中國(guó)橋梁的造價(jià)從表面上看比歐美國(guó)家低,于是造成一種錯(cuò)覺(jué),似乎中國(guó)橋梁的經(jīng)濟(jì)性是最好的。然而,仔細(xì)思考后感到事實(shí)并非如此。
1.由于中國(guó)的人工低廉,許多橋梁工地都聚集了大量農(nóng)民工,使用相對(duì)落后的裝備建橋。雖然也能建成大橋,甚至是破紀(jì)錄的大橋,但中國(guó)橋梁的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏低,施工質(zhì)量存在隱患,這也是造成中國(guó)橋梁容易早期劣化和不耐久的最重要原因。此外,中國(guó)橋梁的施工標(biāo)準(zhǔn)也偏低,定額又偏低,業(yè)主還想盡量壓低標(biāo)價(jià),使承建的施工企業(yè)沒(méi)有利潤(rùn)空間來(lái)進(jìn)行研發(fā)和更新先進(jìn)裝備,而只能使用和添置低效的落后設(shè)備,以人海戰(zhàn)術(shù)來(lái)完成。而且,還通過(guò)層層分包以降低資質(zhì)來(lái)節(jié)約成本,最終損害的還是工程質(zhì)量和耐久性。因此,雖然中國(guó)橋梁的一次性投資較低,但如果使用壽命很短,日后的養(yǎng)護(hù)和加固費(fèi)用又十分巨大,從全壽命的觀點(diǎn)看,仍是很不經(jīng)濟(jì)的。
2.中國(guó)的大橋建設(shè),常常由業(yè)主先選擇設(shè)計(jì)單位,然后由一家做方案比選,通過(guò)專家咨詢會(huì)議討論決定最終實(shí)施方案。在方案的經(jīng)濟(jì)性比較中常會(huì)發(fā)現(xiàn)一些違反常理和人為的因素,甚至為了迎合業(yè)主的意愿而完全不顧經(jīng)濟(jì)性,使不經(jīng)濟(jì)的、怪異的、難以施工的不合理方案通過(guò)虛假的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和不科學(xué)的“理由”得以實(shí)施。最后,只得再追加預(yù)算,使工程經(jīng)濟(jì)性原則形同虛設(shè)。
3.橋梁的經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)是每平方米橋面的材料用量,在國(guó)際設(shè)計(jì)競(jìng)賽中都十分重視這一體現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)力和技術(shù)水平高低的指標(biāo)。由于中國(guó)在材料工業(yè)方面的差距,大橋的材料等級(jí)是相對(duì)落后的。例如鋼箱梁的設(shè)計(jì),歐美各國(guó)主要采用HPS460(歐洲)、HPS480(美國(guó))、BHS500(日本)的高性能鋼材,甚至在局部的高應(yīng)力區(qū)還用少量HPS560、HPS690,以減少厚板,簡(jiǎn)化構(gòu)造和制造的難度。中國(guó)都是采用唯一的一種S345鋼材,而且不同厚度鋼板的焊接工藝又十分不便,也是很不經(jīng)濟(jì)的。在混凝土結(jié)構(gòu)方面,中國(guó)大都用C50級(jí),而國(guó)外的高性能HPC80已商品化。由此,中國(guó)的混凝土橋梁往往顯得相對(duì)粗笨和肥胖,而國(guó)外的混凝土橋梁就纖細(xì)輕巧得多(外形尺寸較小,壁厚也較。够炷劣昧看蟠鬁p少,存在明顯的差距。
