適性、環(huán)保和景觀，在深水基礎(chǔ)、結(jié)構(gòu)形式、材料應(yīng)用和施工工藝等諸多方面的技術(shù)取得更大的發(fā)展。