当前，我国城镇化建设还处在加速发展期，推动城市桥梁建设高水平发展成为现代城市建设的重要课题。城市桥梁作为城市交通网络的重要组成部分，其建设好坏不仅关乎城市交通的顺畅和城市运营效率，还直接影响到城市的安全、环境及居民的生活品质。科学合理地规划和建设城市桥梁也是政府部门、建设业主、设计单位、实施工程单位、管理单位和使用者等共同关注的问题。因此，探讨桥梁建设的基础要求和实现高水平发展的创新技术对新时代的桥梁建设是必要的和迫在眉睫的。

  和隧道相比，桥梁是安全和经济的跨越，而技术和艺术的融合成就了桥梁跨越的风景线，很多城市桥梁成为当地的地标和城市名片。景观和标志只是在需要的地方才有意义，过多的标志让人们找不到关注点，就是无标志了。资源和能力的限制让人们更注重适用、经济和耐久，然而安全总是排在第一位的。因此，安全与经济、适用与景观就成为城市桥梁需求分析的主要关注点，以下从交通需求、使用需求、品质需求和经济需求四个维度考虑城市桥梁的需求分析。

  交通需求是指桥面所需满足的交通量的要求及其上下层空间通行的限制条件。首先应依据桥梁所处道路路段的机动车和人行交通量调查和预测数据，合理确定车道数和人行道宽度；其次是充分调查桥面上下空间的各种限制条件，包括桥梁上下的净空要求，跨水桥梁还应考虑通航和行洪要求；再次还应考虑综合管线过桥要求等。

  使用需求包括满足安全性要求、耐久性要求和舒适性要求。其安全性要求包括在使用荷载和外界影响有充足的强度、刚度、稳定性等；耐久性要求包括耐时间老化、耐环境腐蚀、抗动力疲劳，要考虑设计寿命和养护周期等；舒适性要考虑人的生理和心理舒适要求，包括自振频率、加速度和其他舒适度指标等。

  品质需求是指对城市桥梁的美学要求，包括：构建完善生态框架格局，实现与旁边的环境充分协调；提取当地历史背景和文化元素，实现文化传承；耦合周边地块需求，实现城桥共生的共享空间；点缀城市客厅要求，建设城市地标、打造城市名片，突显城市总实力和提升城市影响力；顺应百姓心声，满足大家对城市美好生活向往的需求。

  经济需求包括建养成本、投资回报和社会效益等。建养成本是指建设成本和使用期养护成本之和，即全生命周期成本。造价分析是需求分析的主要工具，包括工程估算、概算和预算；经济效益包括融资成本、投资回报；社会效益包括国民经济分析；对于城市桥梁，因为品质化要求需增加额外的成本，这就需要对美追求的代价做多元化的分析和论证。

  城市桥梁依据需求科学合理地确定标准和主要设计指标，做到正确应用标准规范，恰当选择主要设计指标或参数，标准明确桥梁分类、重要性等级以及主要指标，为桥梁设计及建设提供相关依据。因此，科学合理确定标准是高水平发展的第二个基本要求。

  (1）应符合安全可靠、适用耐久、技术先进、 经济合理、与环境协调等要求。

  (3）遵循有利于节约世界资源、保护自然环境、防洪、抗风、抗震、抢险、救灾等要求。

  (2）桥梁结构使用的时间：特大桥和大桥为100年，中桥为100年（高速公路）和50年，小桥涵洞为50年（高速公路）和30年，可更换部件的斜拉索、吊索和系杆等为20年，栏杆、伸缩缝及支座等为15年。

  (3）道路等级、设计车速、设计车道数、设计车辆和人群荷载等级、抗震设防等级、桥梁设计基准风速、通航等级、防洪排涝等级等。

  通俗地讲“因地制宜选择方案”就是“在需要的地方选择正真适合的桥梁”。这样的一个过程包括桥位比选、桥型比选、实施工程的方案比选，考虑造价、进度、难度、风控、景观和环境影响以及社会经济效益等多方面因素，经比较分析后择优选取合理桥型和实施工程的方案，所以因地制宜选择方案是高水平发展的第三个基本要求。

  桥位选择应是在需要的地方和合适的位置，所谓需要的地方就是根据城市规划的要求和两岸交通连接最便捷处，还应考虑河床地形、地质条件、水文条件、通航条件等，分别拟定几条满足规定的要求的桥梁中心线位，按照安全、适用、经济、便捷等原则择优选取合理的桥位。跨河大桥或特大桥的桥梁中心线尽可能地与水流方向正交，这样可减小水中主桥的长度和通航孔主跨的跨度以及桥墩的阻水面积。

