5月30日，第二屆全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)在京揭幕，由中國工程院院士鄭皆連牽頭的大跨拱橋關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)摘得全國創(chuàng)新爭先獎(jiǎng)牌。據(jù)悉，此次全國共有10個(gè)科研團(tuán)隊(duì)獲此殊榮。

　　大跨拱橋關(guān)鍵技術(shù)團(tuán)隊(duì)在公眾眼中略顯陌生，但成績斐然。他們攻克了超500米跨徑鋼管混凝土拱橋關(guān)鍵技術(shù)，獲得2018年國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，建成的實(shí)體工程獲得魯班獎(jiǎng)、詹天佑獎(jiǎng)和世界橋梁界“諾貝爾獎(jiǎng)”——喬治·理查德森獎(jiǎng)。

　　此前不久，在建的世界最大跨徑的鋼管混凝土拱橋、主跨575米的平南三橋于5月12日順利完成了全橋主弦管管內(nèi)混凝土灌注，引起業(yè)界廣泛關(guān)注。

　　這座橋的施工，運(yùn)用的正是大跨拱橋關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)20余年研發(fā)的、超500米級(jí)鋼管混凝土拱橋的成套建設(shè)技術(shù)。2018年9月成功合龍的世界最大跨度鐵路鋼管混凝土拱橋——川藏鐵路（拉薩一林芝）雅魯藏布江藏木特大橋，也運(yùn)用了團(tuán)隊(duì)的原創(chuàng)技術(shù)。

　　那么，大跨拱橋建設(shè)在我國發(fā)展現(xiàn)狀如何，關(guān)鍵技術(shù)的突破有哪些重大創(chuàng)新及意義，我國從橋梁大國走向橋梁強(qiáng)國還需要在哪些方面努力？記者近日采訪了鄭皆連院士。

　　1、世界拱橋看中國

　　中國的橋，千姿百態(tài)；中國的橋，瑰麗多彩。

　　我國是橋梁大國，自古就有“橋梁的國度”之稱。目前，中國公路橋梁總數(shù)超過80萬座，鐵路橋梁總數(shù)超過20萬座。

　　橋梁結(jié)構(gòu)基本分為四大類型，梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋。在世界排名前十的大跨度梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋中，我國都占據(jù)半壁江山。

　　在我國的各類橋梁中，拱橋建造歷史悠久且別具一格。隋代建造的“中國第一橋”趙州橋，是世界上第一個(gè)敞肩拱式大型石拱橋，在它之后大概500年，歐洲才出現(xiàn)這樣的石拱橋。

　　什么是敞肩拱式？就是在大拱的兩肩挖孔添加小拱，形成拱上拱。“原來的拱橋，是沒有挖孔加筑小拱的實(shí)腹式拱橋，所以跨徑就做不大。而敞肩拱（或稱空腹拱）是把恒載減輕了，所以跨徑才可以做大。”鄭皆連說，“敞肩拱（空腹拱）是我們祖宗的一個(gè)很大的貢獻(xiàn)。”

　　拱橋的一大優(yōu)點(diǎn)是耐久性好、壽命長，扛得住人為或自然災(zāi)害影響。如今，1400多年前建造的趙州橋、800年前建立的盧溝橋，依然屹立在河上。

　　拱橋?yàn)槭裁慈绱藞?jiān)固？

　　“這是它受力合理的結(jié)果。它把結(jié)構(gòu)物理自重或者說垂直荷載通過彎曲的拱圈，轉(zhuǎn)化成了軸向受力。如果拱軸線選得好，就在小偏心受壓。正因?yàn)樗且允軌簽橹?，沒有疲勞問題，所以耐久性非常好。”鄭皆連說，另外，所有受壓材料都可以用來建橋，拱橋有磚的、石頭的、鐵的，也有鋼的，這是其他橋不具備的。

　　世界拱橋看中國，不只是看歷史、看數(shù)量，更看技術(shù)。我國的現(xiàn)代拱橋，跨徑不斷刷新，技術(shù)不斷突破，圍繞著鋼管混凝土拱橋、勁性骨架混凝土拱橋兩大現(xiàn)代拱橋橋型，原創(chuàng)性技術(shù)都有主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。

　　通車的世界最大跨徑鋼管混凝土拱橋、主跨530米的合江長江一橋，在建的世界最大跨徑鐵路鋼管混凝土拱橋、主跨430米的雅魯藏布江藏木特大橋，在建的世界最大跨徑的鋼管混凝土拱橋、主跨575米的平南三橋……在鄭皆連帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)的關(guān)鍵技術(shù)支撐下，一座座大跨拱橋一次又一次刷新世界最大跨徑，宛若道道飛虹，將天塹變?yōu)橥ㄍ尽?/p>

