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桥梁网 发表于 2012-1-6 10:32:12 |显示全部楼层 |          |
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院士访谈——桥梁篇2 m( a7 j; a; j0 S4 `  }! l

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文/本刊记者 樊灿
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  九月下旬,“桥都”重庆迎来了一次土木工程界的盛会,“国际桥梁与隧道工程技术高峰论坛暨茅以升先生诞辰115周年纪念大会” 在这里隆重举行。众多中外院士、知名专家共聚一堂,群星璀璨,他们的到来给细雨迷蒙的山城增添了别样的光彩与魅力。本次论坛的主题是“桥梁与隧道工程的现在与将来”,以“探索、创新、发展”为宗旨,为国内外桥梁和隧道领域的专家学者搭建了一个良好的沟通平台。论坛上,专家们围绕目前国际上备受关注的议题,就各自研究领域的最新理念、技术应用等进行了充分的交流探讨。! }6 w1 g" h/ f) H/ w5 X
  这些代表着业内的高端智慧、取得卓越成就的院士们在关注什么,研究什么,对桥梁的发展和未来有着怎样的思考和建议?带着浓厚的兴趣,我们分秒必争地趁茶歇或休息时间采访了多位中外院士。在本期中,我们将带领读者走近他们,聆听他们内心的感言,了解他们最新的研究课题、最关注的动态及对桥梁行业前瞻性的思考。
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创新是出于工程需要3 k. ?4 m; T5 [$ s

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  技术的进步与创新总是相伴而行,并驾齐驱,成为共同演进、上升的“双螺旋结构”,桥梁工程技术的发展历程也是如此。很长时间以来,“创新”一直是桥梁工程界的亮点和热点,也是无数工程师呕心沥血为之奋斗的目标。这些院士们在创新方面都卓有建树,看到他们就会想起与他们紧密相关的、一座座富有创新的桥梁。+ x( F/ G, w# ^# f& g
  “希望我们的工程师要多创新,不要走别人的老路。作为桥梁工程师,要有新的东西留给世界,才会无憾无悔。”中国工程院院士、上海市政工程设计研究院原总工程师林元培院士说。' H6 r: P+ B4 o; ^) k8 x
  采访林元培院士是晚饭后在他的房间里进行的。橘黄色的灯光下听他娓娓谈桥,“昏昏灯火话平生”的古典意境和桥梁技术的现代理念奇妙地融合在一起。他从黄浦江上建第一座桥的往事开始讲起,从南浦大桥到杨浦大桥,再到卢浦大桥,这些我们耳熟能详的桥梁作品,证明了他始终秉承着的坚持创新的理念,而一波三折的建桥过程也使我们深深体会到,每一步创新的迈出都是如此艰难。
5 Q+ R) j3 }0 a  “直到现在,我设计的桥都没有出过毛病。”说到这里,林院士的脸上露出了欣慰的微笑。一边是创新,一边是风险,回首几十年风雨创新之路,他感慨地说:“创新是一件有风险的工作,因为工程问题中有的有理论,有的没有理论只有经验,但经验又不是放之四海皆准的,所以客观上就存在风险,但不能因有风险而不做工程,所以如何进行创新同时又要规避风险是工程中的核心问题。我们对创新工程的态度应该是不求一步登天,但求不停地稳步向前。我们要正确认识工程,同时要正确认识自己。搞创新,理论基础要好,实践要多,要有勇敢的精神。当然勇敢还需要理性,否则将走向反面。” 8 W' s% t' T! ?, s7 Y& Y" @/ n2 x  E