  桥梁作为人造建筑物，不论是联通天堑鸿沟，还是跨越大江大河，其桥梁结构及形式或建筑造型离不开地心引力的影响，在重力的作用下桥梁形态受跨越能力的限制，对于不同跨度合理的结构形式。

  桥梁作为城市建筑群或自然景观中的一部分，其造型还应该要考虑与旁边的环境的协调。通过桥梁的造型、色彩、灯光及与周边山水、建筑的融合等，实现人文与自然景观的和谐共生，展现地方文化和提升城市品质。

  基于结构安全和耐久性的要求，对于跨度不是超大（约300m以下）的城市桥梁，尤其是景观桥梁，通过别致的外观形态来满足桥梁形态美的效果。

  桥梁的任何造型都必须方案满足自然界基础原理，要做到“美学与力学的平衡、技术与艺术的平衡、安全与经济的平衡、建筑与环境的和谐”即“三平衡一和谐”的四项根本原则，那么这座桥梁将一定会是安全、经济、好用、耐用、好看、耐看高质量的桥梁。

  优秀的设计者一定会在设计阶段从多种实施工程的方案中选取合理的方案，并在施工阶段有效配合实施工程单位细化和优化实施工程的方案。因此，好的实施工程的方案一定是就地取材和因地制宜，充分的利用现有的人才、可靠的设备以和成熟技术，在风险可控的前提下采用新技术以减少相关成本、加快进度和提高质量以及解决卡脖子的重大突破性技术。

  经济性是桥梁方案比选的重要指标之一，需要对各种方案进行造价分析，包括建设成本、管养成本等方面。在保证需求的前提下，宜选择全生命周期成本最低的方案以获得较好的经济效益与投资回报。但是，桥梁作为公共基础设施，多数是由政府投资的不收费项目，其社会效益是需要仔细考虑的重要的因素，它对疏通区域交通、促进地区经济发展发挥显著的作用。

  重要的城市桥梁还承载着地域文化和提升城市品质的重要功能，其美学要求是决策者对桥梁建设提出更高的要求，甚至不惜重金组织国际桥梁方案竞赛以获得技术和经济均可行的美丽桥梁方案。美桥除了提供舒适的交通外，还能唤起行人精神上的愉悦和好感，成为地标和展示城市文化和总实力，吸引更加多的游客和投资家，所以美桥对城市建设是有附加价值的，提升城市的品位和价值，为美付出代价也是值得的。但是资金和资源都是有限的，美的代价是20%、30%还是100%，决策者根据美桥对城市品质的提升值有自己的权衡。

  城市桥梁建设高水平发展的第四个基础要求应是节约减排低碳设计，根据《工程建设项目绿色建造水平评价标准》T/ZSQX017-2022中3.6.4条要求，工程建设项目绿色建造设计水平评价分别从设计成果的先进性、绿色性、创新性、社会及经济效益四方面进行评价。

  桥梁低碳设计需要考虑生态环境、节能减排、安全性、社会经济效益、资源利用效率、可持续性发展、区域材料使用及低碳材料选择等多个角度，为推动桥梁工程向绿色、低碳、可持续的方向发展，为构建生态文明社会贡献力量。桥梁低碳设计绿色评价八条要求如下——

  (1）总体布置合理：以城市规划、通航、防洪、环保等要求为条件，选择正真适合桥位，拟定合理的跨径和分孔。

  (2）结构设计合理：采用高性能、低材耗、耐久性好的新型结构体系，造型美观，避免采用大量装饰性构件。

  (4）材料选用合理：选用高性能、绿色环保和可循环利用的建筑材料，使用安全耐久和环保。

  (5）资源集约节约：因地制宜多方案比较，做到了节约用地、节约用材和节约能源。

  (6）生态环境保护：注重桥梁与自然生态环境的协调，减少施工和运营对环境的影响，减少不可再生材料的使用，鼓励使用再生材料和再生能源。

  (7）新型工业化技术应用：采用标准化、装配化设计，以及机械化、智能化施工，减少现场作业，减少施工粉尘和噪声，减少施工废料等。

  (8）新型信息技术应用：采用设计、施工、运维一体化BIM技术，开发虚拟现实和数字孪生等技术和人工智能技术等。

  城市桥梁建设高水平发展的第五个基础要求应是环境友好绿色建造，根据《工程建设项目绿色建造水平评价标准》(T/ZSQX017-2022)中3.6.5条要求，绿色建造施工水平评价应遵循因地制宜的原则，结合工程所在地域的气候、环境、资源、经济 及文化等特点，依据施工管理、环境保护与安全、资源节约与循环利用、绿色科学技术创新与应用、绿色可持续发展等方面做评价。

