研究背景

过去几十年，国际桥梁界普遍认为：普通混凝土拱桥跨度上限约400米，钢管混凝土拱桥也难超500米。而我国西部山区、江河纵横，500米级以上大跨度桥梁的需求十分迫切。拱桥因刚度大、耐久性好、运维成本低，天然契合长寿命基础设施建设方向，但“跨度上不去”是长期痛点。

近日，广西大学郑皆连院士团队在Engineering Structures and Civil Engineering期刊发表题为“Advancements and innovations of the construction of 600-m scale concrete arch bridges”的论文，系统揭示了600米级混凝土拱桥的建造技术进步与创新，明确了钢管混凝土（CFST）与型钢混凝土（SRC）两类拱桥的技术特征、适用条件及跨度提升潜力。

研究挑战

平南三桥（净跨560米CFST拱桥）与天峨龙滩特大桥（净跨600米的SRC拱桥）的诞生，直面了两类极端难题。

第一是“地基之困”。平南三桥北岸位于厚约15米的黏土与卵石层之上，传统推力拱桥要求坚硬岩石地基，否则巨大的水平推力会导致基础滑移。

第二是“混凝土之殇”。天峨龙滩特大桥需在劲性骨架上分层浇筑2.8万立方米外包混凝土，收缩开裂是世界性难题，一旦开裂将严重腐蚀钢筋、缩短寿命。

此外，两类拱桥均面临共同痛点：现行规范计算的“弯矩放大系数”过于保守，导致过度配筋、成本飙升，却并未真正解决二阶效应的安全问题。

图1.平南三桥的照片。

图2.天峨龙滩特大桥的照片。

研究突破

以平南三桥、天峨龙滩特大桥为工程载体，项目团队实现了系统性技术突破。在结构体系上，创新提出不良地基大跨推力拱桥设计方法，突破场地地质限制。施工方面，采用斜拉扣挂一次张拉合龙、北斗主动力控、四级准真空灌注等成套工艺，实现拱肋高精度合龙与管内混凝土全寿命零收缩。针对两类桥型，明确钢管混凝土拱桥与型钢混凝土拱桥的受力差异与适用场景，建立劲性骨架法施工控制体系，并通过实测修正拱肋弯矩放大系数，大幅优化设计。实测数据显示，结构应力、线形与设计高度吻合，大桥通车后成功抵御近震考验，验证了技术可靠性。

图3.平南三桥结构设计总体布置：（a）立面总体布置（单位：米）；（b）拱肋截面图（单位：毫米）。

图4.天峨龙滩特大桥结构设计总体布置：（a）立面总体布置（单位：米）；（b）拱肋截面图（单位：厘米）。

研究意义

两项工程将混凝土拱桥跨度推进至600米级，确立我国在世界大跨拱桥领域的领先地位。研究成果明晰了CFST与SRC两类主流桥型的适用条件与优化方向，形成可复制的设计施工体系，有助于提升山区重大桥梁工程的建设水平。

相比斜拉桥，600米级混凝土拱桥可显著降低造价与长期养护成本，减少钢材消耗与碳排放，助力工程建设低碳化。项目推动桥梁建造向更安全、高效、经济、耐久方向升级，为交通基础设施韧性提升提供关键支撑，也为我国超大跨桥梁技术持续领跑奠定坚实基础。（来源：EngineeringJournals微信公众号）

相关论文信息：https://journal.hep.com.cn/fsce/EN/10.1007/s11709-026-1270-3