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    沪通铁路大桥将成世界上最大跨度公铁两用斜拉桥

    2012年12月26日,世界上运营里程最长的高速铁路——京广高铁正式运营。

    巧合的是,京广高铁全线的两个最为重要的节点——武汉天兴洲长江大桥和郑州黄河公铁两用特大桥均由大桥院总工程师高宗余设计。

    更为巧合的是,这位48岁的中国工程设计大师同时也是备受南通人民关注的沪通铁路长江大桥的总设计师。

    遗憾的是,对这位中国桥梁界的风云人物,江海晚报记者曾三度专程赴武汉约访,但都失之交臂。在沪通铁路大桥工程可行性研究报道获得核准 、京广高铁运营“双喜临门”之际,记者根据市铁路办领导和大桥院专家所提供的资料,为南通读者勾勒出这位擅长“公铁两用特大型桥梁”设计的总工程师的形象。

    而立之年,扬名中国桥梁界

    高宗余,中铁大桥勘测设计院总工程师。在国家住建部刚刚公布的第七批全国工程勘察设计大师名单中,48岁的他榜上有名。

    翻开高宗余的个人简历,骄人的成绩让人赞叹。“获奖情况”20项,包括3项国家科技进步奖、1项国家优秀工程设计金奖和第十届詹天佑科 学技术奖大奖;“论文”31篇,从《跨长江黄河的高速铁路大跨度桥梁》到《桥梁的人文内涵》;“主要作品”24项,最近的武汉天兴洲公铁两用长江大桥,最远的孟加拉国帕克西大桥。

    1990年,26岁的高宗余参加武汉长江二桥设计。在负责力学计算时,就初露锋芒。长江二桥当时是亚洲第一跨,数据汇总成一本100多页的厚书。当时国内尚无相关的计算软件,高宗余就自己编程序,边计算,边完善。上万个数据,算一遍要10小时,加上分析判断,一天就过去了。 高宗余硬是这样干了半年。这套“斜拉结构软件系统”,直到今天仍在国际上领先。

    让高宗余真正名扬中国桥梁界的,是1998年设计的福州市青州闽江大桥。这座主跨达605米的结合梁斜拉桥,在同类桥梁中居世界第一。高宗余在设计上作出多项创新。结合梁由混凝土和钢梁组成,两种材料强度、硬度、膨胀收缩系数不同,设计中须精确计算。此前,业界同行多采用简化计算,简化计算的代价是多用材料。高宗余积极改进,带领团队花1年时间设计出新计算软件。由此获得的高精度计算,为青州大桥节省钢材20%,节省资金3000多万元。

    2001年,高宗余设计中国第一座跨海大桥——上海大、小洋山深水港的咽喉要道东海大桥。他碰到一个新难题:桥址水域海水对钢材有腐蚀性,一年中有180天刮着6级以上大风。高宗余和同事们一起广泛调研,提出海洋环境下桥梁结构的耐久性设计方案,并大胆设想将两桥墩间70米跨度的混凝土箱梁,全部在陆地上工厂化整体预制。完成每片重达2000吨的巨梁后,再由专用船舶直接运到海上拼装。东海大桥的新型建桥法,不仅推出了桥梁建设的“预制、整体、工厂”概念,还大大提高了建桥效率。全长32.5公里的东海大桥,不到4年就完工,让国外桥梁界叹服。

    高宗余说,对桥梁等土木工程而言,是在安全的前提下,降低投资,提高效率,保护环境。“创新的目的不是标新立异,而是进步。”

    勇于创新,座座名桥展风采

    中国现代桥梁的发展,沿着学习、创新的轨迹前进,建设承载高速铁路的大跨度桥梁,是眼下最需攻关的课题。

    在见证并亲身参与上世纪90年代以来中国桥梁科技与建设的大发展后,高宗余又将精力投放到时速超过200公里的高铁大跨度桥梁上。京广高铁上的武汉天兴洲大桥和郑州黄河公铁两用特大桥便是高宗余志在跨越的两大里程碑。

    当接手武汉天兴洲公铁两用长江大桥的设计时,高宗余在国内已是知名的桥梁设计师。守成,是一种稳定、少风险的作法。但他仍坚持在这座世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥上,注入胆略、勇气和智慧。

    熟悉高宗余的人告诉我们,高宗余曾举起两只手,来形容集结在天兴洲大桥上的技术创新之多,“有世界之最,有中国之最”。2003年设计之初,国内已建成的公铁两用斜拉桥为芜湖长江大桥,主跨312米;国外为丹麦到瑞典之间的厄勒海峡大桥,主跨490米。而天兴洲大桥的主跨设计为504米,大桥还设有六车道公路和四线铁路。