  中国工程院院士、广西公路学会理事长郑皆连在创新方面同样硕果累累,双曲拱桥无支架施工的新工艺、千斤顶斜拉扣挂连续浇筑拱肋外包混凝土等技术都是他在拱桥建设史上的首创。采访中当我们提起“创新”这个话题,生性耿直的郑皆连院士忧心忡忡。因为他看到,出于标新立异、好大喜功等种种心态,有些人已经陷入了“创新误区” ——
' [* ?! J' b1 y$ D“这些年工程界都在鼓励创新,这是好事。但是同时我们也应该看到,有些桥梁工程已经陷入了为创新而创新的误区。把‘创新’的口号喊得很响,几乎无时无刻不在谈创新。有的领导甚至给设计组下达任务说‘你要搞几个创新出来’,把创新当成一件似乎很简单的事,他不知道创新是要付出代价的,是要投入大量的经费、人力和时间的。”郑皆连院士说,“如果不是为了追求更大的经济效益或其他效益,我认为首先应该考虑采用成熟的技术。因为你是搞工程,不是搞实验,是不能失败的。创新不能作为指标下达给工程项目,而是要根据工程的实际需要和条件去决定是否创新。现在更有一个危险倾向,追求‘怪异’,追求‘没有过的’。南宁大桥就是一个典型,用了几倍造价,修了这样一座300米跨径的桥,他们这样做的一个理由就是‘创新’,世界上没有的,我要搞一个出来,其他指标一概不考虑,这是非常危险的倾向。”
; z6 R' e' d/ x  I  重庆不愧是桥都,穿城而过的长江、嘉陵江上,千姿百态的桥梁时时点亮人们的视野,其中很多桥都来自林同公司董事长、美国工程院院士、中国工程院外籍院士邓文中的创新设计。作为世界级著名的桥梁设计大师,他为重庆奉献了一座座轻盈优美的桥梁艺术精品,如菜园坝大桥、嘉悦大桥、石板坡大桥等等,为山城增加了无尽灵动的气息。就创新话题,茶歇中我们采访了邓文中院士。最善于搞创新设计的邓院士并没有直接回答我们“如何看待创新”的提问,而是先从奥克兰海湾大桥的设计谈起。奥克兰海湾大桥可以说目前风头正健,因为高难度的设计,备受各国桥梁界的关注。他说:4 i4 b' w, ]/ d8 r* k, Z
  “在整个设计新海湾大桥的过程中,从来没有人说过要创新。但是,新海湾大桥不管从什么角度看,都是难度很高的工程,是要把当时大家认为不可能的结构变成可能:在高强度地震区、加上软土地基上使用单柱式独塔这个没有先例的设计,不是为了创新而提出的,而是为了达到业主(湾区民众)的要求研发出来的。我们大可以告诉业主,‘这样的设计没有先例,不可能。’那样的话我们的工作会轻松得多。但是我觉得这样不是工程师应该持的态度。至于那些所谓的高难度的焊接、几何控制工艺等等,只是在旧金山造桥的必然要求,与这座桥的创新完全没有关系。奥克兰海湾大桥的创新,不是在我们开始设计时对自己的要求,只是为了解决好一系列的问题而想出了一些办法。这些办法解决了大家最初被认为不可能的问题,所以,可以说这个桥的设计是一个创新。工程师不能只求安心,不求进步,永远抄袭旧有的设计。遇到难题就要去面对,去解决。”' V) {  D0 Q, @4 a/ M# ]1 |
  创新其实是解决问题的办法,是为了适应工程的需要而产生出来的——通过奥克兰海湾大桥的实例,邓文中院士已经为我们做出了含蓄巧妙的回答。* b6 U) `" y. w. t

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管理养护与超载- C3 _1 r+ L8 J3 q) F0 a

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  来自大洋彼岸的美国国家工程院院士Dr.John Fisher是著名结构工程师,任里海大学教授40余年。他在高强螺栓、连续梁的复合材料设计、焊接钢梁疲劳度、刚性构架连接性能等方面都有突出贡献。他多次来过中国,还是本刊的顾问。他非常喜欢我们的杂志,每次收到杂志后,他都会让曾留学中国会汉语的儿子把文章读给他听。他虽然已经年过八旬,但精神矍铄。在采访中,Fisher先生对钢桥的养护方面提出了建议。他一直致力于钢桥的研究,其中有一个课题是保持钢桥清洁。
