家住漢陽的葉女士以前要去武昌，若碰上限行只能繞行白沙洲長江大橋，通常要半個(gè)小時(shí)左右，但自從去年年底鸚鵡洲大橋通車后，她開車去武昌方便多了。

　　“江城”武漢是被水眷顧的幸運(yùn)兒，長江和它的最大支流漢水在城內(nèi)交匯，對武漢市民來說，抬頭見橋、出門過橋并不是新鮮事，跨江大橋更是多得一只手?jǐn)?shù)不過來。

　　按“出生”年月排名，年輕的鸚鵡洲長江大橋排行第八，但它卻創(chuàng)下了多項(xiàng)歷史紀(jì)錄：世界首座主纜連續(xù)的三塔四跨懸索橋，世界同類橋梁中跨度最大的三塔四跨懸索橋，武漢第一座8車道跨越長江天塹的橋梁。

　　站在紅色橋身的鸚鵡洲長江大橋橋頭，眼瞅著橋上的車流，長江航道繁忙的水運(yùn)，不善言辭的中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院總工程師高宗余打開了話匣子：這種橋型是跨江跨河橋梁中能夠提供多孔寬大航道最經(jīng)濟(jì)、最合理的解決方案，但卻存在諸多難題，如何在保證主纜抗滑安全的同時(shí)，提供足夠的主梁剛度是破解這道世界性難題的突破口。

　　 從多選到單選

　　在鸚鵡洲長江大橋下游約兩公里的位置，被稱為“萬里長江第一橋”的武漢長江大橋承擔(dān)從武昌、洪山前往漢口、漢陽的過江車流，即使實(shí)施單雙號限行措施，也已是超負(fù)荷運(yùn)行。

　　“隨著武漢經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，過江交通日趨繁忙，主城區(qū)橋位資源十分有限和緊張。橋梁設(shè)計(jì)要綜合考慮通航需求、造價(jià)經(jīng)濟(jì)性等因素?！备咦谟嗷貞?，從技術(shù)角度考慮，鸚鵡洲長江大橋當(dāng)時(shí)有三種橋型供選擇：斜拉橋、懸索橋、拱橋。

　　但在論證過程中，一個(gè)突出的環(huán)境問題被提了出來：規(guī)劃中的鸚鵡洲長江大橋處在“龜蛇鎖大江”的城市主城景觀和黃鶴樓的景觀視線內(nèi)，周邊景觀高度在150米左右，如果選擇斜拉橋，近200米高的主塔將與城市景觀顯得極不協(xié)調(diào)。此外，再修一座斜拉橋，對已擁有多座斜拉橋的武漢市民來說，難免產(chǎn)生審美疲勞。

　　拱橋的弊端也顯而易見——跨越能力有限，目前世界上拱橋最大跨度紀(jì)錄還未超過600米，而鸚鵡洲長江大橋主跨將達(dá)850米，采用拱橋方案，不僅不經(jīng)濟(jì)，技術(shù)上難度也較大，風(fēng)險(xiǎn)較高。

　　對懸索橋而言，850米則是一種非常經(jīng)濟(jì)的跨度。

　　當(dāng)時(shí)懸索橋在武漢城區(qū)兩江上尚未出現(xiàn)，三塔四跨方案主纜曲線構(gòu)成的輪廓簡潔、輕盈，富有韻律美，高聳的三塔寓意著武漢“三鎮(zhèn)”鼎立，橋型經(jīng)濟(jì)性較好，施工工藝成熟，技術(shù)可行性較高。

　　幾經(jīng)論證，懸索橋成為鸚鵡洲長江大橋的最終選擇。

　　精確算出合適的中塔剛度是關(guān)鍵

　　其實(shí)，在鸚鵡洲長江大橋通車前，我國已于2012年、2013年通車運(yùn)營了兩座大跨度三塔懸索橋，分別是三塔兩跨懸索橋泰州長江大橋、馬鞍山長江大橋。

　　這兩座橋梁的設(shè)計(jì)師正是高宗余。但這并不意味著在鸚鵡洲長江大橋設(shè)計(jì)中，可以照搬前面兩座橋的技術(shù)方案。

　　橋梁設(shè)計(jì)是最復(fù)雜的一種土木工程，建房子雖然也很復(fù)雜，但房子是朝上走的，橋梁是橫著走的，需要跨越、懸空，而且承載的車也是活動(dòng)的。

　　根據(jù)當(dāng)時(shí)環(huán)境，鸚鵡洲長江大橋因地制宜，邊跨也采用了懸吊結(jié)構(gòu)，即三塔四跨懸索橋。但由于鸚鵡洲長江大橋兩邊連著江灘，受城市地形及建筑影響，邊跨較正常值要小，這一變化帶來的直接影響是邊跨側(cè)纜力與主跨纜力不一致。這給設(shè)計(jì)提出了挑戰(zhàn)。

　　為適應(yīng)結(jié)構(gòu)受力需要，在設(shè)計(jì)中，高宗余將三個(gè)主塔采用了不等高設(shè)計(jì)，通過增加中塔高度、降低邊塔高度（中塔較邊塔高18米），巧妙解決了邊跨較小、纜力不一致的技術(shù)問題，同時(shí)增加中塔高度，使其更顯挺拔有力。

