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                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                          來源:橋梁雜志

                            “我要建造留存永世的橋梁”,這句話來自古羅馬的一篇碑文,也是中鐵大橋勘測設計院副總工程師徐恭義非常欣賞和極力推崇的一句話,常常以此與橋梁同行們共勉。他認為,做橋梁工程,就應該拿出“留存永世”的態度和信念。

                            2017年11月7日,對于中鐵大橋勘測設計院副總工程師徐恭義來說,是一個具有特殊意義的日子。作為一名橋梁工程的總設計師,他被國際橋梁與結構工程協會IABSE(簡稱國際橋協)邀請,擔任“國際杰出結構獎”評審委員會評委,這是本屆唯一一名中國評委。這意味著,國際最高橋梁結構工程大獎有了中國工程師的聲音。近日,徐恭義接受了本刊記者的專訪,就中國橋梁建設發展中的問題與思考,進行了一場深入的對話。

                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                            西陵長江大橋

                            堅守原則力求橋梁設計精益求精

                            記者:中國橋梁已成為走向世界的一張靚麗名片。近幾十年,隨著科學技術的發展及橋梁設計中新理論、新方法、新材料、新工藝等新技術的應用,我國的橋梁設計水平有了長足的發展與進步。中國橋梁技術已經成為令全世界同行矚目的中心。您認為,目前我國橋梁工程師在設計方面還存在哪些關鍵點和亟需改進的空間?

                            徐恭義:橋梁工程設計要表述什么是關鍵點,其實很難。我的體會是,設計師根據建設條件,以科學的態度和方法,因地制宜地設計出正確的方案最為關鍵。橋梁設計作品要體現“安全、實用、經濟、美觀”以及“環保、耐久”等基本設計原則。安全是橋梁結構設計的前提,功能是橋梁結構設計的根本,經濟是橋梁設計中不應忽視的指標,美觀也是橋梁設計必須考慮的一部分。對于這些原則均衡把握的程度,是衡量一項工程技術水平高低的標尺,也是一名橋梁工程師設計能力和技術水平的具體體現。

                            據了解,現在有個別奇葩的工程,被表征性的寓意所誤導,過于追求外部造型,違背了上述的基本工程原則。使得工程設計既不符合基本受力需要,結構復雜,難于施工,還存在巨大的安全隱患,建成后又給維修和養護帶來相當的困難,而且工程投資和浪費也很大,甚至連原本的使用功能都受到影響。為防止這種怪象,設計工程師應在日常工作中堅守職業操守,從源頭上去提高工程品質,杜絕低劣的工程建筑。

                            記者:去年11月10日,世界最大陸地深沉井——連鎮鐵路五峰山長江特大橋北錨碇超大沉井成功下沉到位,被許多媒體爭相報道。您作為這座橋的總設計師,這個項目從設計之初一路走來橋式、跨度都承受了很多爭議。您如何看待這些爭議?

                            徐恭義:五峰山橋位處江面狹窄,航運繁忙,水深流急,如果在水中設置主墩,不僅會影響航道和船舶,還會造成施工花費較高和防撞安全等問題。由于橋位南岸是山腳地帶,適合修建錨碇,北岸沙積平坦地形,錨碇可以設置在大堤之外,巨型橋梁結構基礎均為陸上施工,因此,經過前期多方案研究比選和論證,放棄了斜拉橋橋型,而選擇修建懸索橋,盡量跨越有隱患的區域,這主要是考慮其建設條件的適宜性。

                            建設這座世界級大跨度重載高速鐵路和高速公路兩用懸索橋,國際上沒有現成的經驗可供借鑒,需要面對許多技術挑戰。例如,剛剛完成的兩座錨碇基礎施工也是一個史無先例的創舉,這座橋擔負著8條高速公路的汽車道和4線高速鐵路重載火車,懸索橋主纜所承受的拉力巨大,這就需要龐大錨碇結構進行錨固。大橋北岸,地處長江水道變遷形成的沼澤地,需要在水塘魚池中建設錨碇,地基都是淤泥和沙土,建設條件很差。這兩個因素造就了懸索橋的錨碇必然是“巨無霸”級。因此在設計中,我們打破了常規的方式,采用巨型沉井結構作為錨碇基礎,其沉井長100.7米、寬72.1米、高56米,把這個沉井設計成具有48個隔艙的長方體,施工時先在隔艙里抽水吸泥,進行井內取土,借助沉井自身的混凝土重量使沉井下沉,從而將沉井下沉到位,然后再進行隔艙封底、部分隔艙填芯,再頂面加蓋,澆筑錨碇的錨固結構,完成錨碇的施工,通過空心隔艙擴大受力面尺寸應對松軟不良地基受力。通過這樣的設計,就避免了像高樓大廈那樣深挖基礎所需要的支護結構,以永久結構兼做開挖基坑的圍護結構,既簡化了施工,又提高了工程的經濟性和施工作業的安全性。南岸錨碇,地處五峰山腳,盡管懸索橋總體結構對稱,錨碇也要與北岸受力相同,但是由于建設條件的不同,因此并沒有采用相同的結構設計,而是采用明挖倒砌連續墻的簡易支護方式,將基礎坐落到可靠基巖上,設計成結構緊湊的圓柱體,這樣的施工方法更加簡便快捷,不但施工進度超前了3個月,而且少用了近8萬立方米混凝土。

