重庆交通大学周建庭教授：复杂环境下大跨拱桥精细设计、数智建造与精准运维的系统总结

德余乌江特大桥

从最早的圆木横跨溪流，到隋朝李春设计建造的赵州桥，再到当今跨越深谷的钢筋（管）混凝土拱桥，无不 彰显着匠心独运与人类的聪明才智。拱桥这一桥型巧妙地将拱上垂直荷载转化为拱内轴向压力，既节省材料又提高承载能力，不仅实现了力学性能、经济性和耐久性的完美统一，更以其优美的曲线在自然山水间勾勒出壮美画卷。在近现代桥梁工程的蓬勃发展中，我国积极推动拱桥科技创新，在跨度、材料、工艺等诸多方面频频突破，不断为世界桥梁建设树立新的标杆。

全球各类型拱桥的跨度发展情况

图中展示了全球各类型拱桥的跨度发展情况。由图可见，自改革开放以来，中国拱桥跨度与建设规模迅猛发展，尤其是近年来随着我国大跨拱桥施工方法和制造工艺的完善，结构设计理论和计算机结构分析方法的支撑，以及高性能材料的应用，世界钢拱桥、钢管混凝土拱桥以及钢筋混凝土拱桥跨度纪录均被我国陆续替代并持续刷新。标志着我国大跨拱桥建设成就领跑全球，实现了国际影响力的显著提升。

随着交通强国建设的纵深推进，我国西部山区的基础设施互联互通需求日益迫切。在这片占陆地国土面积三分之二的广袤区域，特别是在地形起伏剧烈的深切峡谷地带，拱桥凭借其结构受力合理、刚度大、经济性好等突出优势，成为跨越自然天堑的理想选择。然而，拱桥跨径的不断突破使得传统设计理论面临重大考验，复杂地形与恶劣环境给精准建造设置了重重障碍，极端气候事件和地质灾害的频发更是对桥梁的服役性能提出了更高要求。破解这些科技难题，已成为推动拱桥事业发展的当务之急。

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大跨度拱桥建造与运维

周建庭 著

北京: 科学出版社, 2025. 9

《大跨度拱桥建造与运维》从拱桥发展简史出发，以问题和需求为导向，系统深入阐述了作者在应对复杂环境下大跨拱桥精细设计、智能建造与精准运维等挑战的全面思考。内容涵盖了作者20 余年来在大跨拱桥设计理论与计算新方法、成拱理论与控制新技术、状态诊断新方法与UHPC(超高性能混凝土)加固新技术、温度作用模型、抗震分析与减震新技术、大比例模型试验等方面的研究新进展。

中国工程院院士 秦顺全

本著作是作者团队二十余年来在大跨度拱桥领域开展科研攻关与工程实践的系统总结，得到2024年度国家科学技术学术著作出版基金资助。全书138万字，共分7篇34章。各篇既相对独立成章，又相互呼应衔接，构成了一个完整的理论和技术体系，力求理论与实践相结合，在阐述基本原理的同时，通过大量的工程案例和试验数据来验证方法的可靠性和实用性。

本著作组织框架及各篇逻辑关系

第1 篇提出了大跨度拱桥计算新理论与设计新方法，实现了大跨拱桥主拱线形与截面参数的精细化正向解析。第2 篇提出了大跨拱桥原形成拱理论与控制技术，实现了大跨拱桥全过程最优与毫米级精度快速成拱。第3 篇提出了大跨度拱桥服役状态评估方法，为在役拱桥安全状态快速评估提供了新路径。第4篇建立了复杂服役环境下大跨拱桥温度场分析模型，实现了主拱非线性时变温度场精细化分析与预测。第5 篇提出了大跨度拱桥抗震分析理论与减震技术，为大跨度拱桥防震减灾提供了新思路。第6 篇提出了大跨度拱桥UHPC 加固理论与技术，旨在促进大跨度拱桥加固技术的进步。第7 篇介绍了世界最大跨拱桥1∶10 室内缩尺模型试验，研发了阵列式自平衡滑轮组加载系统和多维状态感知系统，以期为大跨度拱桥的建养提供试验验证平台。

样章：第10章 大跨度拱桥成拱过程调控新技术

《大跨度拱桥建造与运维》面向大跨拱桥建设发展科技前沿，体系完整、内容丰富、理论深入、技术先进，理论研究与工程实践深度融合，理论水平高，工程实践性强。著作提供了丰富的工程案例与宝贵的大比例模型试验数据，既可供从事高等桥梁研究的科研人员借鉴，也可供一线的设计、施工与运维管理等工程技术人员参考。

中国工程院院士 聂建国

本著作的研究工作先后得到了国家杰出青年科学基金项目（51425801）、国家自然科学基金联合基金重点项目（U24A20163）、广西重点研发计划项目（桂科AB22036007）、四川省交通运输科技项目（2023-ZL-03）和重庆市技术创新与应用发展重点项目（CSTB2022TIAD-KPX0205）等科研项目的资助。同时，在撰写过程中，作者有幸得到了郑皆连院士、秦顺全院士、周绪红院士、聂建国院士和相关专家的宝贵指导，在此表示最深切的敬意和衷心的感谢。团队张洪教授、辛景舟教授、杨俊教授、徐略勤教授、周银副教授、向弋副教授、唐启智博士后、范永辉博士后、罗超博士和朱瑾宇博士等为本著作的完成做了大量工作，对团队老师、研究生的辛勤付出表示感谢。

期望本著作能为从事大跨度拱桥设计、建设和管理的工程技术人员提供有益参考，也希望能为相关领域的科研工作者提供一定的启发。

本文摘编自《大跨度拱桥建造与运维》（周建庭著. 北京 : 科学出版社,2025.9）一书“前言”“序一”“序二”，有删减修改，标题为编者所加。

责任编辑：朱小刚

拱桥具有结构受力合理、刚度大、造型美、经济性和耐久性好等优势，是山区极具竞争力的桥型。本著作针对复杂环境下大跨度拱桥建养重大需求，围绕快速精细设计、高效精准建造、服役性能感知、抗震韧性提升等重大科学技术问题，系统总结了作者团队二十余年科技攻关与工程实践成果。全书共分为7 篇，各篇章既相对独立又相互呼应。第1 篇至第3 篇分别介绍大跨度拱桥设计计算、建造控制及状态评估的新理论、新方法，第4 篇介绍大跨度拱桥建造与运维过程中重点关注的温度场作用，第5 篇和第6 篇分别介绍大跨度拱桥减震控制方法与性能提升理论和技术，第7 篇介绍用于大跨度拱桥建养新理论、新技术和新工艺验证的大比例缩尺模型试验。

本著作理论与实践并重，提出了一系列创新性的理论方法，并提供了大量的物理模型试验数据和丰富的工程实践案例，内容覆盖大跨拱桥设计-施工-运维全链条理论和技术成果，可为从事大跨度拱桥设计、施工、运维的工程技术人员与教学科研人员提供参考。

（本文编辑：刘四旦）

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