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徐恭義:追求卓越 建造留存永世的橋梁
2017-11-28 
   
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   徐恭義 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師 西南交通大學橋梁工程博士

      2017 年 11 月 7 日,對于大橋總設計師、中鐵大橋院副總工程師徐恭義說,是一個十分榮幸和自豪的日子。作為中國橋梁工程總設計師,他被國際橋梁與結構工程協會 IABSE( 簡稱國際橋協 ) 邀請擔任國際杰出結構獎評審委員會評委,這是本屆唯一一名中國評委。從此,國際最高橋梁結構工程大獎有了中國工程師的聲音,為中國橋梁再向世界遞上一張閃亮的名片!

      徐恭義,中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師,西南交通大學橋梁與隧道工程專業博士,英國特許工程師,百千萬人才工程國家級人選,享受國務院特殊津貼專家,全國工程勘察設計大師。他在現代公路懸索橋、雙層公路橋和橋梁軟件等方面創新成就顯著,是國內外著名的橋梁專家,我國現代懸索橋技術領軍人。

      值此 2017 第四屆海洋材料與腐蝕防護大會來臨之際,記者特邀請到中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師、本屆海洋材料與腐蝕防護大會的特邀報告人徐恭義做相關方面的精彩解讀,感受我國橋梁發展的來世今生,探秘橋梁的高科技設計和防護前沿。

      勤學苦做 創橋梁工程累累碩果

      莫道游人愛匯泉,一灣海水抱遠山。觀海亭中憑闌坐,滿眼波光滿眼帆。徐恭義出生于碧海藍天、人杰地靈的山東青島市。1984 年,21 歲的徐恭義于西南交通大學橋梁工程專業畢業后,一直在生產一線從事橋梁工程研究、設計工作,至今已有 33 個春秋。他先后參加設計國內第一座現代懸索橋——汕頭海灣大橋、國內第一座鋼箱梁懸索橋——西陵長江大橋和茅嶺江鐵路連續梁、錢塘江一橋和九江長江大橋等上百座特大橋梁的計算分析。作為總設計師,他主持設計了世界最大的跨度雙層混凝土梁斜拉橋——澳門西灣大橋、國內第一座全鋼桁架梁雙層公路橋——東莞東江大橋、世界最大跨度的平弦鋼桁架公路鐵路兩用大橋——濱州黃河大橋等多座特大型公路鐵路橋梁。目前主持正在施工建設的兩座世界超級懸索橋——武漢楊泗港長江大橋和鎮江五峰山長江大橋。他在大跨度斜拉橋、懸索橋以及預應力混凝土結構設計與理論計算等方面實踐經驗豐富貢獻卓著,特別是參加開創我國現代懸索橋設計建造技術,主持設計世界首座高速、重載千米跨度的鐵路懸索橋和多塔多跨公路懸索橋,獲得國內外獎項和廣泛贊譽,為推動中國大跨度懸索橋技術邁入世界先進水平做出了突出貢獻。

      不忘過往,砥礪前行。徐恭義說,如果說現今能在橋梁工程上做出一點成就或者創新的話,那么他剛參加工作的那段青蔥歲月是功不可沒的。他回憶,當時唱得最嘹亮的歌是建設我們的祖國,實現四個現代化。“創造這奇跡要靠誰?要靠我,要靠你,要靠我們八十年代的新一輩!”他們那一輩人是這么認為的,也是這樣去做的,他們個個滿懷激情,為改變我們國家交通基礎設施的嚴重落后局面而奮勇拼搏、披荊斬棘!回想當時由于家里住房條件有限,他每天晚上都是去辦公室加班和看書,直到門衛拉閘鎖門才會離開。周末的時間他從不浪費,騎上自行車去提高班補習英語,這樣一堅持就是 15 年以上。空山有情,歲月留痕。他激動地說,那段歲月磨礪了他潛心科研的堅毅意志和決心,并從此堅忍不拔地拼下去,以實現自己的報國之志!

