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【CCTV】硬核基建:屢創奇迹的中國橋

來源: 時間:2022年05月27日 浏覽次數: 【字體: 打印

  

  

  

  【小片(一)】:

  (配音)跨越天塹,連接四通八達大動脈;

  秦順全:大跨度桥梁, 21世纪应该看中国。

  (配音)飛架南北,打通南來北往快車道;

  秦順全:中國橋梁//各個方面都已經達到了世界一流的水准。

  (配音)2021年12月2日,江蘇常泰長江大橋全部主塔的下部結構完工,這個擁有四個世界首創、六個世界之最的世界最大跨度斜拉橋建設取得重大進展。

  截至2020年底,中國現代橋梁總數已超過100萬座;世界排名前十位的各類型橋梁中,中國獨占半壁江山,成爲世界第一橋梁大國。世界第一高橋、世界第一長橋、世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋、世界最長跨海大橋,一個個“世界第一”不斷刷新著世界橋梁建設紀錄,“中國橋梁”成爲又一張閃亮的國家名片。稱雄世界的“中國跨度”究竟是怎樣煉成的?

  《中國經濟大講堂》特邀中國工程院院士秦順全,爲您深度解讀《中國橋爲什麽能創造衆多“世界第一”?》。

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  大家好,很高興來到《中國經濟大講堂》,我是秦順全,來自中鐵大橋設計院。

  

  【人物小片】:

  秦顺全,中国工程院院士,中铁大桥勘测设计院集团有限公司董事长,我国桥梁工程专家。他长期致力于大型桥梁的设计、施工技术研究与管理工作,先后参与建设了武汉天兴洲公铁两用长江大桥、京沪高速铁路南京大胜关长江大桥、港珠澳大桥、常泰长江大桥等多座著名大型桥梁。凭着对桥梁的钟情与挚爱,秦顺全不断进行科技創新,实现了大跨度桥梁和跨海大桥的诸多技术突破;拥有多项国际领先、具有自主知识产权的核心技术,多次荣获国家科技进步奖。

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  2018年連接香港、珠海、澳門,全長55公裏、世界上最大長度的跨海大橋——港珠澳大橋建成通車,這是世界橋梁史上的一個壯舉。實際上這一奇迹每天都在中國發生,要了解這一奇迹背後的故事,讓我們一起走進中國橋梁。

  

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  橋梁是一種跨越障礙的承重結構,它是由若幹構件組成的。對于構件那個層面來講的話,它的受力形態只有三種受拉、受壓和受彎。從總體上來講的話,橋梁構件的受拉能力是最強的,受壓能力是次之,受彎能力是最弱的。

  

  側挂(1):千姿百態的橋梁,其實只有四種基本形式

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  整個構件的三種受力形態,就會組合成我們四種最基本的橋型——懸索橋、斜拉橋、拱橋和梁橋。

  所謂懸索橋,它就是通過懸挂于索塔、錨固于兩岸的這麽一根主索,作爲主要的承載結構的這麽一種橋梁。主索它是受拉的,它的承載能力最高,在所有橋型裏面懸索橋的跨越能力是最大的。

  斜拉橋就是用高強度的拉索,將主梁斜向拉于主塔之上這麽一種橋梁。那麽斜拉橋中,拉索是受拉的,所以它的承載力比較強。但是主梁它主要是受壓的,這種拉和壓的組合,就決定了斜拉橋的跨越能力,它是小于懸索橋的,但是強于拱橋或梁橋。所以大家會發現,現代大多數的大跨度橋梁都是采用的懸索橋和斜拉橋。

  拱橋就是通過一種弧形的、這麽一個結構,將豎向的荷載轉化爲拱軸線的這麽一種受壓,由于拱軸線是受壓的,它有側向穩定問題,它的材料強度不能夠充分發揮,所以它的跨越能力小于斜拉橋,更小于懸索橋。我們古代勞動人民建成了很多石拱橋,包括河北的趙州橋、蘇州的寶帶橋、北京的盧溝橋和頤和園的玉帶橋。

