家住漢陽的葉女士以前要去武昌，若碰上限行只能繞行白沙洲長江大橋，通常要半個小時左右，但自從去年年底鸚鵡洲大橋通車後，她開車去武昌方便多了。

　　“江城”武漢是被水眷顧的幸運兒，長江和它的最大支流漢水在城內交匯，對武漢市民來説，抬頭見橋、出門過橋並不是新鮮事，跨江大橋更是多得一隻手數不過來。

　　按“出生”年月排名，年輕的鸚鵡洲長江大橋排行第八，但它卻創下了多項歷史紀錄：世界首座主纜連續的三塔四跨懸索橋，世界同類橋梁中跨度最大的三塔四跨懸索橋，武漢第一座8車道跨越長江天塹的橋梁。

　　站在紅色橋身的鸚鵡洲長江大橋橋頭，眼瞅著橋上的車流，長江航道繁忙的水運，不善言辭的中鐵大橋勘測設計院總工程師高宗余打開了話匣子：這種橋型是跨江跨河橋梁中能夠提供多孔寬大航道最經濟、最合理的解決方案，但卻存在諸多難題，如何在保證主纜抗滑安全的同時，提供足夠的主梁剛度是破解這道世界性難題的突破口。

　　 從多選到單選

　　在鸚鵡洲長江大橋下游約兩公里的位置，被稱為“萬里長江第一橋”的武漢長江大橋承擔從武昌、洪山前往漢口、漢陽的過江車流，即使實施單雙號限行措施，也已是超負荷運作。

　　“隨著武漢經濟社會發展，過江交通日趨繁忙，主城區橋位資源十分有限和緊張。橋梁設計要綜合考慮通航需求、造價經濟性等因素。”高宗余回憶，從技術角度考慮，鸚鵡洲長江大橋當時有三種橋型供選擇：斜拉橋、懸索橋、拱橋。

　　但在論證過程中，一個突出的環境問題被提了出來：規劃中的鸚鵡洲長江大橋處在“龜蛇鎖大江”的城市主城景觀和黃鶴樓的景觀視線內，周邊景觀高度在150米左右，如果選擇斜拉橋，近200米高的主塔將與城市景觀顯得極不協調。此外，再修一座斜拉橋，對已擁有多座斜拉橋的武漢市民來説，難免産生審美疲勞。

　　拱橋的弊端也顯而易見——跨越能力有限，目前世界上拱橋最大跨度紀錄還未超過600米，而鸚鵡洲長江大橋主跨將達850米，採用拱橋方案，不僅不經濟，技術上難度也較大，風險較高。

　　對懸索橋而言，850米則是一種非常經濟的跨度。

　　當時懸索橋在武漢城區兩江上尚未出現，三塔四跨方案主纜曲線構成的輪廓簡潔、輕盈，富有韻律美，高聳的三塔寓意著武漢“三鎮”鼎立，橋型經濟性較好，施工工藝成熟，技術可行性較高。

　　幾經論證，懸索橋成為鸚鵡洲長江大橋的最終選擇。

　　精確算出合適的中塔剛度是關鍵

　　其實，在鸚鵡洲長江大橋通車前，我國已于2012年、2013年通車運營了兩座大跨度三塔懸索橋，分別是三塔兩跨懸索橋泰州長江大橋、馬鞍山長江大橋。

　　這兩座橋梁的設計師正是高宗余。但這並不意味著在鸚鵡洲長江大橋設計中，可以照搬前面兩座橋的技術方案。

　　橋梁設計是最複雜的一種土木工程，建房子雖然也很複雜，但房子是朝上走的，橋梁是橫著走的，需要跨越、懸空，而且承載的車也是活動的。

　　根據當時環境，鸚鵡洲長江大橋因地制宜，邊跨也採用了懸吊結構，即三塔四跨懸索橋。但由於鸚鵡洲長江大橋兩邊連著江灘，受城市地形及建築影響，邊跨較正常值要小，這一變化帶來的直接影響是邊跨側纜力與主跨纜力不一致。這給設計提出了挑戰。

　　為適應結構受力需要，在設計中，高宗余將三個主塔採用了不等高設計，通過增加中塔高度、降低邊塔高度（中塔較邊塔高18米），巧妙解決了邊跨較小、纜力不一致的技術問題，同時增加中塔高度，使其更顯挺拔有力。

