鳳懋潤:中國公路橋梁技術自主創(chuàng)新之路
改革開放之初,我國公路里程僅有88.8萬公里,公路橋梁僅有12.8萬座,總長3283公里。國道上行車平均時速不到30公里,公路運輸嚴重制約經(jīng)濟運行和百姓出行。
經(jīng)過30年努力,2007年底,我國公路網(wǎng)總里程已達358萬公里,新建公路210萬公里,年增7萬公里。公路橋梁總計57萬座,長2.32萬公里,年增1.5萬座,長664公里,公路橋梁技術發(fā)展取得了舉世矚目的成績。(注:上述統(tǒng)計數(shù)據(jù)不含港、澳特別行政區(qū)和臺灣?。?
解放思想,自主建設
橋梁是架起來的路,飛越深溝峽谷、橫跨江河湖海,使“天塹變通途”。30年間,從珠江三角洲到長江流域,再到長江三角洲,在公路橋梁建設領域,展開了全球規(guī)模最大的三次戰(zhàn)役,中國橋梁技術實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。
上個世紀80年代初,作為改革開放前沿的珠江三角洲開始了公路交通基礎設施建設,為經(jīng)濟騰飛鋪就跑道。在政府支持下,1981年實現(xiàn)了“貸款建橋”的政策性突破,一時間,架橋鋪路工程開展得如火如荼,打響了中國現(xiàn)代橋梁建設的“第一戰(zhàn)役”,也就此拉開了全國大規(guī)模橋梁建設的帷幕。 90年代,“以浦東開發(fā)開放為龍頭,帶動長江三角洲和長江流域經(jīng)濟起飛”的戰(zhàn)略決策引燃了長江流域跨江大橋建設的“第二戰(zhàn)役”。綿延三千公里的長江干流江段上展開了“百團大戰(zhàn)”,一座座跨江大橋拔地而起,貫通南北。
21世紀之初,隨著“區(qū)域經(jīng)濟一體化”和“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略的實施,公路橋梁建設的“第三戰(zhàn)役”在長江三角洲和中西部山區(qū)高原全面展開。橋梁建設領域的精兵強將在千米級超大跨徑跨江橋梁和數(shù)十公里超長跨海大橋的工地上展開了轟轟烈烈的會戰(zhàn)。
當中國現(xiàn)代橋梁建設邁出了第一個十年的步伐,橋梁跨徑突破了200米、300米,邁向400米的時候,來自國內外的“中國人有沒有能力自行建設特大跨徑的現(xiàn)代橋梁”的質疑擺在了決策者和建設者的面前。
上海南浦大橋
上海南浦大橋建設之初,在時任上海市政協(xié)主席的同濟大學李國豪教授的積極呼吁下,時任上海市市長的江澤民同志終于做出了由上海橋梁界專業(yè)人士合作進行南浦大橋設計與施工的決策,使我們獲得了自主建設,通過實踐取得科技進步的機會??鐝?23米的南浦大橋于1991年勝利建成通車,兩年后,另一座主跨602米創(chuàng)世界紀錄的斜拉橋-上海楊浦大橋誕生。這兩座斜拉橋的成功興建大大鼓舞了全國各省橋梁同行自主建設大跨度橋梁的信心和熱情,掀起了大規(guī)模建設大橋的全國性高潮。
珠江口虎門大橋
在籌劃建設跨越珠江口的虎門大橋時,老一代橋梁專家強烈呼吁,要自主建設這一座落在鴉片戰(zhàn)爭國恥地、具有特殊意義的大橋,此事得到了政府的積極響應,經(jīng)過一番努力,終于爭取到了建設這座大橋的自主權。在國內橋梁界專家通力合作下,1997年香港回歸前夕,虎門珠江大橋建成,這座大橋跨徑888米,輔航道橋為270米跨徑創(chuàng)世界紀錄的預應力混凝土連續(xù)剛架橋?;㈤T珠江大橋是我國第一座六車道高速公路全焊接鋼箱梁懸索橋,是中國梁式橋梁建設史上的里程碑。在曾抗擊外來侵略的威遠炮臺旁聳立著的這座宏偉大橋,是橋梁建設者獻給中華民族的一份厚禮!
