匠心铸就 极智之美——荣获世界桥梁界“诺贝尔奖”的芜湖长江公路二桥

文/吴志刚 朱红云 余振

（作者单位：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司）

2017年12月30日上午，芜湖长江公路二桥胜利通车，八百里皖江再添飞虹。

作为安徽省“四纵八横”高速公路网“纵二”的重要部分，以及国家高速路网徐州至福州高速公路的跨江通道，芜湖长江公路二桥自建设之初便备受瞩目。该项目起于芜湖市无为县，终于繁昌县，路线全长约55.5公里，设计速度100公里/小时，跨江主引桥长约14公里，其中主桥长1622米，为主跨806米双塔四索面分离式全漂浮钢箱梁斜拉桥，索塔高262.48米，为皖江第一高塔。工程对于优化安徽省高速公路网与过江通道布局，促进两岸联动发展，贯彻落实国家长江经济带战略部署具有重要的意义。

自2013年10月开工以来，芜湖长江公路二桥先后攻克了深水基础、高塔施工、大体积混凝土温控、长大桥线形精度控制、索塔创新技术等技术难题，创造了我国乃至世界桥梁建设史上的多项第一：在大跨度桥梁中第一次创新采用同向回转锚索系统，成为国际斜拉桥建设史上一个新的里程碑；长江上第一座双分肢柱式塔；首创全漂浮独柱塔体系；第一座采用弧底钢箱梁的超大跨径斜拉桥；第一次在所有梁段上运用对称悬拼工艺，最大悬臂长度达到397米，刷新了国内斜拉桥施工的新纪录。

历时四年半建成的芜湖长江公路二桥从设计到建造过程中展现出的“绝对实力”，让其尚在建设期间，就凭借诸多技术创新获得我国首个全球基础设施建设领域的重要创新奖项——“BE创新奖”。大桥建成通车3个多月又再次荣获第35届国际桥梁大会（IBC）最高奖——乔治·理查德森奖，该奖项被誉为世界桥梁界的“诺贝尔奖”，在国际桥梁界享有崇高声誉。两项殊荣的先后取得在国际桥梁史上实属罕见。那么，究竟是什么样的一座桥梁，能够令国际桥梁专家对其情有独钟、青睐有加呢？接下来，就让我们来一睹真容!

高技术——同向回转锚索系统让塔柱“延年益寿”

我国是建设大跨径混凝土斜拉桥的大国，相比在跨径上的不断突破，支撑技术发展相对滞后。一直以来，传统斜拉桥的拉索体系普遍采用“拉力铆固”方案，通常以齿块、钢锚箱、钢锚梁等直接锚固在主塔上，强大的拉应力增加了桥塔混凝土的负担，开裂现象时有发生。

为了解决这一实际问题，芜湖长江公路二桥设计中创造性地提出了一种“塔上环绕、桥面锚固”的同向回转锚索系统，从根本上解决了索塔开裂的问题，提高了结构的耐久性。不同于以往的直接锚固，回转拉索配合鞍座像一条条的围巾交错环绕在了大桥的主塔上。这一创造性的尝试，彻底颠覆了索与塔的锚固方式，充分发挥了混凝土结构抗压不耐拉的特性，将拉索对主塔的拉力转换为环形压力，不仅让大桥主塔变得“纤细”，还将塔柱混凝土压得更结实，从而抑制塔柱裂缝的产生，有效提高了混凝土主塔的使用寿命与安全性，被国际桥梁协会认定为世界桥梁建设最新的前沿技术。

芜湖长江公路二桥通过采用同向回转锚索系统，相对于传统方案节约造价约1773万元，经济效益显著。与此同时，新的索梁锚固方式也带来了斜拉桥结构体系的突破，塔梁锚固方式和主梁形式的变革，研究最终形成了以柔性塔为特征、以同向回转为关键技术的同向回转拉索柱式塔斜拉桥，推动了斜拉桥的基础理论研究和实用技术进步，为未来大跨径桥梁建设提供了新思路。

由于芜湖长江公路二桥在设计及建设中取得多项技术突破，先后获得中国工程咨询协会2014年度全国优秀咨询成果一等奖、第二届中国建设工程BIM大赛单项奖一等奖、中国公路勘察设计协会2018年度公路交通优秀勘察一等奖等诸多奖项。

高颜值——分肢柱式塔突显桥梁“极致美感”

芜湖长江公路二桥位于解放战争时期渡江战役打响第一枪的地方，四索面独柱塔象征“渡江”和“远航”的美学主题，寓意大桥像一艘扬帆远航的船体连接大江南北。

与传统斜拉桥粗壮的承重主塔相比，芜湖长江公路二桥两座260多米高的主塔却格外的纤巧、轻盈，远远望去犹如两只轻薄的巨帆！高颜值、大体量、飘逸轻巧的造型背后离不开多项创新技术的支撑。通过精心设计，桥梁景观追求轻巧而不单薄，稳重而不笨拙，简洁而不粗糙，力求集创新、比例、力学三美为一体，讲求造型原创、布局协调、结构合理，并结合地域文脉，独树一帜，创新采用了分肢柱式塔与全漂浮独柱塔体系，整体受力性好，透风抗震，视觉通透，融合船帆、桅杆、独柱形等意象元素，使得桥塔刚劲不失柔美，雄壮不失纤巧。

高精度——全体外预应力节段梁为桥梁“纤体瘦身”