$ {, _9 ?! V+ |. K  “要像清洁自己家一样清洗桥梁,否则就会出现各种问题。”他说,“清洗的方式是高压水移除脏东西,一般来说,应该一年清洗一次。近海的桥梁要勤清洗,沙漠里就不需要那么勤了。海水的盐分、下雪时撒的融雪剂等都可能造成桥的腐蚀。但是这里有一个资金问题,需要钱去落实。一个有趣的现象是,很多人很开心地去建桥,但是建完桥一看很好就不管了,很多人认为没有必要花这笔钱。但是等到问题出现的时候,已经是悔之晚矣,会花更多的钱。与其等到出问题后再花大价钱去维修,不如防患于未然。这是一个观念问题。时刻关心着桥,它就会以更长久的寿命来回报人们。”$ ?5 m  r2 D- [
  邓文中院士也很关注桥梁的养护问题,他说:“中国的管理养护系统还没有完全建立起来,需要慢慢完善。1968年,美国中部有一个悬索桥塌了,从那个时候开始,美国政府就开始每两年检查所有的桥。美国现在每一座桥都有完整的档案。每座桥什么时候建造的,具体是什么样的情况,建议什么时候维修,并且每两年都要去看看,把情况记录下来。这些在联邦政府都有备案,可以看到美国所有的桥实际情况是怎样的,国内在这方面好像做得还不够。养护其实是在桥建成之后就应该立刻开始,不能等出了问题才开始。每建成一座桥就应该有一本养护的手册。”
; ]$ [3 a0 V6 [- N0 k  目前越来越多的专家呼吁要加强对桥梁建成之后的养护与管理工作,在管理中,超载现象是最难以治理的,已经成为严重损坏桥梁的“第一杀手”。今年七月是中国桥梁工程的黑色七月,一个月内竟倒塌了四座桥,在全国掀起波澜,众说纷纭。钱江三桥垮桥事故发生后,郑皆连院士在杭州呆了十几天,参加了钱江三桥的事故调查。采访中当我们提起这个话题,郑皆连院士痛心疾首,连连叹息。他说:
4 v5 @- b  u- N3 S/ X. L  “要持续发展,必须要制止超载。钱江三桥南引桥垮塌事故充分说明了超载的危害性。压垮这个桥的汽车载的钢板有106吨,在此之前也曾通过270吨的汽车,而这座桥设计荷载是汽超-20,挂-120,压不垮是不可思议的事情,垮才是非常正常的。不解决超载问题,将来垮桥还会随时发生!这个问题为什么会管不住呢?有一种说法是,一旦治超载,运输企业就会垮台。我不赞成这个观点。当超载的和不超载的两种运输企业同时存在,不超载的可能会亏本。如果全部不超载了,运价就上去了,因为货物总要运的,所以这是一个政府下决心的问题。治超决不能采取罚款了事,说直白一点,有的罚款单位就是希望你超载,它的财源才不断,大家都不超载,他去哪里罚钱、去创收?所以说罚钱不是一个治超的办法,而应该超载了就卸载。现在超载形成了一条龙,包括汽车厂家,它标定吨位是8吨,但可以拉30吨,而且宣传“我这个车有超载能力”。按8吨车交养路费、过路费,拉30吨肯定是暴利。超载是垮桥事件的第一杀手,只有下决心制止超载,才能持续发展。”. B9 v/ `# P8 ~
  郑皆连院士的话令人深思。的确,超限超载现象屡禁不止,市场逐利是主因,体现出了我国综合运输体系不尽完善,尤其是货物运输结构不尽合理的客观因素。我们也希望这一系列桥梁倒塌事件不仅敲响了警钟,更能开启中国建立综合交通运输体系的新格局。
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深海跨越与桥隧之争
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  目前,中国乃至世界桥梁界都已经把长远的目光放在深海领域的工程建设上,“深海跨越”这个话题在这次国际桥梁与隧道工程技术高峰论坛上被不少院士、专家以及相关部门领导所提及和关注。