4.國(guó)際橋協(xié)的同行曾多次問(wèn)我:為什么在長(zhǎng)江中游要造大跨度懸索橋?長(zhǎng)江中游(南京-武漢)為內(nèi)河一級(jí)航道(5000t級(jí)),通航凈高24米,500米左右的一孔斜拉橋或2×250米的分孔通航也能滿足要求,不宜追求大跨。武漢以上為二級(jí)航道(3000t級(jí)),通航凈高18米,除地形地質(zhì)條件不利而必須一跨過(guò)江外,更不應(yīng)盲目追求大跨。至于湘江、贛江等支流均為內(nèi)河三級(jí)航道(1000t級(jí)),通航凈高僅10米,盲目追求大跨是完全不能接受的,也是極不經(jīng)濟(jì)的。
5.目前,斜拉橋的跨度已突破千米,且尚有發(fā)展的潛力,在1200米跨度范圍內(nèi),完全自錨的斜拉橋的經(jīng)濟(jì)性將明顯優(yōu)于懸索橋。而且,多跨斜拉橋的剛度,抗風(fēng)穩(wěn)定性和可施工性也優(yōu)于多跨懸索橋。例如,法國(guó)設(shè)計(jì)的希臘Rion-Antirion橋(圖1),水深65米,且位于地震區(qū),通航18萬(wàn)噸海輪,采用了十分經(jīng)濟(jì)合理的多跨560米斜拉橋方案和創(chuàng)新的加筋土抗震基礎(chǔ),也沒(méi)有采用多跨懸索橋方案。又如德國(guó)和丹麥之間的費(fèi)馬恩海峽的橋梁方案(Fehmarnsund Bridge)選用多跨780米的斜拉橋,可滿足20萬(wàn)噸海輪的通航要求,是最經(jīng)濟(jì)的跨海工程方案,也為我國(guó)長(zhǎng)江下游的越江工程和東南沿海的跨海連島工程提供了重要的借鑒(圖2)。
圖1 希臘Rion-Antirion橋
圖2 德國(guó)和丹麥之間的費(fèi)馬恩海峽的橋梁方案
加強(qiáng)中國(guó)橋梁界的經(jīng)濟(jì)性理念,建議學(xué)習(xí)發(fā)達(dá)國(guó)家的以下成功經(jīng)驗(yàn):
1.首先,要慎用造價(jià)較昂貴、施工期也較長(zhǎng)的懸索橋,無(wú)論在長(zhǎng)江下游的越江工程、沿海的跨海連島工程,以及中西部山區(qū)的跨谷工程中,都應(yīng)優(yōu)先考慮相對(duì)較經(jīng)濟(jì)且拉索可以更換的斜拉橋或者拱橋方案。如必須采用懸索橋時(shí)一定要提出充分的理由,而且,對(duì)于不可更換的主纜防腐要認(rèn)真處理,以保證其壽命期中的耐久性。不能僅以追求跨度為由,不顧經(jīng)濟(jì)性原則而隨意確定懸索橋方案。
2.在大橋建設(shè)的規(guī)劃或預(yù)可階段,先由業(yè)主根據(jù)已建成橋梁的成熟經(jīng)驗(yàn)制定一個(gè)最經(jīng)濟(jì)的方案(不一定是創(chuàng)新的和最美觀的)作為基礎(chǔ)性方案,用以確定投資預(yù)算的基準(zhǔn)線。在隨后的設(shè)計(jì)競(jìng)賽或征集方案中,為鼓勵(lì)創(chuàng)新的目標(biāo)或標(biāo)志性的景觀要求,可允許適當(dāng)超過(guò)基礎(chǔ)性方案的造價(jià),但要有一個(gè)限度。德國(guó)的做法是不超過(guò)10%,對(duì)于城市小跨度橋梁,因投資較少,可因特殊的景觀要求放寬至15%,超過(guò)15%的方案將不予接受,以體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性原則的重要性。
3.重要的大橋工程應(yīng)通過(guò)公開、公平、公正的設(shè)計(jì)競(jìng)賽體制,確定優(yōu)勝方案和設(shè)計(jì)單位,避免由一家做方案比選的弊端。同時(shí),也可鼓勵(lì)各設(shè)計(jì)單位提高以創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)理念為基礎(chǔ)的競(jìng)爭(zhēng)動(dòng)力,對(duì)中國(guó)橋梁的發(fā)展和進(jìn)步是十分有益的。