除了主塔纤细，芜湖长江公路二桥的桥体也非常轻薄。由于芜湖长江公路二桥及其接线是一个系统复杂的道路工程，建设条件及环境十分复杂，工程跨越江、河、漫滩、圩区，和航道、港区、大堤、厂区、城区、公路、铁路这一系列的外围设施都有交叉。设计者通过严谨的计算论证，创新性地提出全体外预应力轻型薄壁箱梁桥施工方案，通过轻型、薄壁、大悬臂全体外预应力节段拼装箱梁结构，桥梁的荷载大大减轻，大桥桩基、承台、墩身等尺寸也得到适当缩小。桥面节段钢箱梁全部工厂化预制，使桥体实现轻量化，施工工期缩短，性价比大幅提升，造价相对传统工艺节省了10%。

芜湖长江公路二桥所采用的全体外预应力轻型薄壁箱梁桥施工方案，将标准化、工厂化制造水平和工程集约化程度提升到了一个空前的高度。由于整个工程28公里引桥及接线桥梁共需2万多榀节段梁，为此，全线共设置4座标准化节段梁工厂，通过工厂化的制造、构件运输、装配式安装和科学管理的大工业的生产方式，将传统的现场“粗放”作业转变为工厂化、产业化、装配化的“精细”制造。厂内按工艺流程规划出相应功能区，从原位、信息化管控的“8大精度”系列施工指南，提炼出752条技术指标，系统填补了国内多项技术的空白。

全体外预应力节段拼装箱梁技术以其易到达、可更换、节约成本、标准化程度高等特点，一经在芜湖长江公路二桥实施，就迅速吸引国内外专家的关注，并获得充分肯定，并在国内数座大型桥梁工程中得到推广。料进厂，到成品出厂，每个环节实现了标准的“流水线”生产。加工养护环节全部实现数控化和自动化，人工减少三分之一，加工效率却提高了5倍，加工精度合格率提高到98%以上，全部达到“毫米级”精度要求。工厂化生产的节段梁整体线条流畅、桥面平整，经检验，拼装之后的桥面基本没有错台，远高于国家标准。

整整2年零9个月，芜湖长江公路二桥建设者以追求极致的工匠精神，悄然完成了全世界规模最大、国内首次应用的20046榀全体外预应力轻型薄壁大悬臂节段拼装箱梁工厂化生产任务，并总结出节段梁砼温控、制造控制、安装控制、高性能砼品质、钢筋加工、线形控制、预埋件定

高效率——跨江主桥三维设计实现各方“可视化沟通”

芜湖长江公路二桥项目具有里程长，规模大，结构复杂的特点，传统的设计技术难以满足项目设计的高标准、高要求，运用三维设计技术是必然的选择。

设计突破传统的平面设计方法，利用BIM可视化、直观的技术特点，形象地展示各个方案的设计意图和设计效果，方便各方沟通，提高了决策效率和质量。例如，自动工程量统计功能的使用，可以使设计人员专注于方案的合理性，而无需一次次重复繁杂的数量计算，能有效提升比选结果的可靠性，缩短比选周期，方案对比效率提升了50%以上。又比如附属构件之间的相互位置关系和结构本身的复杂程度甚至超过主体结构本身，而附属结构又是以往设计中容易忽视的方面，不精细的设计是造成后期大量变更的主要原因。芜湖长江公路二桥的附属结构设计通过采用全三维设计技术，对各类预埋件的位置，构件间相互位置关系等进行三维协同设计，使得设计质量大幅提升，错漏碰缺率降低80%以上。由设计单位集中优势力量自主研发的基于BIM技术的桥梁信息化管理系统，为芜湖长江二桥的施工进度、计量以及变更管理提供可视化的技术支撑，最终实现桥梁三维设计模型向施工阶段的动态交付。

得益于BIM技术在设计全过程中的应用，芜湖长江公路二桥在设计过程中约节省专业间协调沟通时间30天，节约材料价值1.61亿，缩短设计周期60天，建筑安装工程费节省总额4.5亿，为今后大型工程的精细化设计开启了创新之路。

高效益——打通安徽跨江“发展通道”

作为安徽省建设规模最大的长江公路大桥，芜湖长江公路二桥彰显了现代综合交通一体化发展的理念。整个桥梁除了两座高达262.48米的主塔外，不设一座桥墩，392根拉索，悬吊着806米长的桥梁主跨，主桥通航净空高度32米，桥下可确保万吨级以上轮船通航，最大程度保障了长江黄金水道的通航能力，同时，着眼皖江城市带跨江联动发展的长远需求，桥梁主跨采用分离式设计，南向和北向桥面之间专门预留了轻轨的过江通道。这样，只要城市发展需要，随时可以启动轻轨建设，从而改变过江通道建设往往滞后于经济社会发展的被动局面。建成后的芜湖长江公路二桥，不仅进一步联通了南北沿江高速公路网，有效缓解芜合高速、芜湖长江大桥的交通压力，还在芜湖市外围形成约143公里的高速公路外环线雏形，搭起现代化大城市的主框架，为区域经济的腾飞奠定了坚实基础。

浩渺行无极,扬帆但信风。如今的芜湖长江公路二桥已巍然挺立，宽阔的江面上千帆竞发,百舸争流，秀美的江畔微风习习，绿树浓荫，惊心动魄的气势与生机勃勃的景象相映成辉，令人惊叹！