跨越寬闊水域開展橋梁建設(shè)，是全球橋梁工程人共同面臨的挑戰(zhàn)。在眾多橋型中，懸索橋因其跨越能力最強(qiáng)，可有效減少水中橋墩數(shù)量，在寬闊水域具有顯著優(yōu)勢(shì)，但受材料性能、抗風(fēng)穩(wěn)定性、施工風(fēng)險(xiǎn)、造價(jià)等多種因素制約，懸索橋單一跨徑增長(zhǎng)存在極限。

　　能否像架設(shè)高壓線纜一樣，架設(shè)連續(xù)多跨的懸索橋？

　　事實(shí)上，國(guó)內(nèi)外早已提出多個(gè)多塔懸索橋方案，并被公認(rèn)為實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)距離跨越的最佳方式，如希臘里昂大橋、法國(guó)米約大橋，以及我國(guó)的湖南赤石大橋、貴州平塘大橋等。相比于單主跨懸索橋，多塔懸索橋通過(guò)分跨減小跨徑，縮小主纜規(guī)模，減小錨碇規(guī)模，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)顯著；相比于多塔斜拉橋，多塔懸索橋的抗震性能更優(yōu)，可通過(guò)分聯(lián)解決溫度應(yīng)力問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)無(wú)限聯(lián)長(zhǎng)。但截至目前，大跨徑多塔連跨懸索橋建設(shè)卻依然是以三塔為主。

　　原因何在？

　　在6月27日舉辦的第八屆（2024）世界交通運(yùn)輸大會(huì)主題論壇——第六屆橋梁發(fā)展論壇上，浙江數(shù)智交院科技股份有限公司黨委委員、副總經(jīng)理王昌將在報(bào)告中指出，制約多塔懸索橋突破跨數(shù)限制的最主要的問(wèn)題在于“中塔效應(yīng)”。中塔剛度小，則整體剛度不足，抗風(fēng)穩(wěn)定性差；中塔剛度大，則索鞍兩側(cè)纜力差大，纜鞍滑移風(fēng)險(xiǎn)高。

　　如何使多塔懸索橋從三塔突破到N塔？王昌將認(rèn)為，無(wú)論采取共用錨碇方案，還是柔性中塔方案，一是可能面臨施工困難、造價(jià)高昂，對(duì)航運(yùn)、水利產(chǎn)生不利影響；二是可能受到海洋環(huán)境下風(fēng)力的制約。所以，要從根本上解決“中塔效應(yīng)”，就必須提高中塔剛度與纜鞍抗滑能力，就此，王昌將提出“剛性中塔+高摩擦型索鞍”的N塔懸索橋方案。

　　方案在纜鞍抗滑試驗(yàn)中，基于組拼式索鞍試驗(yàn)裝置，對(duì)3種不同的索鞍構(gòu)造共開展了142組纜鞍抗滑試驗(yàn)；在主纜側(cè)向力試驗(yàn)中，研發(fā)出組拼式索鞍裝置，并開展索鞍內(nèi)主纜側(cè)向力測(cè)試試驗(yàn)；在纜鞍抗滑試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)索股級(jí)滑移規(guī)律，進(jìn)而提出主纜分層滑移分析模型，建立鋼絲級(jí)纜-鞍抗滑承載力計(jì)算理論。

　　該方案的一大發(fā)明是設(shè)置豎向摩擦板的高摩擦型索鞍。針對(duì)全豎向摩擦板索鞍的制造難點(diǎn)，浙江數(shù)智交院科技股份有限公司研發(fā)了具有智能定位、自動(dòng)識(shí)別、全自動(dòng)焊接功能的窄間隙焊接機(jī)器人，可將整體焊接變形量控制在設(shè)計(jì)要求的±1毫米精度范圍；為解決焊縫探傷難題，研發(fā)了適用于索鞍整體摩擦板窄深空間熔透焊縫的超聲相控陣探傷檢測(cè)技術(shù)；面對(duì)深槽索股入鞍難題，研發(fā)了世界首臺(tái)深槽索股入鞍專用機(jī)器人及質(zhì)量測(cè)控系統(tǒng)，將施工效率提升了30%，將現(xiàn)場(chǎng)工人數(shù)量及勞動(dòng)強(qiáng)度降低了50%。

　　剛性中塔可提高橋梁整體剛度及抗風(fēng)穩(wěn)定性，助力多塔懸索橋從三塔有效擴(kuò)展到N塔，提高橋梁結(jié)構(gòu)耐久性和行車舒適性。那么，中塔剛度是不是越大越好？如何設(shè)計(jì)合理的中塔剛度？王昌將基于算法分析與規(guī)律總結(jié)認(rèn)為，剛性中塔是實(shí)現(xiàn)活載錨碇的唯一途徑，并提出活載錨碇設(shè)計(jì)方法，為多塔懸索橋剛度設(shè)計(jì)提供了極為簡(jiǎn)便的方法。目前，相關(guān)成果已在甌江北口大橋成功應(yīng)用，為今后實(shí)現(xiàn)無(wú)限連跨多塔懸索橋奠定了堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。