四川在线记者 兰珍 李志强
一座悬索桥（吊桥）跨度最大可以建多长？最高抗风是多少？近日，在四川省科学技术奖励大会上，西南交通大学教授马存明主创完成的“2000米级超大跨悬索桥抗风防灾关键技术及工程应用”项目荣获四川省科技进步奖一等奖。记者从采访中了解到，该项目攻克了超大跨悬索桥抗风核心技术难题，为大跨度桥梁建设提供了重要技术支撑。
近年来，随着环保、经济性要求不断提高，桥梁工程技术难度呈指数级增长。一跨过江的悬索桥因其对环境影响小、通航适应性好，成为建设跨越大江大河桥型的最佳选择。一般而言，中小跨径桥梁以抗震为核心，而大跨度桥梁面临的首要挑战则是抗风。而跨度一旦趋近2000米，就意味着工程难度迈入全新量级。
已建成的悬索桥中，跨度多在1000米级，如雅康高速上的大渡河大桥，主跨为1100米。1998年，日本明石海峡大桥建成通车，其主跨达到1991米。此后二十余年，全球悬索桥跨度始终未能突破2000米大关。
“建设2000米级超大跨悬索桥，投资动辄约百亿元，抗风防灾是决定成败的关键。”马存明表示，“必须在设计之初，就要对桥梁的抗风性能作出准确判断。”其中，最致命、最不可预测的则是危及安全的颤振问题——跨度越大、桥体越柔，对风的作用就越敏感。突破2000米跨度，意味着必须设计出能够抵抗强风的桥面断面和抗风措施，其对理论分析和风洞试验的要求极高。
这类大桥需同时解决两类问题：一是在极端大风下的抗风安全，即保证桥梁在极端大风下不会发生断裂或垮塌；二是在日常风速下的振动控制，不会有“荡秋千”情况，以免晃动影响行车安全与舒适。
马存明自博士阶段起就跟从导师廖海黎教授研究大跨桥梁抗风分析理论、风洞试验技术和抗风提升措施。二十余年来，研究团队通过创新计算理论与试验方法，系统掌握了2000米级悬索桥的极限抗风能力及优化措施，实现了关键技术突破，“我们摸清了2000米级悬索桥的抗风临界点，以及增强抗风性的方法。”
如何实现检测并达到理想效果？关键依托在于西南交通大学建设的世界一流的风洞实验室。马存明解释，在风洞实验室内，可以把2000米级悬索桥等比例缩小，进行极端环境模拟测试。
据介绍，西南交通大学“XNJD-3风洞”，是目前世界最大的边界层风洞，试验段尺寸为22.5米（宽）×4.5米（高）×36米（长），断面尺寸居世界第一，主要技术指标均达到世界先进水平。
在此基础上，研究团队创造性地提出了超大跨度桥梁刚度模拟技术和梁段一体化成型气动模拟技术，显著增强了桥梁风洞试验的技术水平，保障了实验精度，并提出了适用于2000米级悬索桥的抗风措施。“目前，2000米级悬索桥至少可以抵抗17级大风！”马存明说。这种风速堪比超强龙卷风，足以将树木连根拔起，汽车、火车都可能被掀翻。
随着理论、试验与工程技术的协同进步，2000米级悬索桥的建设已成为现实。目前，世界上已建成最大跨度悬索桥是土耳其1915恰纳卡莱大桥，于2022年建成通车，其主跨达2023米，在建桥史上首次突破2000米大关。马存明团队承担了该桥的抗风性能验证工作，为其建设提供了关键科学依据。
国内也在加速推进此类超级工程。当前我国正在建设的2000米级悬索桥共有4座。其中，张靖皋长江大桥主跨2300米，是中国首座主跨超2000米的悬索桥，推动我国桥梁主跨达到2300米的世界新标杆；广东狮子洋大桥主跨2180米，更成为世界首座超2000米双层悬索桥。这些重大项目的抗风研究，均出自马存明所在的课题组。
“我们不仅系统掌握了2000米级悬索桥的抗风能力，还发展出适用性广泛的抗风技术体系，未来国内此类大桥会越来越多。”马存明表示，目前中国在大跨度悬索桥抗风技术领域已跻身世界领先水平。
来源：四川在线
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