4.在方案比選中一定要列出每平方米橋面材料用量的指標(biāo),并和國(guó)外先進(jìn)指標(biāo)作比較,以鼓勵(lì)使用高性能材料以及通過(guò)精細(xì)化的設(shè)計(jì),使物盡其用,避免保守和浪費(fèi)的設(shè)計(jì),也可防止模仿、抄襲和不思進(jìn)取的惡習(xí),盡快縮小和發(fā)達(dá)國(guó)家的差距。
5.在進(jìn)行巨型跨海大橋工程的規(guī)劃時(shí),常常有“橋隧之爭(zhēng)”,如瓊州海峽工程、浙江沿海的連島工程和崇明越江工程等,就要十分注意橋梁方案的經(jīng)濟(jì)性,以顯示出對(duì)隧道方案的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),又要承認(rèn)橋梁在耐久性方面的不足采取切實(shí)措施保證150年甚至200年的使用壽命。對(duì)跨海工程的通航要求要進(jìn)行科學(xué)的論證,如果只有少量大噸位的海輪偶爾通過(guò)橋孔,就應(yīng)當(dāng)采取限速的“約束航行”,降低通航標(biāo)準(zhǔn),而不宜盲目追求造價(jià)昂貴的超大跨度懸索橋方案,從而失去對(duì)隧道方案的競(jìng)爭(zhēng)力。
6.前面提到中國(guó)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和施工定額偏低,這是因循蘇聯(lián)體制的規(guī)范遺留下來(lái)的問(wèn)題。要解決中國(guó)橋梁的耐久性,實(shí)現(xiàn)全壽命的經(jīng)濟(jì)性,必須提高質(zhì)量觀念,依靠先進(jìn)裝備,加強(qiáng)耐久性設(shè)計(jì)和建立對(duì)全壽命的問(wèn)責(zé)制等措施,做出優(yōu)質(zhì)和耐久的橋梁。要適當(dāng)提高施工定額,保證施工企業(yè)有合理的工期和造價(jià),以便讓施工企業(yè)有利潤(rùn)空間進(jìn)行創(chuàng)新的研發(fā)工作和裝備的升級(jí)換代。用過(guò)低的“偽經(jīng)濟(jì)”造價(jià)做出“短命”的橋梁是中國(guó)橋梁不經(jīng)濟(jì)的要害。
7.評(píng)審專家也要把經(jīng)濟(jì)性原則放在重要位置,以對(duì)人民負(fù)責(zé)的態(tài)度抵制一切不正常的“公關(guān)”活動(dòng),避免不經(jīng)濟(jì)的方案得以批準(zhǔn)實(shí)施。對(duì)于隨意浪費(fèi)國(guó)家投資的極不經(jīng)濟(jì)的案例,要在業(yè)內(nèi)進(jìn)行批評(píng)、公開披露、汲取教訓(xùn),以杜絕類似事例的蔓延,在橋梁界弘揚(yáng)節(jié)約的美德。
中國(guó)還是一個(gè)有十三億人口的發(fā)展中國(guó)家,人均GDP仍在100位以外。橋梁建設(shè)的投資都是人民的血汗積累,容不得隨意浪費(fèi)。橋梁設(shè)計(jì)的六項(xiàng)原則中并沒(méi)有要求設(shè)計(jì)者去追求跨度的突破以及多少“第一”和“之最”。盡管各種橋型目前的紀(jì)錄跨度都還沒(méi)有達(dá)到可行的跨度極限,但我們不能僅僅為了追求跨度第一而不顧經(jīng)濟(jì)原則。因此,橋梁工程師一定要把自己的創(chuàng)造力集中到創(chuàng)新、質(zhì)量和美觀這三個(gè)方面,同時(shí)還要十分重視經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),努力建造出優(yōu)質(zhì)、耐久又美麗的橋梁,為民造福。