【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

来源:桥梁杂志

  “我要建造留存永世的桥梁”,这句话来自古罗马的一篇碑文,也是中铁大桥勘测设计院副总工程师徐恭义非常欣赏和极力推崇的一句话,常常以此与桥梁同行们共勉。他认为,做桥梁工程,就应该拿出“留存永世”的态度和信念。

  2017年11月7日,对于中铁大桥勘测设计院副总工程师徐恭义来说,是一个具有特殊意义的日子。作为一名桥梁工程的总设计师,他被国际桥梁与结构工程协会IABSE(简称国际桥协)邀请,担任“国际杰出结构奖”评审委员会评委,这是本届唯一一名中国评委。这意味着,国际最高桥梁结构工程大奖有了中国工程师的声音。近日,徐恭义接受了本刊记者的专访,就中国桥梁建设发展中的问题与思考,进行了一场深入的对话。

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  西陵长江大桥

  坚守原则力求桥梁设计精益求精

  记者:中国桥梁已成为走向世界的一张靓丽名片。近几十年,随着科学技术的发展及桥梁设计中新理论、新方法、新材料、新工艺等新技术的应用,我国的桥梁设计水平有了长足的发展与进步。中国桥梁技术已经成为令全世界同行瞩目的中心。您认为,目前我国桥梁工程师在设计方面还存在哪些关键点和亟需改进的空间?

  徐恭义:桥梁工程设计要表述什么是关键点,其实很难。我的体会是,设计师根据建设条件,以科学的态度和方法,因地制宜地设计出正确的方案最为关键。桥梁设计作品要体现“安全、实用、经济、美观”以及“环保、耐久”等基本设计原则。安全是桥梁结构设计的前提,功能是桥梁结构设计的根本,经济是桥梁设计中不应忽视的指标,美观也是桥梁设计必须考虑的一部分。对于这些原则均衡把握的程度,是衡量一项工程技术水平高低的标尺,也是一名桥梁工程师设计能力和技术水平的具体体现。

  据了解,现在有个别奇葩的工程,被表征性的寓意所误导,过于追求外部造型,违背了上述的基本工程原则。使得工程设计既不符合基本受力需要,结构复杂,难于施工,还存在巨大的安全隐患,建成后又给维修和养护带来相当的困难,而且工程投资和浪费也很大,甚至连原本的使用功能都受到影响。为防止这种怪象,设计工程师应在日常工作中坚守职业操守,从源头上去提高工程品质,杜绝低劣的工程建筑。

  记者:去年11月10日,世界最大陆地深沉井——连镇铁路五峰山长江特大桥北锚碇超大沉井成功下沉到位,被许多媒体争相报道。您作为这座桥的总设计师,这个项目从设计之初一路走来桥式、跨度都承受了很多争议。您如何看待这些争议?

  徐恭义:五峰山桥位处江面狭窄,航运繁忙,水深流急,如果在水中设置主墩,不仅会影响航道和船舶,还会造成施工花费较高和防撞安全等问题。由于桥位南岸是山脚地带,适合修建锚碇,北岸沙积平坦地形,锚碇可以设置在大堤之外,巨型桥梁结构基础均为陆上施工,因此,经过前期多方案研究比选和论证,放弃了斜拉桥桥型,而选择修建悬索桥,尽量跨越有隐患的区域,这主要是考虑其建设条件的适宜性。

  建设这座世界级大跨度重载高速铁路和高速公路两用悬索桥,国际上没有现成的经验可供借鉴,需要面对许多技术挑战。例如,刚刚完成的两座锚碇基础施工也是一个史无先例的创举,这座桥担负着8条高速公路的汽车道和4线高速铁路重载火车,悬索桥主缆所承受的拉力巨大,这就需要庞大锚碇结构进行锚固。大桥北岸,地处长江水道变迁形成的沼泽地,需要在水塘鱼池中建设锚碇,地基都是淤泥和沙土,建设条件很差。这两个因素造就了悬索桥的锚碇必然是“巨无霸”级。因此在设计中,我们打破了常规的方式,采用巨型沉井结构作为锚碇基础,其沉井长100.7米、宽72.1米、高56米,把这个沉井设计成具有48个隔舱的长方体,施工时先在隔舱里抽水吸泥,进行井内取土,借助沉井自身的混凝土重量使沉井下沉,从而将沉井下沉到位,然后再进行隔舱封底、部分隔舱填芯,再顶面加盖,浇筑锚碇的锚固结构,完成锚碇的施工,通过空心隔舱扩大受力面尺寸应对松软不良地基受力。通过这样的设计,就避免了像高楼大厦那样深挖基础所需要的支护结构,以永久结构兼做开挖基坑的围护结构,既简化了施工,又提高了工程的经济性和施工作业的安全性。南岸锚碇,地处五峰山脚,尽管悬索桥总体结构对称,锚碇也要与北岸受力相同,但是由于建设条件的不同,因此并没有采用相同的结构设计,而是采用明挖倒砌连续墙的简易支护方式,将基础坐落到可靠基岩上,设计成结构紧凑的圆柱体,这样的施工方法更加简便快捷,不但施工进度超前了3个月,而且少用了近8万立方米混凝土。