    天兴洲大桥是中国公铁两用桥梁技术的集大成者。它是世界上载荷最大的公铁两用桥,荷载集度达35.1吨/ 米;是国内斜拉桥中最大斜拉索力斜拉索,单根索力达1200吨;首次采用大吨位混合阻尼控制减隔振技术,有效改善了桥梁的受力;首次在钢桁梁桥中采用钢正交异性板与混凝土桥面板的新结构;首次采用锚墩定位技术施工巨型桥梁基础……这座大桥拉通了我国铁路南北第二条大动脉:京广客运专线和东西重要通道——沪汉蓉铁路。同时也是武汉三环线高速路的最后一段工程。

    这座大桥主桥合龙时,高宗余自豪地说,“它承前启后的技术创新,将成为中国铁路桥史上第五个里程碑”。鉴于武汉天兴洲公铁两用长江大桥建设取得的杰出技术成就,2010年6月第27届国际桥梁大会授予该桥乔治·理查德森大奖。

    郑州黄河公铁两用大桥,公路铁路合建长度约10公里,是京广高速铁路的重要控制性工程,桥上列车设计速度高达每小时350公里。该桥上层公路面宽度达32.5米,下层铁路面宽度仅17米,为了解决上下层桥面宽度差较大的难题,高宗余将钢桁梁设计成独特的倒梯形,上宽下窄,为世界首次采用,桥梁主桁杆件设计成平行四边形,节省了大量钢材。大桥公路、铁路采用上下层布置,上层为设计时速100公里的双向六车道国道公路,下层为设计时速350公里的高速铁路,创下世界特大型桥梁通行速度的新纪录。

    我国资深工程设计大师马庭林在“中国工程设计大师”推荐信中说,高宗余为我国高速铁路大跨度桥梁的技术进步作出了“突出贡献”,在斜拉桥、跨海大桥、组合结构桥梁设计方面具有“突出成就”。

    南通新作,再度瞄准新跨越

    2007年,由江海晚报举办的“长江之桥探索之行”专程奔赴武汉造访了享有“大桥中科院”美誉的中铁大桥勘测设计院有限公司。

    时隔一年后,沪通铁路工程立项,让南通人的视线再次走进了“大桥院”。

    自沪通铁路工程立项以来,跨越长江工程方案一直是研究和论证的重点。在经过数年的桥址比选和通航安全论证后,2010年7月,为充分利用过江资源,同时保证铁路与航道安全,交通运输部同意在规划的锡通过江通道上建设沪通铁路长江大桥,并形成综合性过江通道。

    而高宗余正是即将开建的沪通长江大桥项目勘测设计负责人。由这位中国工程设计大师亲自“操刀”,这不能不说是南通人的幸运。而高宗余本人对于这一项目同样感到十分“兴奋”。

    本月22日,在2012武汉国际桥梁科技论坛上,高宗余抑制不住激动对外发布了这一喜讯:沪通铁路长江大桥将采用主跨达1092米的公铁两用斜拉桥方案,这将2倍超过刚刚刷新跨度世界记录的武汉天兴洲公铁两用长江大桥,成为世界上首座超过千米跨度的公铁两用桥梁。

    高宗余说,沪通铁路既是中国政府批准的《中长期路网规划》中沿海铁路通道的重要组成部分,也是长江三角洲城际铁路路网中南通—苏州—嘉兴城际铁路的跨江通道,还是规划中无锡—张家港—南通—如东高速公路的过江通道。

    技术难度高,是建设沪通铁路长江大桥面临的最大问题。

    沪通铁路长江大桥是新建沪通铁路全线的控制性工程,地处长江下游黄金水道,航运繁忙,江面宽阔。为充分利用宝贵的桥位资源,节约投资,大桥按铁路、城际和公路共用通道过江设计,具有跨度大、荷载大、难度大的特点,需同时满足公路、铁路、水运和防洪等诸多方面的建桥条件。据介绍,沪通铁路长江大桥主跨1092米,比苏通长江公路大桥主跨还长4米,大桥通航净高采用与苏通大桥相同的62米,建成后将成为世界上最大跨度公铁两用斜拉桥。

    “大桥的设计、施工、维护的难度可想而知,许多关键技术都需要组织专题论证。因此工期需要5年6个月。 ”高宗余透露,为满足长江航道远期12.5米深水航道向上延伸、桥梁通航孔净宽等通航和水流及河势要求,该桥将采用连续5跨斜拉桥解决方案。其中,主跨达到1092米,是刚刚凭借504米主跨跻身世界公铁两用桥梁跨度之首的武汉天兴洲公铁两用长江大桥的两倍多,由此成为世界上首座跨度超过千米的公铁两用桥,从而书写世界桥梁历史上的又一个里程碑!
     

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