　　懸索橋的主纜好比晾衣繩，主纜跨度大，意味著繩子長度長。但如果在繩子上晾的衣服多，繩子中間下?lián)暇洼^大，同時(shí)也容易斷裂。在日常生活中，人們想到一種辦法，在繩子中間用木棍支撐一下，這樣晾曬的衣服可以多一些，繩子也不那么容易斷裂。三塔懸索橋的中塔相當(dāng)于支撐晾衣繩的中間木棍，其受力非常關(guān)鍵，作用有兩個(gè)：一是減少主纜下?lián)希欢菧p少主纜受力。由于有兩個(gè)主跨，主纜較為“柔軟”，需要在中塔處將主纜緊緊握裹住，不能發(fā)生相對滑移，否則會(huì)導(dǎo)致塔歪、梁垮。

　　這也是設(shè)計(jì)三塔懸索橋的關(guān)鍵，必須要解決中塔頂主纜的滑移問題。

　　此外，高宗余在設(shè)計(jì)研究中發(fā)現(xiàn)，中塔有

　　一個(gè)非常關(guān)鍵的指標(biāo)——結(jié)構(gòu)剛度，如果中塔剛度太大，則塔頂偏位很小，主纜容易滑移，中塔及其基礎(chǔ)受力大；如果中塔剛度太小，則塔頂偏位很大，對主纜抗滑有利，中塔及其基礎(chǔ)受力小，但結(jié)構(gòu)剛度小，會(huì)降低行車舒適。

　　“中塔的剛度大小要合適，既不能太大，也不能太小?！备咦谟嗫偨Y(jié)。

　　在解決中塔頂主纜滑移問題的同時(shí)，又滿足行車舒適性所必須的剛度，要做出科學(xué)的設(shè)計(jì)，考驗(yàn)著設(shè)計(jì)師的力學(xué)知識，而這恰恰是高宗余的長項(xiàng)。

　　中國中鐵大橋院集團(tuán)黨委書記、副董事長田道明告訴記者，中鐵大橋院是我國唯一一家仍在堅(jiān)持橋梁理論及軟件開發(fā)的橋梁設(shè)計(jì)單位。

　　上世紀(jì)80年代，設(shè)計(jì)編程還是一項(xiàng)十分前沿的工作，市場上沒有現(xiàn)成的軟件能買，大橋院便著手自己編程。參加工作之初，高宗余曾邊做設(shè)計(jì)邊編程，如今當(dāng)年編寫的程序還在用，并不斷完善，以前只能計(jì)算小橋，現(xiàn)在可以計(jì)算大橋；以前做化簡計(jì)算，現(xiàn)在可以做詳細(xì)計(jì)算；以前只能做靜力，現(xiàn)在可以做動(dòng)力。

　　因地制宜的設(shè)計(jì)理念

　　泰州長江大橋、馬鞍山長江大橋、武漢鸚鵡洲長江大橋都是大跨度三塔懸索橋，均以兩個(gè)1000米左右的跨度跨越長江，結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)上具有一致性，但將三座大橋的結(jié)構(gòu)方案比對后，又可以發(fā)現(xiàn)一些不同。

　　泰州長江大橋橋位處水位起伏不大，因此中塔為全鋼塔，鋼結(jié)構(gòu)位于300年一遇水位以上。馬鞍山長江大橋、鸚鵡洲長江大橋橋位處最大水位落差大，特別是鸚鵡洲長江大橋橋位處最大水位落差達(dá)近20米，因此中塔采用鋼—混凝土疊合塔，中塔上塔柱及上橫梁為鋼結(jié)構(gòu)，下塔柱及下橫梁為混凝土結(jié)構(gòu)，鋼塔柱根部通過高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力螺桿與混凝土部分連接在一起。

　　做出這種設(shè)計(jì)并非易事。

　　高宗余舉例說，混凝土有收縮徐變特征，隨著時(shí)間的增長混凝土?xí)s短，而縮短后的壓力會(huì)轉(zhuǎn)移到與它組合的鋼材上去。這種力度分配的時(shí)程如何？力度多大？大橋院自己編程的軟件在這時(shí)幫了大忙。

　　“我們通過計(jì)算，剛度大小均是合適的，上塔柱對變形的適應(yīng)能力強(qiáng)，可以減小中塔頂兩側(cè)主纜的不平衡力，下塔柱提供必要的剛度；受力上三座中塔均為大偏心受壓、壓彎組合結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)塔柱很好地適應(yīng)了壓彎組合受力狀態(tài)?！?/p>

　　鸚鵡洲長江大橋的建成，將武漢長江大橋從重負(fù)中解救出來。

　　鸚鵡洲長江大橋連接武昌和漢陽，是武漢二環(huán)線的關(guān)鍵性“扣環(huán)”工程，大橋通車后，大大完善主城區(qū)環(huán)網(wǎng)結(jié)合的快速路系統(tǒng)，緩解了長江大橋交通壓力，加強(qiáng)了武昌、漢陽的均衡發(fā)展。在設(shè)計(jì)之初，該橋被定為快速路，城市快速路是不設(shè)人行道的?？稍诖髽蜷_始施工后，有市民強(qiáng)烈建議在橋上增設(shè)觀景人行道。最終，大橋增加了人行道，在現(xiàn)場記者看到，目前上橋的步行階梯和電梯等配套工程正在建設(shè)中，預(yù)計(jì)今年武漢市民可從兩岸江灘步行或乘電梯上橋。