      “我要建造留存永世的橋梁”,這是徐恭義非常欣賞和極力推崇的一句話,他認為,做工程就應該拿出這樣的“留存永世”的態度和決心來對待,所以他常常以此與橋梁同行們共勉。這句話是來自古羅馬的一篇碑文,從他喜歡的這句話里,我們看到了今人對古人優良工程精神的傳承,看到了徐恭義的雄心與決心,也看到了這位橋梁設計大師內心深處對橋梁工程的熱忱、敬業以及一份近乎宗教信仰般的虔誠。

      作為我國現代懸索橋設計領域的技術領軍人,英國 ARUP 國際工程咨詢公司資深院士、全球橋梁總監納伊姆 . 侯賽因先生評價他在國際上 “是一位非常有經驗的工程師,特別是大跨度懸索橋具有特長”。自西南交通大學畢業后,他歷任大橋設計院橋梁工程設計軟件主編、項目設計負責人、設計室副主任、設計室主任和院副總工程師,國家注冊土木工程師和注冊咨詢工程師,英國特許工程師(CEng)和英國皇家土木工程學會 Fellow。現任中鐵大橋勘測設計院副總工程師,教授級高級工程師,中國中鐵特級專家,鐵道部有突出貢獻的中青年專家,百千萬人才國家級人選,享受國務院特殊津貼。武漢市、湖北省、鐵道部和中國土木工程學會專家人才庫科技專家,東北林業大學、湖南大學、西南交通大學、四川大學、武漢大學、長安大學和廣西大學兼職教授。2006 年當選全國工程設計大師。2014 年獲得全國首屆杰出工程師獎。2015 年榮獲英國皇家土木工程師學會(Institution of CivilEngineers,簡稱 ICE)年度杰出成就獎,這是迄今為止被授予此榮譽的第一位中國工程師。

      作為總設計師,他主持設計了澳門西灣大橋、柳州紅光橋、東莞雙層公路大橋、濱州黃河公鐵兩用大橋、沿江鐵路鄱陽湖特大橋等 30 座大型橋梁工程的設計工作;作為項目負責人,他設計了汕頭海灣大橋、西陵長江大橋等 20座不同類型的橋梁。目前,他主持設計完成正在施工中的特大跨度懸索橋武漢楊泗港長江大橋、鎮江五峰山高速鐵路和高速公路兩用長江大橋以及國內特大跨度斜拉橋武漢青山長江大橋等重大工程。并在近日,他又被國際橋梁及結構工程協會執行委員會推薦為“杰出結構大獎評選委員會”的評委,任期為 2017至 2021 年四年。據悉,他是該任期中唯一的中國評委,這表明了國際橋協杰出結構大獎評選委員會對中國橋梁在國際地位的高度肯定!

      如今,他依舊拼搏在橋梁工程研究、設計的第一線,為我國橋梁事業的發展貢獻著光和熱!

     堅守原則 力求橋梁設計精益求精

      中國橋梁已成為走向世界的一張靚麗名片。近幾十年,隨著科學技術的發展,橋梁設計中新理論、新方法、新材料、新工藝等新技術的應用,以及橋梁設計技術隨著工程實踐的不斷提高,我國橋梁設計水平有了長足的發展與進步。中國橋梁技術已經成為令全世界同行矚目的中心。

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      徐恭義表示,橋梁工程設計,要表述什么是關鍵,其實很難。按他的工作體會,設計師根據建設條件,以科學態度和方法,因地制宜地設計出正確方案最為關鍵。設計作品要體現“安全、實用、經濟、美觀”以及“環保、耐久”等基本設計原則。安全是橋梁結構設計的前提,功能是橋梁結構設計的根本,經濟是橋梁設計中不應忽視的指標,美觀也是橋梁設計必須考慮的一部分。對這些原則均衡把握的程度,是一項工程技術水平高低的衡量標尺,也是一名工程師能力和水平的體現。

      現在有不少奇葩的工程,被表征性的寓意所誤導,過于追求外部造型,違背了上述的基本工程原則。使得工程設計既不符合基本受力需要,結構復雜,難于施工,還安全存在巨大隱患,一旦建成又難于維修和養護,而且工程投資和浪費巨大,甚至連原本的使用功能都受到影響。這些需工程設計師,在日常工作中堅守職業操守,從源頭上去提高工程品質,杜絕低劣的工程建筑。