　　懸索橋的主纜好比晾衣繩，主纜跨度大，意味著繩子長度長。但如果在繩子上晾的衣服多，繩子中間下撓就較大，同時也容易斷裂。在日常生活中，人們想到一種辦法，在繩子中間用木棍支撐一下，這樣晾曬的衣服可以多一些，繩子也不那麼容易斷裂。三塔懸索橋的中塔相當於支撐晾衣繩的中間木棍，其受力非常關鍵，作用有兩個：一是減少主纜下撓；二是減少主纜受力。由於有兩個主跨，主纜較為“柔軟”，需要在中塔處將主纜緊緊握裹住，不能發生相對滑移，否則會導致塔歪、梁垮。

　　這也是設計三塔懸索橋的關鍵，必須要解決中塔頂主纜的滑移問題。

　　此外，高宗余在設計研究中發現，中塔有

　　一個非常關鍵的指標——結構剛度，如果中塔剛度太大，則塔頂偏位很小，主纜容易滑移，中塔及其基礎受力大；如果中塔剛度太小，則塔頂偏位很大，對主纜抗滑有利，中塔及其基礎受力小，但結構剛度小，會降低行車舒適。

　　“中塔的剛度大小要合適，既不能太大，也不能太小。”高宗余總結。

　　在解決中塔頂主纜滑移問題的同時，又滿足行車舒適性所必須的剛度，要做出科學的設計，考驗著設計師的力學知識，而這恰恰是高宗余的長項。

　　中國中鐵大橋院集團黨委書記、副董事長田道明告訴記者，中鐵大橋院是我國唯一一家仍在堅持橋梁理論及軟體開發的橋梁設計單位。

　　上世紀80年代，設計編程還是一項十分前沿的工作，市場上沒有現成的軟體能買，大橋院便著手自己編程。參加工作之初，高宗余曾邊做設計邊編程，如今當年編寫的程式還在用，並不斷完善，以前只能計算小橋，現在可以計算大橋；以前做化簡計算，現在可以做詳細計算；以前只能做靜力，現在可以做動力。

　　因地制宜的設計理念

　　泰州長江大橋、馬鞍山長江大橋、武漢鸚鵡洲長江大橋都是大跨度三塔懸索橋，均以兩個1000米左右的跨度跨越長江，結構受力特點上具有一致性，但將三座大橋的結構方案比對後，又可以發現一些不同。

　　泰州長江大橋橋位處水位起伏不大，因此中塔為全鋼塔，鋼結構位於300年一遇水位以上。馬鞍山長江大橋、鸚鵡洲長江大橋橋位處最大水位落差大，特別是鸚鵡洲長江大橋橋位處最大水位落差達近20米，因此中塔採用鋼—混凝土疊合塔，中塔上塔柱及上橫樑為鋼結構，下塔柱及下橫樑為混凝土結構，鋼塔柱根部通過高強度預應力螺桿與混凝土部分連接在一起。

　　做出這種設計並非易事。

　　高宗余舉例説，混凝土有收縮徐變特徵，隨著時間的增長混凝土會縮短，而縮短後的壓力會轉移到與它組合的鋼材上去。這種力度分配的時程如何？力度多大？大橋院自己編程的軟體在這時幫了大忙。

　　“我們通過計算，剛度大小均是合適的，上塔柱對變形的適應能力強，可以減小中塔頂兩側主纜的不平衡力，下塔柱提供必要的剛度；受力上三座中塔均為大偏心受壓、壓彎組合結構，鋼結構塔柱很好地適應了壓彎組合受力狀態。”

　　鸚鵡洲長江大橋的建成，將武漢長江大橋從重負中解救出來。

　　鸚鵡洲長江大橋連接武昌和漢陽，是武漢二環線的關鍵性“扣環”工程，大橋通車後，大大完善主城區環網結合的快速路系統，緩解了長江大橋交通壓力，加強了武昌、漢陽的均衡發展。在設計之初，該橋被定為快速路，城市快速路是不設人行道的。可在大橋開始施工後，有市民強烈建議在橋上增設觀景人行道。最終，大橋增加了人行道，在現場記者看到，目前上橋的步行階梯和電梯等配套工程正在建設中，預計今年武漢市民可從兩岸江灘步行或乘電梯上橋。