无缝桥的夏天

随着交通量和车速的提高，桥梁伸缩装置的破坏现象将会加剧，世界各国的学者在不断努力寻求最好的解决方案，无缝桥因此应运而生。而无缝桥这个概念对于中国桥梁人也许并不陌生，但论述其结构特点，应用领域，施工重点等深层问题，多数国内桥梁从业者很可能无法给出完整的回答。

什么是无缝桥？

国际无缝桥协会(IAJB)对无缝桥梁的英文原文定义是: Jointless bridge is a bridge with continuous superstructure and without movable (expansion) joint between the outer ends of approach slabs. 中文官方定义为：两引板末端范围内上部结构连续且无伸缩装置的桥梁。

伸缩缝“从有到无”的历史

早在20 世纪30 年代和40 年代, 美国的俄亥俄州、南达科他州和俄勒冈州最先在混凝土桥上进行整体式桥台领域的探索。

50年代中期美国加利福尼亚州开始应用无伸缩缝的桥梁。到60年代中期,已经有田纳西等五个州将整体式的桥台无缝桥作为标准结构写入本地规范。

经过十几年的实践探索，美国工程师Henry Detrick 提出“The Only Good Joint is No Joint！”这一充满工程哲学的表述，即“最好的伸缩缝就是取消伸缩缝！”

有缝桥的缺陷

1960年代之前，几乎所有的美国桥梁都安装了伸缩缝，但这些伸缩缝并没有按预期发挥很好的效用。桥梁伸缩缝在桥梁结构中直接承受车轮荷载的反复冲击作用并且长期暴露在大气中。渗水锈蚀作用加上长期累积的尘埃和垃圾填充，都会导致伸缩功能失效。车辆撞击会损坏伸缩缝的螺栓或使之松动, 伸缩缝的破损部件又将对车辆与人员的通行产生叠加风险, 也使得桥梁的管理不便，比如：

● 需要大量且密集的维护，桥梁的全寿命成本增加。

● 最易遭到破坏而又较难修补。

● 叠加的失效风险，管理不便。

● 安全隐患逐年递增，难以控制。

无缝桥应用的总体趋势

随着交通量增大，对有缝桥进行无缝化和连续化改造的需求会越来越高，也有着广阔的应用前景。大量节省维护费用的同时，也提高了桥梁的耐久性与安全性，是重要的可持续性桥型。

据统计，美国已有的整体式桥台桥梁约9000座，至2005年，加拿大安大略省的在建桥梁中，近60%采用整体式桥台桥梁。英国、澳大利亚、日本、伊拉克、新西兰、法国、瑞士、意大利、瑞典等国家得到广泛应用，材料涉及钢桥、混凝土桥梁、组合桥梁等，并已成功应用于直桥、斜弯桥的建设。

近二十年来，我国也成功对一些旧桥进行了无缝化改造，并修建了一批无缝桥。截止至2017年底。中国公路桥梁超过83.7万座，其中，中小桥近74.3万座，占88%以上。然而其中无缝桥仅63座，占中小桥梁总量的不足万分之一。

我国无缝桥的修建，总体上呈非线性不连续地缓慢增长趋势；参与无缝桥科研与应用的单位并不多，设计应用多为历年科研项目的附属工程，虽然在技术层面已经比较成熟，但在应用层面仍处于起步阶段。

差距不止是在数量上，从中、美两国对三种主流无缝桥的应用，可以看到两国在无缝桥结构类型的选择上有明显差异。中国目前以延伸桥面板桥和半整体桥为主（占85%以上），而美国一半以上是整体桥的结构。

中国无缝桥的主要建设区间10m至160m占比90.5%；而大于100m以上的仅6座，最长的一座桥达到160m。世界上最长的整体桥是意大利的Isola della Scala桥，总长400.8m。美国最长的无缝桥是Happy Hollow Creek桥，总长达358.4m。

材料方面，无缝桥的上部结构材料以预应力混凝土为主。无缝桥各部件的新材料研究是另一个具有挑战性的技术攻坚重点。

旧桥的无缝化改造

国外在既有桥梁无缝化应用与研究方面也刚刚起步，正在投入大量精力研究实践。因此，选择从既有桥梁无缝化改造为突破口的发展战略，可实现中国无缝桥梁的跨越式发展，走出具有中国特色的发展道路。福建漳州十里桥、锦埔桥等为此提供了成功经验，无缝化改造的优势如下：

优势一、旧桥混凝土徐变已基本完成

既有桥梁已经使用多年其混凝土收缩和徐变已经基本完成。因此既有桥梁无缝化改造后由于混凝土伸缩和徐变产生的次应力和主梁变形比新建的整体式桥台桥梁小很多。

优势二、不均匀沉降基本已经完成

既有桥梁的基础不均匀沉降基本已经完成。因此既有桥梁无缝化改造后由于基础不均匀沉降引起的次应力也比新建的整体式桥台桥梁小很多。

优势三、不同构件之间的不均匀变形基本已经完成

既有桥梁不同构件之间的不均匀变形基本已经完成。因此既有桥梁无缝化改造过程中连接上部结构和下部结构并不会产生额外的力。

优势四、不会出现混凝土开裂

既有桥梁已经存在主梁和桥面板。因此新建整体式桥台桥梁由于主梁和桥面板施工工序所出现的混凝土开裂问题，在既有桥梁无缝化改造过程中不会出现。

优势五、排水系统和其他附属设施已经得到检验

既有桥梁的排水系统和其他附属设施的使用效果已经得到检验。如果存在问题可以在无缝化改造过程中一起改进。可以充分了解既有桥梁的温度变化、地质情况等，从而更好的选择合适的无缝化改造方式。

现有的技术规范

无缝桥技术并非全新的技术或工艺，且仍在发展之中。我国也已开展了许多研究，也积累了一些工程经验，已出版两本地方标准，正在出版全国性的标准。

近年来，尽管福州大学、湖南大学等多家单位致力于无缝桥梁的研究与应用，但受固有格局、建设速度要求等因素的影响，新建桥梁采用无缝桥的案例很少，目前全国已建的无缝桥仅数十座。

相比而言,新建桥梁的工期限制条件更加严苛，对新桥型所带来的施工上的困难与风险也一时难以协调；同时。桥梁管养部门也饱受伸缩缝和支座易损的困扰，加上对既有桥梁的无缝化改造更容易操作，因地制宜，可以借此机会带动无缝桥梁技术在中国落地。因此，对无缝桥做深入研究的高校团队，采用新桥与既有桥梁并重的策略，取得了较好的效果。

国外在既有桥梁无缝化应用与研究方面也处于起步阶段，如果我们继续加强对既有桥梁无缝化改造的研究，则很有希望实现中国无缝桥梁的“跨越式”发展，就像智能手机领域一样，一举走出具有中国特色的发展道路，赶超世界先进水平。因此，改造研究与无缝桥基础理论研究具有同样重要的战略意义。

2019年7月16日将在哈尔滨召开的“第二届国际无伸缩缝与可持续桥梁研讨会”，我们有幸请到了二十位国内外无缝桥领域的重量级演讲专家，将与我们分享欧、美、中无缝桥研究的前沿技术。更多内容详见会议通知，并请关注本会议的后续信息推送。

参考资料：

1. Briseghella B等，2016。既有桥梁的桥台处无缝化改造。

2. 陈宝春等,2018。中国无伸缩缝桥梁应用现状与发展对策。

编纂 / 侯琳曦 陈业恺