中国首座碳纤维增强聚合物索斜拉桥：校园里的绿色先锋

在江苏大学第六食堂与学生公寓F区之间，有一座长55米、宽6.8米的人行天桥。每天数千名学生从桥上经过，却鲜有人知，这座桥是一位低调的“探路先锋”。它外观朴实无华，却承载着中国桥梁界对绿色低碳的大胆探索。它就是我国首座采用碳纤维增强聚合物（CFRP）拉索建造的斜拉桥。

自2005年建成以来，这座桥几乎无需维护，静静地守护着江大校园，诠释着绿色、耐久与创新的理念。

今天，让我们一同走近这座“深藏功与名”的桥，了解它如何将CFRP材料首次应用于我国桥梁建设，又是如何从一项国家“863”计划课题成长为探索“双碳”目标的“活教材”。

国家项目落地校园

土木工程与力学学院退休教授刘荣桂表示，建造这座桥的构想源自他的导师——东南大学吕志涛院士。作为我国预应力技术领域的权威，吕志涛前瞻性地提出将新型材料CFRP应用于实际工程。CFRP具有质量轻、强度高、耐腐蚀等优势，但也面临抗剪能力弱、传统夹片式锚具易致其损伤等技术挑战。不过，应用它探索大跨度结构的潜力，非常符合绿色低碳发展方向。

2004年前后，国内尚无CFRP材料在桥梁中的应用先例。时任江苏大学基建处处长的刘荣桂，研究方向为桥梁结构，且正参与一项与CFRP材料在土木工程中应用的国家“863”计划课题。恰逢学校规划在西山片区修建人行天桥，他便向吕志涛建议，将国家科研项目与校园基建相结合，认为这是把前沿研究转化为实际工程的契机。

桥址选在六食堂附近并非偶然。那里原有两座小山，高差适宜，为设置索塔和拉索提供了天然条件。桥梁总长55米，采用单塔双索面设计，斜拉索采用CFRP材料，主梁与索塔则为钢筋混凝土结构。

从图纸到实物的突破

作为国内首座CFRP索斜拉桥，该项目无先例可循。刘荣桂坦言：“这是一个全新的领域，没有可借鉴的经验，一切只能靠自己摸索。当时国内没有类似的碳纤维张拉、锚固技术，在吕院士指导下，我们做了大量试验，特别是在锚固方法上，材料选择和工艺操作都进行了反复探索。”

桥梁设计由江苏大学团队与东南大学吕志涛院士团队共同完成，施工采用“内外结合”方式：土建部分由学校施工队负责，而碳纤维索的制作、安装、张拉等核心技术环节，则由吕志涛团队和刘荣桂团队共同实施。

这座桥的索塔两侧各布置了4对拉索，全部采用CFRP材料。由于CFRP材料质轻但脆性大、抗横向挤压能力差，吊装和张拉过程困难重重。刘荣桂回忆道：“当时场地虽然开阔，但难度较大，我们不断改进施工方案，团队一起作战，反复试验，最终摸索出了一套可行的施工方法。”

最具挑战性的是锚固系统的研发。针对CFRP材料抗剪能力弱的特性，团队创新开发了直管内锥锚固系统，它结合了直管锚固和锥形锚固两种传统方式的优点，大幅降低了CFRP杆的剪切和径向应力峰值，有效解决了碳纤维材料与传统连接部件不兼容的技术难题，显著提高了锚固效率和长期稳定性。

这座桥还是一个大型实验平台。研发团队在关键位置布设了多种永久性传感器，能长期实时监测拉索的受力状态，采集桥梁在不同荷载与环境下的振动等性能数据，为评估碳纤维锚固系统的全生命周期受力性能等提供了科学依据。

绿色基建的示范

2005年9月，这座CFRP索斜拉桥正式建成。它外观朴素，常被学生误认为是一座“水泥桥”。桥上拉索的灰色不锈钢护套，用于保护内部碳纤维索免受横向剪切力影响。刘荣桂解释道：“碳纤维索必须严格防护，不能外露。”

刘荣桂说，吕院士要求低调做事，因此桥梁建成后没有举行剪彩或庆典，但这座桥却在国内外学术界引起了广泛关注。北京工业大学、同济大学、华南理工大学、华中科技大学等多所高校团队先后前来观摩交流，相关研究成果发表于ConstructionandBuildingMaterials等高水平学术期刊，获得国内外学者的关注和引用。

这座桥不仅验证了CFRP材料在实际工程中应用的可行性，也催生了一系列科研项目。依托此桥，刘荣桂团队共申报了6项国家自然科学基金项目，完成多篇博士论文，并获教育部科研成果二等奖等多个奖项。

尤为值得一提的是，桥梁建成至今已20年，几乎无需特殊维护。刘荣桂自豪地表示，这得益于碳纤维材料卓越的耐腐蚀和抗疲劳特性，这种特性极大地降低了桥梁的全生命周期成本与碳排放。

如今，刘荣桂虽已退休，但他时常回到江大，向来访者介绍这座桥。他说：“如果是专业人士，我会重点讲解技术细节；如果是普通访客，我会阐述其价值与意义。这座桥不仅是通行设施，更是CFRP材料在我国桥梁建设中首次应用的‘试验田’，对于当前发展绿色交通基础设施，仍具有借鉴意义。”

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