3 \8 ^. s; S. _' C3 ]3 U# {+ X  铁道部原副部长、中国工程院院士孙永福参加并主持本次大会,他在紧张的会议间隙里接收了我们的采访。铁路桥梁在深海跨越中将会面临什么样的问题?孙永福院士表示,海洋环境中的铁路桥梁建设,深水基础是一个需要着重解决的问题。同时,通航要求也十分高,至少需要跨度不低于1000米来保证通航。他说:“跨度对于建设铁路桥梁来说是个挑战。当前铁路桥梁的跨度大多在三四百米左右,因为它的荷载要求大,所以在跨度上就受到限制。这样就从设计、材料、结构型式、工艺、施工技术等方面给我们带来了新的问题,我们也正在研究和推进一些相关的课题。” % G) e: Q! W- g, t" j
  2002年开工建设的东海大桥全长约32.5公里,这座跨海大桥的总设计师就是林元培院士。谈起深海跨越,他说:“在东海大桥的设计中,我感到,在内河上建桥往往是结构构造决定施工工艺,而在海上建桥往往是施工工艺决定结构构造。如果在深海建桥,应引进其他工程领域技术。例如中国当前海上钻井平台巳经能有把握地建造到300米水深,我们应引进这种深水作业的实际经验,结合桥梁的需要,制订出一套可持续施工的深水桥墩施工工艺,并结合实际工程逐步推进。这样做技术进步的步伐可能会更快一点。”         5 q) c4 ~5 k$ }2 R0 p% {
  随着施工水平与设计水平的进一步提高,目前跨海桥梁工程和跨海、跨江隧道在世界范围内都已经成功建成许多。对于跨海工程,桥梁和隧道都各自有哪些优势和不足,它们之间是否真的会存在“桥隧之争”?在本次桥梁与隧道国际论坛中,很多与会者对这一问题都带有浓厚的兴趣。1 H$ Y7 e. L3 T) N2 u! S+ ]  C, v/ |
  美国工程院院士Fisher先生耸了耸肩,“怎么说呢,这要根据具体情况而定。很难说桥梁和隧道谁更好,要综合判断。如果距离比较长的话就采用隧道,不用考虑通航和净空。中国的港珠澳大桥就是基于相同的原因,有一段采用了隧道的形式,否则的话桥要修得很高。”7 D$ z% x& c, @" Q9 ?. h  X0 H, K
  “我们不应该争这个隧道好还是桥梁好,应该说桥梁跟隧道哪个对那个地方最好,”邓文中院士说,“我们应该把所有的先决条件考虑下来。有些地方是不应该做桥梁的,做桥会破坏风景,应该做隧道;有些地方是应该做桥的,会为这个城市增添美观,两端的连接也有很大的影响。所以不可以一概而论。”3 e, P. `' x" u6 f6 E5 Q! h
  林元培院士对“桥隧之争”也持有一种非常客观的态度。他说:“需要做隧道的就做隧道,需要做桥就做桥。虽然我是搞桥梁的,但有的地方明显是需要做隧道的。比如上海崇明岛的隧道,在这样的条件下我也不会丝毫偏向桥梁。只有在既可以做桥也可以做隧道的地方,它们之间才可以争一争。”
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展望并寄语中国桥梁( x3 M. a% h$ c  W$ g8 E3 Q4 a( [


* o) M, `2 Z& |8 ~  桥梁发展在不断进步,那么在未来的几十年内,桥梁的跨度将达到怎样的极限,将会有什么样的新型材料或者新的桥型出现,桥梁发展会向哪些方面去努力?站在行业领域最前沿的院士们对发展趋势高瞻远瞩,他们与本刊记者畅谈桥梁未来的发展,并提出了自己的看法和希望。
0 v# f" p) y, q6 \) S+ [  新材料的出现往往会带来桥梁技术上的革命,也一直是业内研究的热点。关于新材料,邓文中院士用了“保守”一词来形容,“桥梁其实是个很保守的行业。”对此,他解释了自己的看法,“我认为在将来的二三十年内,不会有太多新的东西出来。目前,钢的强度越来越高,混凝土的强度也越来越高,材料一直在改进,但材料的问题也一直存在。当然现在有很多高强的材料,但这些我们在二三十年前已经开始研究了,但到了现在还是用不了。新的材料可能会用,但事实是,每有新材料出来之后,你总会发现它还有问题没有解决,像钢,钢的锈蚀、疲劳问题等等。”我们听明白了,邓院士所说的“保守”,其实是“谨慎”的意思。的确,新材料的使用不是随随便便的,桥梁的安全和材料的使用有着直接的关系。0 a3 f, N9 [0 P& z3 J2 s. f