  任何大型的桥梁工程,任何世界级的难题,首先要做到精心设计,施工就更容易解决,真正体现出中国桥梁设计的水平,赢得国内外同行的认可。

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  吐故纳新与国际桥梁并驾齐驱

  记者:我国桥梁技术经过改革开放30多年来发展和提高,部分技术已居世界领先水平,甚至引领行业的技术发展。近年来,我国桥梁项目多次获得国际组织的奖项,这也表明,中国桥梁技术开始获得世界认可。作为新上任的“国际杰出结构奖”评审委员会评委,您认为中国与桥梁强国相比,还有哪些努力的空间?

  徐恭义:近30年来,中国交通基础建设经历了迅猛的发展时期,通过吸收消化国外的成功经验和我国大量的工程实践,结合时代的进步,我们的桥梁工程技术从人才到设备各个领域,获得全方位的发展和提高,这个发展的机遇是西方国家没有办法复制的。世界前十名特大跨度桥梁,如悬索桥、斜拉桥、拱桥,中国已占半数以上。由此,中国桥梁已经成为国家品牌和国家名片。中国已经具备在任何复杂建设条件下,独立设计和建造各类复杂特大型桥梁的能力和技术,并开始走出国门,走向海外。

  但相对而言,国际先进国家的桥梁工程,更加注重低碳、环保、耐久、人本需求的结合,工程质量相对更注重品质。同时,欧美等西方国家的桥梁建设因为超前我们半个世纪,当时创造了世界纪录铸就了辉煌,至今还有借鉴意义。目前,他们的桥梁已进入老龄化阶段,近年来更加注重老旧桥的保养维修、加固以及运能拓展和拆除重建工作,这些技术和经验又在率先实践。将来,仍值得我们汲取、学习和借鉴。

  记者:拱桥是中国的国粹,您在推动拱桥发展方面也做出了重要贡献。不过,在国际桥梁界,拱桥似乎不如悬索桥、斜拉桥那样受到推崇。您认为,拱桥要想走向世界,必须在哪些方面做出提升?

  徐恭义:拱桥,尤其在山区的环境条件下,是非常适宜和经济的桥梁结构。设计中应该根据使用功能、建设条件等因素因地制宜的采用不同的结构构造,努力做到施工方便、受力可靠和坚固耐久。大跨度拱桥施工安全风险很高,必须注重选择有能力的施工队伍承担。今后我们应该多研究和采用钢结构材料设计和修建不同构造形式的大跨度拱桥。

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  汕头海湾大桥

   记者:您认为中国桥梁建设未来的发展方向和挑战是什么?

  徐恭义:经过30多年的经济发展和交通基础设施的建设,我国高速公路运营里程高达13公里,铁路运营里程同样高达12万公里,而高速铁路近3万公里,均居世界第一。高速公路和高速铁路已经实现省会城市互通、山区和平原全面覆盖,大大地促进了国家经济的持续高速发展和国家安全运行,其中,桥梁工程技术贡献卓著。根据最新资料统计,全国公路、铁路桥梁已达80万座,其中跨越长江的特大桥梁就有130多座,桥梁技术为实现铁路、公路高速跨越长江、海湾和高山深谷提供了保障,其成就举世瞩目。

  我认为,中国桥梁工程发展的未来,主要面向我国交通急剧增长的发达地区和西部偏远地区。需要科学规划,详细论证,正确决策,当然这些说起来容易,做起来仍然非常艰难。桥梁工程师们仍面临巨大挑战,须排除各种干扰因素,努力设计并修建更高品质的桥梁工程,为交通强国做出应有的贡献!

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  注重耐久实现全寿命安全运营

  记者:桥梁的耐久性一直以来都是业界关注的话题。目前,我国许多特大型桥梁都已进入维修养护期,如何实现桥梁全寿命周期的安全运营,也成为摆在中国桥梁人面前的一道考题。您认为,什么是桥梁能够安全耐久运营的关键?

