上海卢浦大桥:世界第一钢拱桥的“二十年”与“再出发”

2003年6月28日,黄浦江上第六座越江大桥——卢浦大桥建成通车。这座总投资22亿元、全长3900米的巨型全钢拱桥,以550米的主跨一举超越美国西弗吉尼亚新河谷大桥,将“世界第一拱”的称号收入囊中,也标志着中国桥梁技术跃上了一个新台阶。二十余年后,当双向日均流量达到13万辆次,这座功勋桥梁在2022年启动了通车以来首次系统性大修,并在2023年6月竣工验收。从“世界第一跨”到“韧性桥梁”,卢浦大桥的故事,是一部中国桥梁从追赶到领跑、再到持续守护的完整叙事。

一、从“世界第一跨”到“十项世界之最”

卢浦大桥是黄浦江上第一座全钢结构拱桥,由上海市政工程设计研究院等设计,上海建工集团承担施工总承包,于2000年10月开工建设,2003年6月建成通车。主桥长750米,主跨550米,两边跨各100米,拱高100米,主桥面宽39米,设双向6车道,通航净高46米,净宽340米。

大桥建成时,一举创造了10项“世界之最”:

 
 
序号 世界之最
1 世界上跨径最大的拱形桥,跨度550米,比原世界纪录长32米
2 世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥,主拱截面9米高、5米宽,为世界最大
3 世界上首座除合龙接口一端采用栓接外,完全采用焊接工艺连接的大型拱桥,现场焊缝总长4万多米
4 拱桥建造中单体构件吊装重量世界最大,达860吨
5 主桥建造中融合斜拉桥、拱桥、悬索桥三种施工工艺于一身,世界上单座桥梁中采用施工工艺最多、最复杂
6 主桥结构用钢量达3.5万多吨,相当于建造3艘7.4万吨轮船的用钢量,单座拱桥用钢量世界最大
7 主桥施工措施用钢达1.1万多吨,世界单座拱桥施工措施用钢量最大
8 16根水平系杆索为世界拱桥中长度最大(760米)、直径最粗(18厘米)、单根重量最重(110吨)、单根张拉吨位最大(1700多吨)
9 现场钢板焊接厚度达100毫米,世界钢结构桥梁中现场焊接厚度最大
10 建桥过程中使用大型机械设备和设施数量世界最多

二、技术创新:“一座桥等于三座桥”

卢浦大桥的技术难度,被总设计师、中国工程院院士林元培概括为“造这样一座桥,等于造了三座桥”。

全焊接工艺的突破。 与当时大多数采用螺栓连接的“钢桁架式”拱桥不同,卢浦大桥选择了全焊接工艺,旨在让大桥线条更加简洁美观。这一选择对焊接技术提出了极高要求:现场焊缝总长4万多米,一次合格率高居99%以上,精度达到毫米级。有人戏称,“拱肋间的对接焊缝之密,连蚂蚁也爬不过”。为此,江南造船厂和建工集团的技术团队攻克了S355N细晶粒结构钢焊接工艺等新技术。

三工艺融合的施工难题。 由于两岸均为建成区,无法采用传统的“转拱”法,建设者在黄浦江两岸建起了两座128米高的全钢临时索塔,先用斜拉桥工艺通过斜拉索拉住拱肋,形成拱形;拱肋合龙后,再用悬索桥工艺安装桥面系;同时拱桥本身的建造方式贯穿始终。

2万吨水平推力的平衡。 550米的主跨在拱脚处产生约2万吨的水平推力。为平衡这股巨大的力量,大桥使用了16根水平系杆索,每根长760米、重110吨,单根张拉吨位达1700多吨,将主拱“拉”在两岸的基础之上。

此外,建设者还运用了三维实体建模虚拟建造技术,在计算机中预先模拟大桥的建造全过程,为这一前所未有的工程提供了技术保障。

三、从荣誉到守护:二十年后的“再出发”

卢浦大桥的工程品质获得了国内外的高度认可。它先后荣获国际桥梁与结构工程协会(IABSE)2008年度杰出结构大奖(中国桥梁首次获此殊荣)、国家科学技术进步二等奖、第五届中国土木工程詹天佑奖等多项荣誉。

然而,高负荷运行带来的损耗不可避免。通车二十年来,大桥双向日均流量达到13万辆次。检测发现,大桥主体结构依然健康,但水平拉索系统、除湿系统、内表面涂装和边跨排水等附属设施先后出现缺陷和病害。2022年6月,卢浦大桥启动了通车以来首次系统性大修,并于2023年6月竣工验收。

此次大修体现了“智慧运维”的理念。工程将道路照明由高压钠灯全面改造为LED节能灯,节能减排达41%,并更换了声屏障、优化了连接工艺以降低噪音污染。针对支撑水平拉索的竖向托架易脱空的问题,项目团队研制了可调节高度的 “马鞍形”托架,将单点接触调整为面接触,显著增加了承重面积,消除了安全隐患。除湿系统也进行了全面升级,通过优化送风回路、增换除湿设备,实现桥内湿度24小时控制在45%以下,并将42台除湿机化整为零、分批送入桥内组装,解决了人孔尺寸受限的难题。

在运维管理层面,卢浦大桥已被纳入上海“城市级智慧运管平台+桥梁专业级子平台+N项智能技术应用”的数字化矩阵。依托无人机智能巡检、桥面轻量化智能巡检设备和结构监测系统,大桥的检测已从“人工检测”向“智能检测”升级,从“周期检测”向“动态感知”跨越。应急响应方面,平台可实现接到指令后2分钟内下达调度指令,路况不拥堵时15分钟内抵达现场,施救除障及时率不低于95%。

四、城市地标与观光功能

卢浦大桥不仅是一条交通通道,也是上海的城市地标和旅游观光点。大桥与澳大利亚悉尼海湾大桥一样,具有旅游观光功能。游客可乘坐高速观光电梯直达50米高的桥面,沿大桥拱肋人行道拾级而上,走300多级台阶后,登上100米高的拱肋顶端,站在篮球场大小的观光平台上眺望浦江美景。拱肋顶部的观光平台离江面110米,是黄浦江上的最高观光点。

卢浦大桥紧邻上海世博会所在地,其通车使南北高架延伸至浦东,将内、外环线连接,开辟了从浦东国际机场通往市中心城区的一条最佳捷径。大桥犹如一道美丽的彩虹跨越浦江两岸,为上海城市增添了新景观、新标志。