　　目前，該團(tuán)隊(duì)正在指導(dǎo)的廣西龍灘天湖特大橋已開工建設(shè)，其跨徑達(dá)600米，把混凝土拱橋跨徑的世界紀(jì)錄提高了155米，將成為“世界第一拱”。而將來，該團(tuán)隊(duì)還將沖擊跨徑700米的新的世界紀(jì)錄。

　　“過去大家把拱橋看作是落后的東西，認(rèn)為后來國外引進(jìn)的懸索橋和斜拉橋更加現(xiàn)代化。實(shí)際上，我們建設(shè)的平南三橋，與懸索橋、斜拉橋相比，剛度更強(qiáng)、造價(jià)更低，優(yōu)勢明顯。”鄭皆連說。

　　2、關(guān)鍵技術(shù)屢突破

　　中國的橋，春風(fēng)常在；中國的橋，又添風(fēng)采。

　　由于拱圈施工非常困難，中國的拱橋建設(shè)原來都是有支架的。但支架的存在，影響了跨徑的拉大。

　　鄭皆連在1968年首次提出無支架建設(shè)拱橋的方法：吊裝懸拼，斜拉扣掛施工，在空中無支架合攏。無支架建設(shè)拱橋使得拱橋的跨徑得以不斷拉大，成為現(xiàn)代拱橋和傳統(tǒng)拱橋之間的分界線。從此，中國拱橋進(jìn)入新的發(fā)展階段。

　　近年來，鄭皆連帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)不斷攀登，一步步攻克了鋼管混凝土拱橋建設(shè)的技術(shù)難題。

　　在參加合江長江一橋的設(shè)計(jì)施工時(shí)，鄭皆連帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)面臨的不只是跨徑達(dá)到530米的新突破。該橋的懸拼段超過200噸，一根管內(nèi)的混凝土就達(dá)800立方米，其安裝難度極大，精度要求極高。而雅魯藏布江藏木特大橋雖然跨徑只有430米，但是八根鋼管每根管內(nèi)的混凝土都有1000立方米，在高原地區(qū)氣候極為惡劣、日溫差極大的情況下，團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)施工單位克服了連續(xù)灌注管內(nèi)混凝土的難題。

　　設(shè)計(jì)平南三橋時(shí)遇到的挑戰(zhàn)更多。原設(shè)計(jì)推薦懸索橋，審查單位又提出建議建成斜拉橋，鄭皆連力排眾議，提出建設(shè)剛度更強(qiáng)、造價(jià)更低的拱橋。為了進(jìn)一步節(jié)省投資，他們還提出了把其中一個(gè)橋臺(tái)放到卵石層上。而這是拱橋設(shè)計(jì)中的大忌，因?yàn)楣皹蚴莻€(gè)超靜定結(jié)構(gòu)，兩個(gè)橋臺(tái)的不均勻沉降或者是位移都會(huì)產(chǎn)生非常大的附加應(yīng)力，威脅到拱橋的安全。通過試驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了“圓形地連墻+卵石層注漿加固”的大跨拱橋基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和處理方法，首次實(shí)現(xiàn)了特大跨徑拱橋橋臺(tái)置于卵石層上。

　　如今，平南三橋已經(jīng)開建20余月，測試顯示卵石層基礎(chǔ)底下的位移最大只有5毫米，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的3厘米，不僅沒有任何安全問題，直線工期還因此縮短3個(gè)月。2019年底，世界拱橋大會(huì)之際，多位國外拱橋?qū)＜以谑┕がF(xiàn)場驚嘆不已，給予該橋高度評(píng)價(jià)。

　　而在管內(nèi)混凝土灌注方面，平南三橋再次實(shí)現(xiàn)了重大突破——在大家的認(rèn)識(shí)中混凝土沒有不收縮的，團(tuán)隊(duì)成員卻研究出了一種通過多次膨脹來抵消混凝土收縮的新材料。

　　大跨鋼管混凝土拱橋管內(nèi)混凝土真空輔助灌注工藝和新材料、鋼管混凝土橋高精度、低成本施工成套技術(shù)及裝備、超500米跨徑鋼管混凝土拱橋關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新……正是在一座座橋一次次的攻關(guān)中，該團(tuán)隊(duì)形成了超500米級(jí)鋼管混凝土拱橋成套施工技術(shù)，將鋼管混凝土拱橋不斷推向更大跨徑，打造了中國拱橋名片。