  同时邓院士也对中国的桥梁提出了一些希望。他说:“桥是实用的东西,我们应该在经济条件范围许可的范围内做到最好看,经济要放在美观之前。我希望能把桥做得细一点、经济一点,漂亮一点,创新一点。中国有很多桥还是非常不错的,可以说也达到了一系列的水准。 别人怎么做,做到什么水准,其实我们没有办不到的,但我们有没有花功夫做到那样的水准就是我们的问题了。有些桥做得不好,是我们没有尽力去做,不是我们不能,这个很重要。”
2 `6 M- G- b! T8 g& Y# N关于未来桥型的发展,林元培院士说:“尽管桥梁造型千姿百态,但从力学观点来看只有三大体系:拱桥体系、梁桥体系和悬吊体系。桥型一切可能的排列也只有9种,已经有8种成为现实。只有一种支承构造受拉、桥面构造也受拉的桥型还在探索之中,主要是材料问题,因为没有超轻、超强应力,超高弹性模量的材料。”
9 L  L( m- A+ _& @; \/ @  T5 N  桥梁的跨度是有极限的,然而许多桥型跨度目前还远未达到极限。林元培院士对此有非常精彩的评述,他说:“混凝土梁桥由于受材料性能的限制,300米的跨度已经接近极限,再推进跨度必须向混合结构方向发展。拱桥跨度向800米推进,目的是与斜拉桥竞争好的刚度。目前长江下游江面约1500米左右,近年来多是悬索桥结构。在同样的跨径下,悬索桥的造价比斜拉桥贵得多,所以斜拉桥的跨度要再次推进。目前,1088米的斜拉桥已经竞争成功,能否在1200米乃至更大跨度竞争成功?这就是斜拉桥技术进步的方向。当前我们应该清醒地看到,斜拉桥由于稳定问题,跨度是有极限的。目前墨西拿海峡悬索桥跨度是3000米,正在筹建中,我们应该学习追踪,认真总结其正反经验,为台湾海峡桥梁方案做技术上的准备。”. `7 v1 u( r( q. O* [0 ?
  作为拱桥专家,郑皆连院士表达了他对拱桥发展的关注和看法。首先他希望以后能多建拱桥,“这也是可持续发展的一个问题。我们知道拱桥造价比较低、能耗低、美观,它的耐久性是任何一种桥都没法和它比的。为什么现在不愿搞拱桥,就是因为设计、施工复杂。设计花时间多,设计费反而少。所以我还在这儿呼吁一下,业主、设计、施工单位要从持续发展的角度多发展拱桥。”# o/ M( F- V, O" K+ w9 h8 P
  “目前,建造跨度600米的拱桥时机已经成熟,但要达到1000米,难度非常大,其关键不在计算技术,而是在建造工艺和材料。”郑皆连院士说,“斜拉桥跨径突破千米大关成绩很伟大,但它的建造工艺没重大变化。而拱桥跨径要达到1000米,其建造工艺和材料必须有质的飞跃。因此,拱桥跨径的增加要比悬索桥、斜拉桥难,不能一蹴而就,要循序渐进。”' M, l8 @7 H1 V
  铁路桥梁的技术同样发展很快,在未来的发展中,铁路桥梁需要关注哪些问题,有着什么样的需求?孙永福院士说:“首先是铁路桥梁如何适应高速和重载条件的问题。高速铁路的速度快,但是载重小;另外一种载重大,但速度不高。这两种情况对桥梁有着不同的要求,这是发展中的一个实质性的问题。其次是耐久性的问题,如疲劳、腐蚀等影响寿命的一些问题,这方面的研究也要加强。现在很多都是凭经验在做,希望今后在理论上能有些创造性的东西。” ! L* Z1 U) p1 L3 ~
  不论是对自身弱点的直面正视,还是对中国桥梁发展提出殷切的希望;不论是乐观自信昂扬,还是满怀忧患意识,在对院士的访谈中我们不仅能够深切感受到他们对桥梁事业的赤诚之心、高度的责任感和使命感,更从他们身上看到,中国桥梁人正以“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”的探索精神,走在由桥梁大国通往桥梁强国的长路上。- g/ d% B0 L% B! d! l( ^+ M

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