5月30日，第二屆全國創(chuàng)新爭先獎在京揭幕，由中國工程院院士鄭皆連牽頭的大跨拱橋關鍵技術研究團隊摘得全國創(chuàng)新爭先獎牌。據(jù)悉，此次全國共有10個科研團隊獲此殊榮。

　　大跨拱橋關鍵技術團隊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鍵技術，獲得2018年國家科技進步二等獎，建成的實體工程獲得魯班獎、詹天佑獎和世界橋梁界“諾貝爾獎”——喬治·理查德森獎。

　　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)界廣泛關注。

　　這座橋的施工，運用的正是大跨拱橋關鍵技術研究團隊歷經(jīng)20余年研發(fā)的、超500米級鋼管混凝土拱橋的成套建設技術。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，也運用了團隊的原創(chuàng)技術。

　　那么，大跨拱橋建設在我國發(fā)展現(xiàn)狀如何，關鍵技術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。

　　橋梁結構基本分為四大類型，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）是我們祖宗的一個很大的貢獻。”

　　拱橋的一大優(yōu)點是耐久性好、壽命長，扛得住人為或自然災害影響。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。

　　拱橋為什么如此堅固？

　　“這是它受力合理的結果。它把結構物理自重或者說垂直荷載通過彎曲的拱圈，轉化成了軸向受力。如果拱軸線選得好，就在小偏心受壓。正因為它是以受壓為主，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。我國的現(xiàn)代拱橋，跨徑不斷刷新，技術不斷突破，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)性技術都有主要知識產(chǎn)權保護。

　　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……在鄭皆連帶領的團隊的關鍵技術支撐下，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，該團隊正在指導的廣西龍灘天湖特大橋已開工建設，其跨徑達600米，把混凝土拱橋跨徑的世界紀錄提高了155米，將成為“世界第一拱”。而將來，該團隊還將沖擊跨徑700米的新的世界紀錄。

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

　　2、關鍵技術屢突破

　　中國的橋，春風常在；中國的橋，又添風采。

　　由于拱圈施工非常困難，中國的拱橋建設原來都是有支架的。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，中國拱橋進入新的發(fā)展階段。

　　近年來，鄭皆連帶領科研團隊不斷攀登，一步步攻克了鋼管混凝土拱橋建設的技術難題。

　　在參加合江長江一橋的設計施工時，鄭皆連帶領的團隊面臨的不只是跨徑達到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，團隊指導施工單位克服了連續(xù)灌注管內(nèi)混凝土的難題。

　　設計平南三橋時遇到的挑戰(zhàn)更多。原設計推薦懸索橋，審查單位又提出建議建成斜拉橋，鄭皆連力排眾議，提出建設剛度更強、造價更低的拱橋。為了進一步節(jié)省投資，他們還提出了把其中一個橋臺放到卵石層上。而這是拱橋設計中的大忌，因為拱橋是個超靜定結構，兩個橋臺的不均勻沉降或者是位移都會產(chǎn)生非常大的附加應力，威脅到拱橋的安全。通過試驗，該團隊創(chuàng)建了“圓形地連墻+卵石層注漿加固”的大跨拱橋基礎設計和處理方法，首次實現(xiàn)了特大跨徑拱橋橋臺置于卵石層上。

　　如今，平南三橋已經(jīng)開建20余月，測試顯示卵石層基礎底下的位移最大只有5毫米，遠低于設計要求的3厘米，不僅沒有任何安全問題，直線工期還因此縮短3個月。2019年底，世界拱橋大會之際，多位國外拱橋專家在施工現(xiàn)場驚嘆不已，給予該橋高度評價。

　　而在管內(nèi)混凝土灌注方面，平南三橋再次實現(xiàn)了重大突破——在大家的認識中混凝土沒有不收縮的，團隊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及裝備、超500米跨徑鋼管混凝土拱橋關鍵結構設計創(chuàng)新……正是在一座座橋一次次的攻關中，該團隊形成了超500米級鋼管混凝土拱橋成套施工技術，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國

　　在團隊攻關的過程中，鄭皆連認為最重要的是把科學研究試驗完全走到設計施工的前面。“使我們設計施工都奠定在一個非?？煽康幕A之上，風險就克服了。當然還包括設計施工單位使用無人機等現(xiàn)代設備、運用大數(shù)據(jù)等技術的能力。”

　　尤為令他自豪的是，團隊真正做到了產(chǎn)學研結合。團隊里面，多位來自高校的師生貢獻了很多力量。其中，研發(fā)不收縮的混凝土材料的，是來自東南大學的成員。

　　平南三橋的一個橋臺放在3.5萬立方米的卵石上面，這么大量的卵石加固效果如何？團隊里廣西大學的博士研究生張振現(xiàn)場做了原位注漿模型試驗，精準的試驗結果為之后的注漿水泥用量提供了科學依據(jù)。

　　除了產(chǎn)學研結合帶來的技術上的不斷突破，還有一點令他引以為傲——與懸索橋、斜拉橋相比，建設拱橋不僅剛度強、安全性好，而且造價低。

　　對貧困地區(qū)而言，造價低意味著什么？負擔減輕了，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。

　　平南縣是平南三橋的投資方之一，縣內(nèi)曾分布著近80個貧困村。根據(jù)測算，拱橋的造價要比推薦的懸索橋少9000萬元，且維護費每年比其他橋少100多萬元。這成為鄭皆連力薦建設拱橋的重要原因之一。之后，團隊不辭辛苦技術攻關，把一個橋臺放到卵石層上，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)濟社會發(fā)展。鄭皆連作為專家組組長指導建設的云桂鐵路南盤江特大橋曾獲得2019年度詹天佑獎。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險，還使得兩橋造價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。

　　“拱橋蘊含著許多中國哲學，是中國的一個瑰寶。”鄭皆連認為，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)閺妵囊粋€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，大家認可的。”鄭皆連表示，我國正從橋梁大國向橋梁強國邁進，中國橋梁已成為響亮的世界品牌。但要成為橋梁強國，他認為我們還要在計算軟件上努力?，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。

　　“不能因為橋梁數(shù)量多、跨徑大就滿足了，我們還要不斷追求技術的升級或者優(yōu)化。從橋梁大國邁向橋梁強國，是一個前進的過程，激勵我們解決更多問題和難題，對我們發(fā)展技術更上一層樓是有好處的。”（中央紀委國家監(jiān)委網(wǎng)站 初英杰）