      以近日北錨碇超大沉井成功下沉到位的連(云港)鎮(江)鐵路五峰山長江特大橋的設計來說,建設這座世界級大跨度重載高速鐵路兩用懸索橋,國際上沒有現成經驗可供借鑒,超大沉井下沉施工史無先例。根據受力需要和地質條件,北錨碇沉井長 100.7 米、寬 72.1 米、高 56 米,面積比足球場還大,建成后的北錨碇重量達 133 萬噸,平面尺寸上是名副其實的“世界第一井”。其成功下沉到位的喜訊,本月已被多家媒體爭相報道。當記者問及相關設計和施工挑戰問題時,他作為總設計師,對此表現的卻非常淡定。據他介紹,鎮江長江大橋由于擔負 8 條高速公路的汽車道和 4 線高速鐵路重載火車,懸索橋主纜所承受的拉力巨大,這就需要龐大錨碇結構進行錨固。大橋北岸,地處長江水道變遷形成的沼澤地,需要在水塘魚池中建設錨碇,其下地基都是淤泥和沙土,建設條件很差。這兩個因素造就了懸索橋的錨碇必然是“巨無霸”級。在設計中需要在方法上突破陳規和進行大膽創新,他就因地制宜,采用巨型沉井結構作為錨碇基礎,他把沉井設計具有 48 個隔艙的成長方體,施工時先在隔艙里抽水吸泥,進行井內取土,借助沉井自身的混凝土重量即可使沉井下沉,從而將沉井下沉到位,然后再進行隔艙封底、部分隔艙填芯,再頂面加蓋,并澆筑錨碇的錨固結構,完成錨碇的施工,通過空心隔艙擴大受力面尺寸應對松軟不良地基受力。通過這樣的巧妙設計,就避免了像高樓大廈那樣深挖基礎所需要的支護結構,以永久結構兼做開挖基坑的圍護結構,既簡化了施工,同時使得工程經濟、施工作業安全。在外人看起來的超級工程奇跡,在他手里似乎舉重若輕、早就胸有成竹,如同家常小菜。而對南岸錨碇,由于地處五峰山腳,盡管懸索橋錨碇對稱,與北岸受力相同,由于建設條件的不同,他并沒有采用相同的結構設計。而是采用明挖倒砌連續墻的簡易支護方式,將基礎坐落到可靠基巖上,設計成結構緊湊的圓柱體,其施工方法更加簡便快捷,施工已超前三個月完成,而且少用混凝土近 8 萬立方米。

      如他所料,兩座控制性的基礎工程,經過他精心的設計,按期順利完成施工,超大型沉井引起施工的諸多世界級難題,從精心設計就迎刃而解,真正體現了中國設計的水平。

    吐故納新 與國際橋梁并駕齊驅

      我國橋梁技術經過改革開放 30 多年來發展和提高,從科研設計、施工制造、新工藝新裝備新材料等方面目前已邁入世界先進行列,部分技術已居世界領先水平,甚至引領行業的技術發展。近年來,我國橋梁項目多次獲得國際組織的獎項,這也表明,中國橋梁技術開始獲得世界公認。

      徐恭義表示,近 30 年來,中國交通基礎建設經歷了迅猛的發展時期,通過吸收消化國外的成功經驗和我國大量的工程實踐,結合時代的進步,我們的橋梁工程技術從人才到設備各個領域,獲得全方位的發展和提高,這是西方國家沒有辦法復制的機遇。世界前十名特大跨度橋梁,如懸索橋、斜拉橋、拱橋中國已占半數以上,由此,中國橋梁已經成為國家品牌和國家名片。中國已經具備在任何復雜建設條件下,獨立設計和建造各類復雜特大型橋梁的能力和技術,并開始走出國門,走向海外。

      但相對而言,國際先進國家的橋梁工程,更加注重低碳、環保、耐久、人本需求的結合,工程質量相對更注重品質。同時,歐美等西方國家的橋梁建設因為超前我們半個世紀,當時創造了世界紀錄鑄就輝煌的成就,至今還有借鑒意義。目前他們的橋梁已進入老齡化階段,他們近年更加注重老舊橋的保養維修、加固以及運能拓展和拆除重建工作,這些技術和經驗又在率先實踐。將來,仍值得我們汲取、學習和借鑒。

     鼎力防護 為橋梁安全保駕護航

      古人云“山無徑跡,澤無橋梁,不相往來”。發展交通是發展經濟的必要手段,而橋梁對于交通系統無論是從安全性、耐久性、經濟性和適用性角度都是最合適的選擇,是世界各國交通系統中最重要的組成部分。橋梁橫跨海灣或江河,長期服役在復雜、惡劣的腐蝕環境中。大量工程經驗表明,不重視橋梁的腐蝕問題會造成巨大的經濟損失和垮橋事故,橋梁的腐蝕與防護問題已經成為橋梁工程及腐蝕與防護領域的重要研究課題。