江陰長江公路大橋
隨著橋梁建設由長江中上游向下游推進,必須要求橋梁跨距越來越大,以保證“黃金水道”的安全通航。于是,在索橋跨徑連續(xù)突破400米、600米和800米之后,又向千米跨徑發(fā)起了沖擊。1999年,江陰長江公路大橋以1385米一跨過江的記錄,成為中華民族橋梁發(fā)展史上的又一座里程碑。政府從工程規(guī)劃到建設實施都給予了極大的關注和支持,江陰大橋成立了由省部領導組成的協(xié)調小組,并由省部聯(lián)合聘請院士、設計大師和知名專家組成技術顧問、技術專家組開展技術咨詢工作。還有效整合國內外智力資源,組建了聯(lián)合設計體,并聘請國際知名企業(yè)擔任項目咨詢工作。還按照市場運作方式組建起以建設單位為中心,建設、設計、施工、監(jiān)理、科研、咨詢共同協(xié)力的“一橋六方”建橋團隊。江陰大橋和新世紀一批超大跨徑、超長跨海特大型工程的實踐走出了一條具有中國特色的符合國情的建設管理新模式。
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“博采眾長,自主建設”的技術政策為中國橋梁技術的騰飛打下了實踐的基礎,積累了經(jīng)驗,也積蓄了力量。30年的耕耘,換來了豐碩成果?!皹蛄侯愋投唷⒖鐝酵黄拼?、技術進步快”成為這一時期我國橋梁建設的突出特點。
至2008年6月底,我國主跨400米以上的橋梁已建成54座,在建18座;主跨600米以上的橋梁建成19座,在建12座;主跨800米以上的橋梁建成9座,在建9座;主跨1000米以上的橋梁建成6座,在建5座。萬里黃河和長江上各架起公路橋梁百余座,其中云南水富以下2838公里長江通航江段上已修建公路橋梁60余座。已建的梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋的最大跨徑分別達到330米、550米、1088米和1490米,分別位居世界同類橋梁跨徑的第一、第一、第一和第四的位置。而在目前世界不同類型橋梁跨徑排名前十位的工程中,我國已建和正在建造的橋梁分別占5座、5座、8座和5座。
建設上取得的非凡成績反映了我國橋梁工程勘察、設計、施工、科研等方面的綜合能力已與國際接軌,我們可以自豪地說:中國建橋技術達到了世界先進水平,我國已躋身于世界橋梁技術強國行列。博采眾長,自主創(chuàng)新經(jīng)過20世紀80年代“學習和追趕”和90年代“提高和緊跟”兩個重要的發(fā)展階段,中國已經(jīng)發(fā)展成為“橋梁大國”。
21世紀初,中國橋梁建設發(fā)展開始了“創(chuàng)新和超越”,由“大國”向技術“強國”邁進的征程。過去的八年里,中國經(jīng)濟和社會發(fā)展最活躍的長江三角洲地區(qū),橋梁建設大放異彩,成為展示“自主創(chuàng)新”成果的“窗口”。
超長跨海大橋
兩座30多公里的超長跨海大橋(東海大橋和杭州灣跨海大橋)比翼雙飛,用新結構、新材料、新工藝、新設備等最新科技成果成就了世界一流的工程,創(chuàng)造了世界造橋史上的奇跡,樹立起中國跨海大橋建設的里程碑。其中僅用三年半時間就建成的32.5公里的東海大橋榮獲2007年度國家科技進步一等獎,而2008年建成的杭州灣大橋作為世界第一跨海長橋,更被美國“探索與發(fā)現(xiàn)”獨立制作成電視節(jié)目,并被冠以“建筑奇觀”的美名向全球觀眾展示。