                            任何大型的橋梁工程,任何世界級的難題,首先要做到精心設計,施工就更容易解決,真正體現出中國橋梁設計的水平,贏得國內外同行的認可。

                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                            吐故納新與國際橋梁并駕齊驅

                            記者:我國橋梁技術經過改革開放30多年來發展和提高,部分技術已居世界領先水平,甚至引領行業的技術發展。近年來,我國橋梁項目多次獲得國際組織的獎項,這也表明,中國橋梁技術開始獲得世界認可。作為新上任的“國際杰出結構獎”評審委員會評委,您認為中國與橋梁強國相比,還有哪些努力的空間?

                            徐恭義:近30年來,中國交通基礎建設經歷了迅猛的發展時期,通過吸收消化國外的成功經驗和我國大量的工程實踐,結合時代的進步,我們的橋梁工程技術從人才到設備各個領域,獲得全方位的發展和提高,這個發展的機遇是西方國家沒有辦法復制的。世界前十名特大跨度橋梁,如懸索橋、斜拉橋、拱橋,中國已占半數以上。由此,中國橋梁已經成為國家品牌和國家名片。中國已經具備在任何復雜建設條件下,獨立設計和建造各類復雜特大型橋梁的能力和技術,并開始走出國門,走向海外。

                            但相對而言,國際先進國家的橋梁工程,更加注重低碳、環保、耐久、人本需求的結合,工程質量相對更注重品質。同時,歐美等西方國家的橋梁建設因為超前我們半個世紀,當時創造了世界紀錄鑄就了輝煌,至今還有借鑒意義。目前,他們的橋梁已進入老齡化階段,近年來更加注重老舊橋的保養維修、加固以及運能拓展和拆除重建工作,這些技術和經驗又在率先實踐。將來,仍值得我們汲取、學習和借鑒。

                            記者:拱橋是中國的國粹,您在推動拱橋發展方面也做出了重要貢獻。不過,在國際橋梁界,拱橋似乎不如懸索橋、斜拉橋那樣受到推崇。您認為,拱橋要想走向世界,必須在哪些方面做出提升?

                            徐恭義:拱橋,尤其在山區的環境條件下,是非常適宜和經濟的橋梁結構。設計中應該根據使用功能、建設條件等因素因地制宜的采用不同的結構構造,努力做到施工方便、受力可靠和堅固耐久。大跨度拱橋施工安全風險很高,必須注重選擇有能力的施工隊伍承擔。今后我們應該多研究和采用鋼結構材料設計和修建不同構造形式的大跨度拱橋。

                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                            汕頭海灣大橋

                             記者:您認為中國橋梁建設未來的發展方向和挑戰是什么?

                            徐恭義:經過30多年的經濟發展和交通基礎設施的建設,我國高速公路運營里程高達13公里,鐵路運營里程同樣高達12萬公里,而高速鐵路近3萬公里,均居世界第一。高速公路和高速鐵路已經實現省會城市互通、山區和平原全面覆蓋,大大地促進了國家經濟的持續高速發展和國家安全運行,其中,橋梁工程技術貢獻卓著。根據最新資料統計,全國公路、鐵路橋梁已達80萬座,其中跨越長江的特大橋梁就有130多座,橋梁技術為實現鐵路、公路高速跨越長江、海灣和高山深谷提供了保障,其成就舉世矚目。

                            我認為,中國橋梁工程發展的未來,主要面向我國交通急劇增長的發達地區和西部偏遠地區。需要科學規劃,詳細論證,正確決策,當然這些說起來容易,做起來仍然非常艱難。橋梁工程師們仍面臨巨大挑戰,須排除各種干擾因素,努力設計并修建更高品質的橋梁工程,為交通強國做出應有的貢獻!

                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                            注重耐久實現全壽命安全運營

                            記者:橋梁的耐久性一直以來都是業界關注的話題。目前,我國許多特大型橋梁都已進入維修養護期,如何實現橋梁全壽命周期的安全運營,也成為擺在中國橋梁人面前的一道考題。您認為,什么是橋梁能夠安全耐久運營的關鍵?