      徐恭義表示,橋梁的腐蝕環境非常復雜,主要包括大氣腐蝕、水的腐蝕和土壤腐蝕三種。橋梁的腐蝕防護主要包括鋼筋混凝土結構腐蝕與防護、鋼結構的腐蝕與防護兩大方面。這些需要橋梁工程師提高認識,高度重視,隨時掌握和應用更多跨學科的工程防腐知識和技術,并及時應用于所設計土木工程的每個環節和每個細節,這樣既提高結構耐久使用周期,同時為保護環境、節約投資付出必須的責任。

      據統計,我國每年由于腐蝕造成的鋼筋混凝土損壞帶來的經濟損失可達1000 億元人民幣。為減輕混凝土結構腐蝕引起的橋梁破壞,科研人員開發出很多混凝土結構的腐蝕防護方法,主要包括使用高性能混凝土、增加混凝土保護層厚度、混凝土涂料、涂層鋼筋、電化學保護以及添加阻銹劑等。

      橋梁上鋼結構包括鋼管樁、鋼箱梁和鋼制拉索等承重結構,以及鋼圍堰、承臺底板以及螺栓緊固件、焊接結構等。這些鋼結構的腐蝕防護除了使用高性能的涂裝體系外,陰極保護也是重要的防護手段之一。

    追求卓越 促未來橋梁與時俱進

      經過 30 多年的經濟發展和交通基礎設施的建設,我國高速公路運營里程高達 13 萬公里,鐵路運營里程同樣高達 12萬公里,而高速鐵路近 3 萬公里,均居世界第一。高速公路和高速鐵路已經實現省會城市互通、山區和平原全面覆蓋,大大地促進了國家經濟的持續高速發展和國家安全運行!其中,橋梁工程技術貢獻卓著,據最新資料統計,全國公路、鐵路橋梁已達 80 萬座,其中跨越長江的特大橋梁就有 130 多座,橋梁技術為實現鐵路、公路高速跨越長江、海灣和高山深谷提供了保障,其成就舉世矚目。

      徐恭義強調,中國橋梁工程發展的未來主要面向我國交通急劇增長的發達地區和西部偏遠地區。科學規劃,詳細論證,正確決策,當然這些說起來容易做起來仍然艱難,橋梁工程師們仍面臨挑戰,須排除各種干擾因素,努力設計并修建更高品質的橋梁工程,為祖國發展和復興做出應有的貢獻!

     后記:

      長虹飛架,天塹通途。橋梁科技體現國力和科技實力,工程技術惠及千秋萬代,親愛的人們,當你們坐擁交通科技帶來便捷的同時,不要忘記像徐恭義這樣奮斗在科研一線的科學家們,我們在感動于他們潛心科研、無私奉獻精神的同時,也需把這種精神學習和傳承下去!為我們偉大祖國走向更輝煌的明天而努力奮斗!

     ●  人物簡介
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      徐恭義,中鐵大橋勘測設計院集團有限公司副總工程師,中國中鐵特級專家,英國特許工程師,英國土木工程師學會 Fellow,百千萬人才工程國家級人選,享受國務院特殊津貼專家,全國工程勘察設計大師。

      1984 年大學畢業至今,徐恭義一直在生產一線從事橋梁工程研究、設計工作,先后參加和主持設計汕頭海灣大橋、西陵長江大橋、澳門西灣大橋和東莞東江大橋等 60 多座特大型公路橋梁;獲得國際獎 2 項,國家科技進步獎2項,省部級科技進步獎4項,優秀設計獎15項,國家發明專利12項;參編出版《懸索橋設計》、《橋梁設計常用數據手冊》、《澳門西灣大橋設計與施工》、《板式加勁梁懸索橋》和美國新版《國際橋梁工程手冊》等專著 7 部,發表學術論文 60 余篇。在現代大跨度公路鐵路懸索橋、雙層公路橋和橋梁軟件等方面創新成就顯著,是我國現代懸索橋技術領軍人,國內外橋梁工程技術著名專家。
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