杭州灣大橋以630孔橋梁跨越36公里海面,按照“大型化、預制化、機械化”的技術政策,采用“整孔工場預制、大型機具運架、墩頂現(xiàn)澆混凝土變簡支為連續(xù)”的工法,開發(fā)了張拉新工藝,有效保證了混凝土結構的耐久性。研制出1600噸步履式架橋機成套設備和起重能力3000噸的海上運架一體船,分別實現(xiàn)了50米箱梁整體梁上運架和70米箱梁的水上整孔架設工藝。杭州灣大橋建設的過程是一個不斷創(chuàng)新的過程,先后開展了138項專題研究,獲得了250多項技術革新成果,以九大系列核心技術為代表的自主創(chuàng)新成果作為支撐,建設起一座體現(xiàn)我國跨海橋梁最新技術成果的標志性工程。也是我國成功建設的具有世界先進水平的特大型橋梁工程,提升了我國在國際土木工程領域的地位。
上海盧浦大橋
以剛勁有力的箱形肋拱承托起550米跨度的上海盧浦大橋,是目前世界上跨度最大的鋼結構拱橋,也是世界首座箱型拱肋結構的大型拱橋,還是世界首座除合龍接口端采用栓接外,完全采用焊接工藝連接的大型拱橋。該橋集斜拉橋、拱橋、懸索橋三種類型橋梁的工藝于一身,還創(chuàng)下了單體構件吊裝重量和河中跨拱肋吊裝重量兩項世界記錄,并獲得美國國際橋梁大會2004年度“尤金·菲戈金獎”和 2008年度國際橋協(xié)(IABSE)大獎。
潤揚長江大橋
由懸索橋和斜拉橋兩座特大型橋梁結構托起的潤揚長江大橋在2005年的勞動節(jié)前夕正式開通。讓揚州、鎮(zhèn)江兩座千年古城天塹變通途的同時,也在揚子江上留下了一份當驚世界殊的杰作。大橋南汊懸索橋1490米的主跨徑使中國橋梁最大跨徑在世界排位由第四位(江陰大橋保持)躍升到了第三位。懸索橋的南北矩形錨碇深基礎施工采用凍結排樁法和地下連續(xù)墻工法。在深達35米和52米的基坑開挖中采取嚴密的監(jiān)控措施。數(shù)以千計的預設監(jiān)測元件實時傳遞結構和周圍土體的位移、變形和受力情況的變化數(shù)據(jù),確保安全生產,實現(xiàn)了信息化施工。大橋經(jīng)過四年半的建設,“工程質量零缺欠,安全生產零事故,造價控制零突破”,代表了中國橋梁建設管理的新水平。
南京長江三橋
擁有中國第一鋼橋塔的南京長江三橋以主孔跨徑648米的鋼箱梁斜拉橋跨越大江,215米高的頂天立地“人”字型橋塔聳立江中。橋面以上的180米全曲線鋼結構橋塔由工廠加工制作成21節(jié)段在現(xiàn)場吊裝架設。精度符合國際現(xiàn)行標準,設計、制造、安裝技術達到世界一流水平,實現(xiàn)了我國橋梁大型高精度復雜鋼結構技術的跨越式進步。此外,該橋僅用了26個月的時間就建設完成,創(chuàng)造了中國大橋建設速度的新記錄。被譽為“在技術與材料創(chuàng)新、美學價值、環(huán)境和諧等方面有著突出貢獻的橋梁建造工程”,并獲得2007年度美國國際橋梁會議“古斯塔夫斯--林德恩斯”獎。
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蘇通長江公路大橋
連接南通與蘇州兩市總長8公里的蘇通長江公路大橋以“千米跨越”成為世界斜拉橋發(fā)展史新的里程碑,是我國建設標準最高、技術最復雜、科技含量最高的超大型橋梁工程。