　　3、從橋梁大國到橋梁強(qiáng)國

　　在團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的過程中，鄭皆連認(rèn)為最重要的是把科學(xué)研究試驗(yàn)完全走到設(shè)計(jì)施工的前面。“使我們設(shè)計(jì)施工都奠定在一個(gè)非?？煽康幕A(chǔ)之上，風(fēng)險(xiǎn)就克服了。當(dāng)然還包括設(shè)計(jì)施工單位使用無人機(jī)等現(xiàn)代設(shè)備、運(yùn)用大數(shù)據(jù)等技術(shù)的能力。”

　　尤為令他自豪的是，團(tuán)隊(duì)真正做到了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合。團(tuán)隊(duì)里面，多位來自高校的師生貢獻(xiàn)了很多力量。其中，研發(fā)不收縮的混凝土材料的，是來自東南大學(xué)的成員。

　　平南三橋的一個(gè)橋臺(tái)放在3.5萬立方米的卵石上面，這么大量的卵石加固效果如何？團(tuán)隊(duì)里廣西大學(xué)的博士研究生張振現(xiàn)場做了原位注漿模型試驗(yàn)，精準(zhǔn)的試驗(yàn)結(jié)果為之后的注漿水泥用量提供了科學(xué)依據(jù)。

　　除了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合帶來的技術(shù)上的不斷突破，還有一點(diǎn)令他引以為傲——與懸索橋、斜拉橋相比，建設(shè)拱橋不僅剛度強(qiáng)、安全性好，而且造價(jià)低。

　　對(duì)貧困地區(qū)而言，造價(jià)低意味著什么？負(fù)擔(dān)減輕了，省下來的大筆資金還能投入發(fā)展，橋建好以后，便利的交通又能助力脫貧攻堅(jiān)。

　　平南縣是平南三橋的投資方之一，縣內(nèi)曾分布著近80個(gè)貧困村。根據(jù)測算，拱橋的造價(jià)要比推薦的懸索橋少9000萬元，且維護(hù)費(fèi)每年比其他橋少100多萬元。這成為鄭皆連力薦建設(shè)拱橋的重要原因之一。之后，團(tuán)隊(duì)不辭辛苦技術(shù)攻關(guān)，把一個(gè)橋臺(tái)放到卵石層上，又一舉節(jié)省了2000多萬元。

　　一心為民，修建最適合、最安全、最省錢的橋，助推經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。鄭皆連作為專家組組長指導(dǎo)建設(shè)的云桂鐵路南盤江特大橋曾獲得2019年度詹天佑獎(jiǎng)。他提出的“鋼管混凝土勁性骨架斜拉扣掛+分環(huán)外包”組合施工方案成功應(yīng)用在南盤江特大橋和北盤江特大橋中，不僅大大降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，還使得兩橋造價(jià)與最初的方案相比分別節(jié)省約3000萬元。

　　一座座金橋，連著四海通向未來。

　　“拱橋蘊(yùn)含著許多中國哲學(xué)，是中國的一個(gè)瑰寶。”鄭皆連認(rèn)為，橋梁是中國的一張科技名片，而拱橋恰恰是在橋梁中可能首先從大國變?yōu)閺?qiáng)國的一個(gè)突破口。

　　“我國建的橋梁最多，專利也最多。全世界15座超過430米的拱橋，有12座在中國。從1990年開始，30年來我國鋼管混凝土拱橋跨徑從110米發(fā)展到575米?？鐝皆鲩L之快，在橋梁史上罕見，數(shù)量也發(fā)展到近500座。稱為橋梁大國，這是毫無疑問的，大家認(rèn)可的。”鄭皆連表示，我國正從橋梁大國向橋梁強(qiáng)國邁進(jìn)，中國橋梁已成為響亮的世界品牌。但要成為橋梁強(qiáng)國，他認(rèn)為我們還要在計(jì)算軟件上努力?，F(xiàn)在用的軟件都是國外的，國內(nèi)的軟件功能還不如國外。

　　“不能因?yàn)闃蛄簲?shù)量多、跨徑大就滿足了，我們還要不斷追求技術(shù)的升級(jí)或者優(yōu)化。從橋梁大國邁向橋梁強(qiáng)國，是一個(gè)前進(jìn)的過程，激勵(lì)我們解決更多問題和難題，對(duì)我們發(fā)展技術(shù)更上一層樓是有好處的。”（中央紀(jì)委國家監(jiān)委網(wǎng)站 初英杰）