湖北日報全媒記者 胡祎 通訊員 曹雪 王小梅
高鐵,中國走向世界的閃耀名片。從引進、消化、吸收再到趕超跨越,中國工程師用20年時間,讓中國高鐵完成了從時速200公里到時速350公里的跨越。這其中,高速鐵路大跨度橋梁技術的突破是關鍵。
1月19日,“國家工程師獎”表彰大會在人民大會堂隆重舉行。這是黨中央、國務院首次開展“國家工程師獎”表彰。中鐵大橋院高速鐵路大跨度橋梁創新團隊被授予“國家卓越工程師團隊”稱號。“沉甸甸的榮譽是對團隊20年付出巨大的肯定。”中鐵大橋院黨委書記、董事長黃燕慶說。
高速鐵路大跨度橋梁創新團隊是由中國工程院院士、中國中鐵首席科學家秦順全領銜,由在鄂央企中鐵大橋院和中鐵大橋局共同組建,包括2位中國工程院院士、3位全國工程勘察設計大師在內的107名橋梁工程師。
大跨橋梁追夢人
讓高鐵第一次跨越長江
青山江畔,天興洲尾,一條“藍白巨龍”飛臥在奔涌的長江江面,252根斜拉索拉出兩支“豎琴”。這,便是由中鐵大橋院自主設計的我國首座跨越長江的高鐵橋梁——武漢天興洲長江大橋,在中國橋梁建設史上具有里程碑意義。
2003年,設計團隊中鐵大橋院接到任務,所面對的難題是,傳統兩片主桁的鋼梁結構無法滿足高鐵線路載荷跨江。在此之前,我國鐵路大跨度橋梁最高時速、最大載重僅為天興洲長江大橋的一半,世界上也沒有先例。
天興洲長江大橋為四線鐵路和六車道公路共用的大橋,橋面寬度達到30米。秦順全經過審慎考慮,認真推演,大膽提出了一個全新的方案——“三索面三主桁”結構,即將橋梁橫向從30米的簡支結構變為2×15米的連續結構,跨度減小了一半,結構變形也就大大降低了。
可方案剛一提出,就遭到了一些同行專家的反對,他們認為這個方案在世界上沒有先例,現有的平面分析手段已無法適用,受力都計算不清,何談設計建造?風險太大。當時,橋梁結構有限元分析軟件幾乎被國外壟斷,但國外軟件的研發工程師面對這樣的全新結構都不敢拍胸脯、打包票。
爭議聲中,大橋設計一度陷入進退兩難的窘境。
是墨守成規,還是勇于創新?作為相識20年的戰友,天興洲長江大橋設計負責人高宗余堅定地與秦順全一起選擇了后者。
之后,高宗余帶領十幾名團隊骨干,一頭扎進機房,數月通宵達旦奮戰,在秦順全創立的無應力狀態理論和前期平面桿系分析軟件的研發基礎上,研發出了具有自主知識產權的橋梁空間有限元分析軟件3DBridge。
經過分析和實踐證明,與傳統的雙索面結構相比,三索面三主桁橋梁結構可節省工程造價1.1億元,并且能夠承受時速250公里動車組呼嘯而過。
武漢天興洲長江大橋的建成通車,讓高鐵第一次跨越了長江。該橋主跨504米,超越丹麥海峽大橋,成為當時世界公鐵兩用斜拉橋中跨度最大的橋梁,獲2010年國際橋梁大會喬治·理查德森獎。“三索面三主桁公鐵兩用斜拉橋建造技術”獲2014年國家科技進步一等獎。
20載矢志不渝攻堅
一座座“中國橋”串起“八縱八橫”高鐵網
從天興洲長江大橋起步,中鐵大橋院高速鐵路大跨度橋梁創新團隊的研究成果,讓一座座跨度更大、設計更精美的鐵路橋一次次跨越天塹和高山峽谷。一座座“中國橋”,串起中國“八縱八橫”高鐵網。
2020年7月,世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋——滬蘇通長江公鐵大橋建成通車,這座集高速鐵路(通蘇嘉甬高鐵)、城際鐵路(滬蘇通鐵路)、高速公路“三位一體”的世界最大跨度公鐵大橋,從方案研究到建成通車,歷經了15年。回想起來,團隊成員、全國工程勘察設計大師張敏充滿感慨地說道:“為了選擇合適的橋位,前后踏勘了近50次,幾乎用雙腳走完了橋位上下游30公里的長江兩岸。”功夫不負有心人,團隊研究的軌道形位多目標控制設計理論、新型鐵路整體橋面、深水基礎建造技術等多項成果將中國高鐵橋梁建造技術提升到新的高度。
2020年12月,建成通車的連鎮鐵路五峰山長江大橋,為主跨1092米公鐵兩用懸索橋。團隊成員、全國工程勘察設計大師徐恭義介紹,五峰山長江大橋是世界第一座高速鐵路懸索橋。該橋首次實現重載鐵路橋梁一跨越過長江,率先為我國開啟了大跨度懸索橋用于鐵路橋梁建設的全新技術時代。
一座座“飛虹”見證了時代的進步,也昭示著中國工程師們的“榮耀”。黃燕慶說,高速鐵路大跨度橋梁創新團隊二十年來的矢志不渝、攻堅克難,使鐵路大跨度橋梁實現了列車通行時速從200公里到350公里、通行能力從雙線到六線、跨度從312米到1176米、橋梁施工從散拼到整孔制造安裝、材料和裝備從依賴進口到全面國產的巨大跨越,對我國高速鐵路建設起到了巨大的推動作用,成為“中國建造”享譽世界的亮點。
截至目前,該團隊參與設計主跨400米以上高鐵大橋20余座,在建的有10余座。先后獲國家科技進步獎6項、國家技術發明獎2項、國際橋梁獎5項、省部級科技獎勵23項;出版著作10部,發表論文311篇;授權國際專利5項國家發明專利445項,國家級工法15項,制定國家及行業標準12部。
曾經滄海千層浪,敢架江河萬里橋。中鐵大橋院介紹,正在修建的世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋——常泰長江大橋(主跨1208米)、世界最大跨度三塔公鐵斜拉橋——巢馬鐵路馬鞍山長江大橋(主跨1120+1120米)等,還將實現多項橋梁原創技術的突破與應用,全面革新高鐵橋梁智能建造、數字建造和綠色建造技術。
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