                            徐恭義:古人云“山無徑跡,澤無橋梁,不相往來”。發展交通,是發展經濟的必要手段。而橋梁對于交通系統來說,無論是從安全性、耐久性、經濟性和適用性角度都是最合適的選擇,是世界各國交通系統中最重要的組成部分。橋梁橫跨海灣或江河,長期服役在復雜、惡劣的腐蝕環境中。大量工程經驗表明,不重視橋梁的腐蝕問題,會造成巨大的經濟損失和垮橋事故。橋梁的腐蝕與防護問題,已經成為特大跨度橋梁工程耐久和安全性能的重要研究課題。

                            橋梁的腐蝕環境非常復雜,主要包括大氣腐蝕、水的腐蝕和土壤腐蝕三種。橋梁的腐蝕防護主要包括鋼筋混凝土結構腐蝕與防護、鋼結構的腐蝕與防護兩大方面。這些需要橋梁工程師提高認識,高度重視,隨時掌握和應用更多跨學科的工程防腐知識和技術,并及時應用于所設計土木工程的每個環節和每個細節,這樣既提高結構耐久使用周期,同時為保護環境、節約投資付出必須的責任。

                            據統計,我國每年由于腐蝕造成的鋼筋混凝土損壞帶來的經濟損失可達1000億元人民幣。為減輕混凝土結構腐蝕引起的橋梁破壞,科研人員開發出很多混凝土結構的腐蝕防護方法,主要包括使用高性能混凝土、增加混凝土保護層厚度、混凝土涂料、涂層鋼筋、電化學保護以及添加阻銹劑等。

                            橋梁上鋼結構包括鋼管樁、鋼梁、鋼制拉索和懸索等承重結構,以及鋼圍堰、承臺底板以及螺栓緊固件、焊接結構等。這些鋼結構的腐蝕防護除了使用高性能的涂裝體系外,陰極保護也是重要的防護手段之一。

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                            澳門西灣大橋

                            記者:作為一名設計大師,您對年輕的設計師們有些什么寄語?

                            徐恭義:永遠不要忘記自己最初的理想和信仰。如果說我如今能在橋梁工程上做出一點成績或者創新的話,那么與我剛參加工作時的那段歲月的磨礪是功不可沒的。當年唱得最嘹亮的歌曲,就是建設我們的祖國,實現四個現代化“創造這奇跡要靠誰?要靠我,要靠你,要靠我們八十年代的新一輩!”我們八十年代畢業的那些人就是這么認為的,也是這樣去做的。在我們走向工作崗位的同齡人中,真是個個滿懷激情,為改變我們國家交通基礎設施的嚴重落后局面勤奮工作、勇于拼搏。當年我們的住房條件都非常有限,晚上不得不去辦公室加班和看書,直到門衛拉閘鎖門才會離開。周末的時間也從不浪費,我騎著自行車去提高班補習英語,這樣堅持了十幾年。應該說,正是那段艱苦的歲月磨礪了自己潛心科研的意志和決心。

                            現在年輕工程師們,無論是外部環境還是個人生活條件,都比我們當時要優越很多,然而誘惑也更多。我認為,要想成為一名優秀的橋梁工程師,必須在內心深處,對橋梁工程有一份熱忱、熱愛,以及一份近乎宗教信仰般的虔誠。正如我最喜歡的那句古羅馬碑文“我要建造留存永世的橋梁”,這是今人對古人優良工程精神的傳承,每一位工程師,都應抱有這樣的信念。

                            橋梁科技體現了一個國家的國力和科技實力,工程技術惠及千秋萬代,中國的橋梁工程師應正視與發達國家的差距,不應沾沾自喜和妄自尊大,潛心鉆研,以科學的態度,自主創新,無私的奉獻,把前輩們的優秀精神和光榮事業繼承和發揚下去!

                          【對話】建造留存永世的橋梁——對話中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師徐恭義

                            徐恭義,中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師,中國中鐵特級專家,英國特許工程師,英國土木工程師學會Fellow,百千萬人才工程國家級人選,享受國務院特殊津貼專家,全國工程勘察設計大師。

                            1984年大學畢業至今,徐恭義一直在生產一線從事橋梁工程研究、設計工作,先后參加和主持設計汕頭海灣大橋、西陵長江大橋、澳門西灣大橋和東莞東江大橋等60多座特大型公路橋梁;獲得國際獎2項,國家科技進步獎2項,省部級科技進步獎4項,優秀設計獎15項,國家發明專利12項;參編出版《懸索橋設計》、《橋梁設計常用數據手冊》、《澳門西灣大橋設計與施工》、《板式加勁梁懸索橋》和美國新版《國際橋梁工程手冊》等專著7部,發表學術論文70余篇。在現代大跨度公路鐵路懸索橋、雙層公路橋和橋梁軟件等方面創新成就顯著,是我國現代懸索橋技術領軍人,國內外橋梁工程技術著名專家。

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