這座目前全球跨度最大的斜拉橋如同蛟龍橫臥在萬里長江入??冢?13座橋墩支撐起鋼筋鐵骨的龐大身軀,兩座主塔高300.4米,與法國埃菲爾鐵塔相當,比之前世界排名第一的日本多多羅斜拉橋224米的主塔高出了76米多。支撐主塔的兩座橋墩,屹立在長江深水中,每座面積有一個足球場大,131根樁基深達120米,這是世界上最大、最深的群樁基礎。主跨跨徑是世界上斜拉橋第一次突破1000米,比多多羅大橋原來保持的世界紀錄長出了近200米,達到了1088米。也比之前位列中國第一的南京長江三橋的648米多出440米。在蘇通大橋總共272根斜拉索中,56根的長度打破了世界紀錄,其中最長的為577米,重達59噸。蘇通長江公路大橋工程依靠科技創(chuàng)新,成功創(chuàng)造了超大深水群樁基礎、超高索塔、超長斜拉索和超大懸臂等四個“世界之最”,實現(xiàn)了向世界斜拉橋技術領先水平的攀登。
蘇通大橋的建成,提升了我國橋梁技術在世界工程領域的地位,代表了當前中國橋梁建設的最高水平。大橋榮獲2008年度美國國際橋梁會議“喬治·理查德森獎”。
除此而外,世界上首座分離式雙箱斷面鋼箱梁懸索橋-舟山連島工程西堠門大橋(鋼箱梁長2220.8米為世界之最,主跨1650米為“中國第一、世界第二”)和730米主跨的分離式鋼箱梁斜拉橋-上海長江大橋均已成功合龍,大橋建設勝券在握。世界上首座多塔連跨千米級懸索橋-泰州長江大橋(2×1080米雙主跨徑)也正在施工中。中國橋梁百花園中,真可謂“百花爭艷,美不勝收”。
在收獲眾多高品質的橋梁工程的同時,我國橋梁工程的標準規(guī)范、計算理論、結構分析、模型試驗、材料科學、施工工藝、施工設備、施工控制、檢測技術、專用設備等方面的綜合技術都取得了長足的進步,一大批科技創(chuàng)新成果、新的成套技術、新的工法、新的大型專用機具設備應運而生。覆蓋橋梁工程專項技術研究的一批國家級重點實驗室在關鍵技術的攻關中不斷成長,科技研發(fā)實力達到國際先進水平。最可寶貴的是,通過工程實踐錘煉出了一支能打硬仗,具備國際競爭力的建設隊伍,培養(yǎng)出具有國際知名度的工程院士、設計大師和一批活躍在生產一線的中青年技術領軍人才和高級技術能手,實現(xiàn)了“建設一批國際一流的橋梁工程,取得一批國際先進的科研成果,培養(yǎng)一支有國際競爭力的人才隊伍”的目標。
科學發(fā)展觀指導下的中國橋梁建設,既具有“科學合理,安全耐久,節(jié)約資源”的內在品質,又體現(xiàn)了對“系統(tǒng)”的整合、“精細”的落實、“創(chuàng)新”的突破等三個方面的不懈的追求。面對“超大跨徑、跨海長橋、深水基礎、特高墩塔”工程的挑戰(zhàn),努力實現(xiàn)“協(xié)作體系、組合結構、復合材料”的新技術突破,確保我國成為技術領先的橋梁強國。
未來的15年(2006-2020年),為全面建設小康社會提供交通保障,公路網(wǎng)建設要實現(xiàn)新建公路110多萬公里(其中高速公路4.5萬公里)的目標。與此同時,將新建大中小橋梁約20萬座,總長度預計會超過1萬公里,其中跨徑超過400米的特大跨徑橋梁也將超過百座。
橋梁建設者將在“三條戰(zhàn)線”上排兵布陣:繼續(xù)修建東中部江河上的通道工程外;揮師“西進”,建設深溝峽谷、雪域高原、黃土高坡、大漠戈壁地區(qū)特殊環(huán)境下的橋梁工程;挺進“沿?!?,建設跨越瓊州海峽、珠江口(連接港珠澳)、杭州灣、渤海灣、臺灣海峽等通道工程。同時,“中國橋梁”作為一個品牌正在大踏步地“走出去”,參與國際橋梁工程建設。
中國橋梁建設者正滿信心,為中國和世界橋梁技術的發(fā)展書寫出更加光輝燦爛的篇章。 本文選編自鳳懋潤《架橋鋪路,造福民生-中國公路橋梁技術自主創(chuàng)新之路》
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