世界排名前十的斜拉桥(均含在建)中,有7座在中国,其中3座是中铁大桥院设计的;世界排名前十的铁路斜拉桥中,9座在中国,9座都是大桥院设计的;世界排名前十的公路悬索桥中,有5座在中国,大桥院设计了其中的2座。
中国是世界桥梁设计和建造的第一梯队,名副其实。今夏将通车的沪通长江公铁两用大桥,在世界排名前十的公铁两用斜拉桥中,位居榜首。“公铁两用桥的设计和建造,比纯公路桥难度要大很多。”沪通大桥总设计师、中国中铁大桥勘测设计院集团有限公司总工程师、教授级高工高宗余说。
高宗余,全国工程勘察设计大师,曾先后获得国家科技进步特等奖和一等奖。
“沪通大桥,这桥建得不容易”
“沪通长江大桥是2005年正式开始研究的,此后整整5年,我们都在论证桥位。这5年非常痛苦,因为此处长江已近入海口,江面宽,又是黄金水道,通航要求高,而且好的桥位早就被选完了。”高宗余介绍说。
2009年末,“(南)通-苏(州)-嘉(兴)-甬(宁波)”城际铁路规划确定了,开始做前期设计,而高速公路的跨江“锡通通道”(无锡-南通)也要过江,于是决定沪通铁路、“通-苏-嘉-甬”城际铁路跨江通道和“锡通通道”三者共享一座跨江大桥,铁路由原来的双线改为4线,一增一减,仅此就可为国家省下至少100亿元建桥投入,还大大节省了土地和岸线。于是,2010年2月,在苏通大桥上游40公里处建设沪通公铁两用桥的方案得以确定,国家发改委将此列为“多通道合建”的范例。
2013年12月,铁总和江苏省政府下达了《新建南通到上海铁路沪通长江大桥工程初步设计的批复》,仅3个月,大桥院在高宗余的带领下,开足马力,将大桥所有的施工图出完——2014年3月,沪通大桥正式开工。
沪通大桥通航孔主跨为1092米,将是国内最大的公铁两用斜拉桥。“为什么主跨要1092米?桥梁设计师开始设计桥梁跨度和桥塔时,首先要考虑哪些因素?”记者请教他。
“最重要的是两大要素:外部条件和地质缺陷点。”高宗余说,“以沪通大桥为例,外部条件首先要满足交通部门规定的长江通航净宽要求,长江这一段航道宽度要求是900米;其次,因为这里临近长江出海口,水流还受涨潮落潮的影响,夏季和冬季的江水流向也不同,大桥不可能总是正对着主航道,所以还要加上大桥轴线和流向的夹角;再者,还要将桥墩的宽度和防撞设施考虑进去,因为通航的要求是必须满足10万吨船的航行需求,所以桥墩必须足够坚固,能承受10万吨船舶的撞击。沪通大桥的跨度是经过精确计算得出来的。”
为确保10万吨船的通航,交通部门规定从江阴到出海口的长江大桥净空高度为62米。“在净空高度之上,桥塔从桥面到塔顶的高度有个大致合理的比例,就是大桥跨度的四分之一。跨度1092米,桥塔上部至少250-270米,再加上桥面下的净空高度、承台高度,所以最后确定塔高325米。”高宗余说,“简单来说,就是江宽和航道、防洪要求决定了跨度,跨度和净空高度又决定了桥塔的高度。”