科学视点

5.30 |郑皆连:碧水青天架飞虹 我在桥上观世界

跨径的长度,混凝土的体积,灌注的时间,钢管、吊段、拉力的多少,乃至开工、结束的时间……虽然已年近八旬,但郑皆连对那些自己曾参与建设的桥梁,每一项都记得清楚。

仅70-80年代十年间,郑皆连就参与修筑大桥40余座,2万多延米,70%的广西公路大桥都是他参与修筑的。顶着安全帽,踩着便于随时出发、实地考察的运动鞋。圆圆的脸庞,眉毛下垂着,总是在微笑。当然,照片中的郑皆连,背后依然是一贯的高山深涧,一道飞虹。

5月30日,中国工程院院士、广西大学教授郑皆连领衔的大跨拱桥关键技术研究团队被授予全国创新争先奖牌。攻克了超500米跨径钢管混凝土拱桥关键技术,郑皆连团队创造了多项“世界第一”,也解决了系列工程顽疾,突破了拱桥原有技术瓶颈,成功服务重大战略工程。

逆向思维 攻破传统工艺难题

中国是桥梁的故乡。拱桥、斜拉桥、梁桥、悬索桥是桥梁结构的四大基本类型。以1400年前的赵州桥为宗,拱桥是最为历史悠久的一种。

郑皆连与桥最初的缘分可以上溯到50多年前。

1965年,24岁的郑皆连从重庆交通学院毕业,然而3年之后,27岁的他就首创我国双曲拱桥无支架施工新工艺,解决了不立拱架修建拱桥的难题。

看起来“顺风顺水”,但一切都并非“一蹴而就”,毕业后的3年里,郑皆连每天都在工地上“转悠”,传统拱桥工艺需要应用支架,但洪水一来就把支架冲跑了,于是郑皆连边“转悠”边琢磨“能不能不搭支架?”

逆向思维、集中精力、心态平和——当被问到“成功背后的秘诀”时,郑皆连如此归纳。在他看来,如果想把一生都献给科技事业,就应树立终身奋斗的信念,善于发现需求,找准问题,然后持之以恒地研究。

实现了拱桥的无支架施工创新,在拱桥设计施工领域耕耘了50多年后,近几年,郑皆连的桥梁事业进行得更如火如荼,“世界第一”接踵而来:

完成了当时世界上最大跨径的钢管混凝土拱桥设计施工——跨径530米的四川合江第一长江大桥,于2018年获得国家科技进步二等奖、鲁班奖、詹天佑奖和世界桥梁界的“诺贝尔奖”——世界桥梁大会乔治·理查德森奖;完成了世界上最大跨径的铁路钢管混凝土拱桥——跨径430米的拉林铁路的雅鲁藏布江桥设计施工;取得了跨径575米的钢管混凝土拱桥广西平南三桥建造工作的重大胜利,比早先设计单位推荐方案节省资金9000余万元,且刚度更强,风险可控。

目前,郑皆连团队还在为600米的世界最大跨径混凝土拱桥——天湖特大桥的设计和施工提供核心技术支撑。

产学研结合 让科研走在最前面

象征着通行与跨越,桥不仅是解决地理隔绝的途径,还承载着人们突破困难,到达彼岸的愿望。

虽然参与建造的四川合江第一长江大桥、雅鲁藏布江桥和广西平南三桥都突破了世界纪录,且造价低、耗时短还评价优。但据郑皆连介绍,“一切都在科研指导下的,按照安排好的节点来进行施工的,没有任何赶工迹象。”

郑皆连觉得,桥梁建造是各种力量的合成,是科研、设计与工程等各自一齐发挥优势的结果,最重要的是“科研一定要走在前面”。

把试验分析和科研放在前面,能保证设计施工的安全有效。广西平南三桥施工过程中,郑皆连团队克服了多项重大技术难点:首创以智能主动施力代替传统刚度被动控制吊扣塔顶水平位移,实现位移的精准控制,百余米高塔控制误差在20毫米之内,获中国发明专利优秀奖;首次实现了斜拉扣挂一次张拉不调索;创建了“圆形地连墙+卵石层注浆加固”的大跨拱桥基础设计和处理方法,节省经费2000万元,首次实现了特大跨径拱桥桥台置于卵石层上;研发了收缩补偿分时膨胀自密实管内高性能混凝土及灌注密实度超声定量分析方法……

虽然将一项项创新成果留在“桥”上。不过郑皆连“并不看重”专利。

27岁时设计的无拱架拱桥斜拉扣挂工艺适用于100米跨径以内拱桥,51岁时设计的千斤顶钢绞线斜拉扣挂工艺又能适用于500米跨径以内拱桥,据郑皆连介绍,包括上海卢浦大桥与杭州复兴大桥在内,国内现80%-90%的拱桥都应用了这两种工艺。

虽然推广得非常好,但这两项工艺都没有专利。有人建议郑皆连说,“你干脆申请一个专利,我们组建一个公司,我帮你收费。”

但郑皆连觉得“回过头来想想没有专利也好,大家随便用,文章随便发表,只要有人用,用的安全、省钱就行了” 。

修桥就是跨越 从拱桥大国到拱桥强国

“修桥就是跨越,跨过沟沟坎坎,实现发展。”郑皆连曾说。

“我这一生,一直在设计、施工、管理单位工作,只是做事情肯动脑,出成果比较早,我一直认为自己只是一个工匠。”在郑皆连看来,桥梁工程师是不允许失败的,最好的工程师一定要修最适合的桥——充分研究建桥条件后,通过创造性劳动找出最好的桥。

桥,除了文化名片,还可以成为科技名片。

目前,中国公路桥梁总数超过80万座,铁路桥梁总数超过20万座。从数量上来说,称为“桥梁大国”毋庸置疑。郑皆连表示,我国正从桥梁大国向桥梁强国迈进,其中有难点也有突破。

郑皆连认为,桥梁结构的耐久性与核心软件的自主化程度是国内现有桥梁建设的短板,但专利多——“用知识产权把拱桥全部包围起来”和无支架施工形成的工程优势是国内桥梁建设的特点。“不要为了追求跨径大而大,要不断追求技术的升级和优化,实现机械化、自动化和信息化,时代的发展要求桥梁建设的科技含量”。郑皆连建议。

“大量地修拱桥就会遇到大量的问题去解决,就会产生大量的技术。”郑皆连认为,作为应用型专业,桥梁专业的师生应当在重大工程中接受锻炼,既提高能力,也形成对专业的热爱。

郑皆连有许多期望,他期望人们能更加重视拱桥的价值,更多人投入到拱桥建设中,后续的人才多多涌现。“广西大学的一流学科要在为川藏铁路的服务中成长。成长为世界上都被大家认可的专业,人们一想到修拱桥就想到广西大学,这个目标就实现了。当然,我已经八十岁了,要靠后面的诸君努力了。”郑皆连说道。


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