  城市桥梁绿色建造应制定绿色建造科研计划、实施、研究及推广应用的管理体系、制度和方法，结合工程特点立项开展有关绿色建造方面新技术、新工艺、新材料、新设备的开发和推广应用的研究，不断形成具有自主知识产权的创新技术、新施工工艺、新工法。积极采用住房和城乡建设部及地方的推荐技术，采用“建筑10项新技术”，推广具有非常明显经济效益的自主研发的专利技术。鼓励在信息化、自动化、智能化方面的探索，采用装配式建造技术并合理地提高装配率。

  上述五个基础要求是城市桥梁高水平发展的保障，要想更高质量的可持续发展，必须依靠技术的不断创新。

  这里给大家伙儿一起来分享广州海心桥的高水平质量的发展和创新技术的实践。广州海心桥位于广州新中轴线慢行系统跨越珠江连接花城广场和广州塔广场的一座人行桥，它是以中国特色的设计理念和多项突破性的创新技术，将一座代表岭南特色的现代化空间拱梁组合人行桥坐落在广州塔旁边珠江之上。

  根植岭南文化按“古琴弦动，舞粤曲水袖；珠水荡漾，映岭南花舟” 的理念创作了桥梁总体建筑造型，使桥梁整体现代化的简洁，同时充足表现了岭南地域特色，表达了民间传统文化自信、顺应湾区发展，是展示广州城市魅力的创新名片。

  海心桥采用现代的材料构筑古典现代相结合的空间结构体系，它是目前世界最大跨径曲梁斜拱多重组合的过江城市人行桥。主桥为中承式拱桥，拱肋平面整体外倾10°，拱肋采用等高变宽多重组合构件，二次抛物线m，变宽4.2～6.5m。主梁由平面圆弧线组成，单箱三室截面宽度15m，梁东侧等高2.0m，梁西侧变高由跨中的3.5m变至端部的2.0m。

  富有特色建筑造型和复杂的构造及严格的质量发展要求，给结构工程师提出了一系列的挑战，设计团队攻坚克难，解决了卡脖子的结构安全性、舒适性和耐久性等问题，产生了一批突破性的创新技术如下——

  (1）新型曲梁斜拱多重组合结构体系：拱梁墩采用全固接体系，拱肋、主梁和桩采用组合或多重组合结构，目前是世界最大跨径曲梁斜拱跨江城市人行桥。

  (2）新型大直径型钢混组合抗推桩：直径3m达型钢混凝土组合桩，可大幅度提高桩基抗推能力；

  (3）新型钢管混凝土组合桥墩或下拱肋构造：采用UHPC裹包层对水下和浪溅区的钢管混凝土的部位进行防护，一次性地解决了水下和浪溅区钢结构的防腐涂装问题，同时也增加了桥墩或下拱肋防撞能力。

  (4）新型超薄人行钢箱梁桥面铺装底基层：在自行车道和斜坡范围内钢桥面设置2.5cm超高性能混凝土（UHPC）层作为铺装的底基层，增强了薄层铺装与主结构协调变形与防裂性，并提高钢梁的耐久性。

  (5）发明球形支承测力吊杆，实现锚固端自由转动及实时测量吊杆力，通过5G传输，实时监测桥梁实际运营状态，评估结构安全状态。

  (6）新型超薄钢梁桥面自行车道和斜坡范围设置2.5cm超高性能混凝土（UHPC）层，利用UHPC超韧超强特性，增强了薄层铺装与主结构协调变形与防裂性，并提高钢梁的耐久性。

  (7）新型桥面上张拉吊索的锚拉板构造：在桥面以上设置锚拉板，锚拉板内部设置有反拉垫板及油泵张拉空间，锚拉板与梁体内横隔板共同制造，两侧设置有加劲板，在保证结构安全的前提下做到了便于施工和后期运营维护。

  (8）新型桥面隐形无缝伸缩装置：采用波形弹簧钢与高分子弹塑体刚柔复合，满足桥梁结构自然及三维动态变形要求，且桥面平整无缝隙。

  (9）大跨度曲线人行桥抑振技术：通过增加结构刚度和在曲线钢主梁内设置多维TMD电涡流阻尼器综合措施，解决了大跨度人行桥舒适度问题。

  (10）新型桥堤连接构造和防水构造：采用骑跨式亲水堤岸平台构造和防水构造，避免了破堤建桥台，并能防止洪水倒灌。

  未来桥梁建设的创新技术将不断推动桥梁工程向更高质量、更高效率、更环保和更智能的方向发展。这些创新技术应着重关注新一代信息数字化、装备智能化、材料超高性能化等开发和研究，并在此基础上对现有的设计、施工和管养技术进行迭代更新，更高层次地提高桥梁建设的效率，更高层次地提高桥梁安全性、耐久性和舒适性，为人类社会的发展注入了新的活力。