  徐恭义:古人云“山无径迹,泽无桥梁,不相往来”。发展交通,是发展经济的必要手段。而桥梁对于交通系统来说,无论是从安全性、耐久性、经济性和适用性角度都是最合适的选择,是世界各国交通系统中最重要的组成部分。桥梁横跨海湾或江河,长期服役在复杂、恶劣的腐蚀环境中。大量工程经验表明,不重视桥梁的腐蚀问题,会造成巨大的经济损失和垮桥事故。桥梁的腐蚀与防护问题,已经成为特大跨度桥梁工程耐久和安全性能的重要研究课题。

  桥梁的腐蚀环境非常复杂,主要包括大气腐蚀、水的腐蚀和土壤腐蚀三种。桥梁的腐蚀防护主要包括钢筋混凝土结构腐蚀与防护、钢结构的腐蚀与防护两大方面。这些需要桥梁工程师提高认识,高度重视,随时掌握和应用更多跨学科的工程防腐知识和技术,并及时应用于所设计土木工程的每个环节和每个细节,这样既提高结构耐久使用周期,同时为保护环境、节约投资付出必须的责任。

  据统计,我国每年由于腐蚀造成的钢筋混凝土损坏带来的经济损失可达1000亿元人民币。为减轻混凝土结构腐蚀引起的桥梁破坏,科研人员开发出很多混凝土结构的腐蚀防护方法,主要包括使用高性能混凝土、增加混凝土保护层厚度、混凝土涂料、涂层钢筋、电化学保护以及添加阻锈剂等。

  桥梁上钢结构包括钢管桩、钢梁、钢制拉索和悬索等承重结构,以及钢围堰、承台底板以及螺栓紧固件、焊接结构等。这些钢结构的腐蚀防护除了使用高性能的涂装体系外,阴极保护也是重要的防护手段之一。

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  澳门西湾大桥

  记者:作为一名设计大师,您对年轻的设计师们有些什么寄语?

  徐恭义:永远不要忘记自己最初的理想和信仰。如果说我如今能在桥梁工程上做出一点成绩或者创新的话,那么与我刚参加工作时的那段岁月的磨砺是功不可没的。当年唱得最嘹亮的歌曲,就是建设我们的祖国,实现四个现代化“创造这奇迹要靠谁?要靠我,要靠你,要靠我们八十年代的新一辈!”我们八十年代毕业的那些人就是这么认为的,也是这样去做的。在我们走向工作岗位的同龄人中,真是个个满怀激情,为改变我们国家交通基础设施的严重落后局面勤奋工作、勇于拼搏。当年我们的住房条件都非常有限,晚上不得不去办公室加班和看书,直到门卫拉闸锁门才会离开。周末的时间也从不浪费,我骑着自行车去提高班补习英语,这样坚持了十几年。应该说,正是那段艰苦的岁月磨砺了自己潜心科研的意志和决心。

  现在年轻工程师们,无论是外部环境还是个人生活条件,都比我们当时要优越很多,然而诱惑也更多。我认为,要想成为一名优秀的桥梁工程师,必须在内心深处,对桥梁工程有一份热忱、热爱,以及一份近乎宗教信仰般的虔诚。正如我最喜欢的那句古罗马碑文“我要建造留存永世的桥梁”,这是今人对古人优良工程精神的传承,每一位工程师,都应抱有这样的信念。

  桥梁科技体现了一个国家的国力和科技实力,工程技术惠及千秋万代,中国的桥梁工程师应正视与发达国家的差距,不应沾沾自喜和妄自尊大,潜心钻研,以科学的态度,自主创新,无私的奉献,把前辈们的优秀精神和光荣事业继承和发扬下去!

【对话】建造留存永世的桥梁——对话中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师徐恭义

  徐恭义,中铁大桥勘测设计院集团有限公司副总工程师,中国中铁特级专家,英国特许工程师,英国土木工程师学会Fellow,百千万人才工程国家级人选,享受国务院特殊津贴专家,全国工程勘察设计大师。

  1984年大学毕业至今,徐恭义一直在生产一线从事桥梁工程研究、设计工作,先后参加和主持设计汕头海湾大桥、西陵长江大桥、澳门西湾大桥和东莞东江大桥等60多座特大型公路桥梁;获得国际奖2项,国家科技进步奖2项,省部级科技进步奖4项,优秀设计奖15项,国家发明专利12项;参编出版《悬索桥设计》、《桥梁设计常用数据手册》、《澳门西湾大桥设计与施工》、《板式加劲梁悬索桥》和美国新版《国际桥梁工程手册》等专著7部,发表学术论文70余篇。在现代大跨度公路铁路悬索桥、双层公路桥和桥梁软件等方面创新成就显著,是我国现代悬索桥技术领军人,国内外桥梁工程技术著名专家。

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