  梁橋以樹幹和石板作爲承重結構,是最古老的橋型。它是以構件的受彎作爲主要的特征,由于構件的受彎能力是最弱的,它的跨越能力是最小的。但是梁橋它的構造非常簡單、施工也很方便,當我們對跨越能力要求不高的時候一定會選擇梁橋,因爲它最經濟。世界上絕大多數的橋梁都是梁式結構,(中國)現在有實物證據的、成規模的梁橋要算陝西的鹹陽沙河橋,其中一號橋根據考古的證據,它是建于戰國末期或者是秦遷都鹹陽不久,這麽一個時期。整個橋有500米長、寬度有16米,應該說在古橋裏面這個規模算非常大的了。

  所以從跨越能力來講的話,那麽四種橋型從大到小的順序,應該是懸索橋、斜拉橋、拱橋和梁橋。跨度越大也就意味著技術難度更大,所以說我們經常用橋梁的跨度來大致衡量一座橋梁的建造的技術水平。

  

  側挂(2):四種橋梁的世界紀錄 中國占據三席

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  到現在爲止這四種橋梁世界紀錄是多少呢?懸索橋2023米,在土耳其;斜拉橋1176米,在中國的江蘇常泰長江大橋;拱橋600米,在中國的廣西天峨龍灘大橋;梁橋300米,在重慶的石板坡長江大橋。

  

  【小片(二)】:

  (配音)2018年10月23日,習近平總書記在港珠澳大橋開通儀式上,盛贊橋梁建設者克服了許多世界級難題,集成了世界上最先進的管理技術和經驗,體現了一個國家逢山開路、遇水架橋的奮鬥精神,以及勇創世界一流的民族志氣。中國橋梁建設從落後到領先全球,走過怎樣曲折奮進之路?這背後是橋梁建設者怎樣艱苦的自主創新和探索?《中國經濟大講堂》精彩繼續。

  

  側挂(3):中國現代橋梁從萬裏長江第一橋起步

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  “一橋飛架南北,天塹變通途”,我們要講中國橋梁,不妨從萬裏長江第一橋——武漢長江大橋講起。在武漢建設長江大橋的設想,最早是由湖廣總督張之洞在修建京漢鐵路的時候就提出來了,由于修建難度太大,沒有實施。到了1913年、1929年、1936年、1946年,曾經有四次進行了比較系統的規劃和設計,但是由于種種原因,最後都沒有實施。新中國成立以後,中國才真正拉開了建設現代化橋梁的序幕。1950年全國橋梁精英彙聚武漢,在蘇聯專家的幫助下,武漢長江大橋1955年開工建設,1957年的10月15號建成通車,它是新中國成立以後建造的第一座長江大橋,同時它也是中國曆史上在長江幹流上建造的第一座大橋。到了今天,70年的曆程是不平凡的,我們可以大致把這70年分爲“建成學會”、“自主探索”、“學習追趕”、“提高奮進”和“創新引領”五個階段。

  “建成學會”,指的是上個世紀50年代。在建成武漢長江大橋的同時,我們也學會了如何建造現代化的大型橋梁。有兩個標志,就是1959年我們自主建成了重慶的白沙沱長江大橋;到了1960年自主建成了京廣線的鄭州黃河新橋,爲什麽把它稱之爲黃河新橋?是因爲這座橋取代了1906年由比利時人建造的鄭州黃河老橋。

  

  側挂(4):獨立自主,自力更生,艱難探索突破重重封鎖

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  “自主探索”,主要指上個世紀的60年代、70年代,主要標志是南京長江大橋的自主設計建造。南京長江大橋建設過程中間,經曆了全面的技術封鎖,“獨立自主、自力更生”的方針,始終貫穿著南京長江大橋建設的全過程。首先南京長江大橋橋址的水深和地質條件的複雜程度,都超過了武漢長江大橋,基礎工程的難度非常大。施工中最大的困難是基礎水下作業。當時國際上普遍認爲,50米水深是空氣潛水的極限,而南京長江大橋基礎沈井的水底深度,到了66米,怎麽辦?一方面在海軍第六研究所的協作下,研究提出了水面吸氧減壓法的這麽一種潛水方案。但實際上最關鍵的還在于,我們的潛水工人們發揚勇于犧牲的這種奉獻精神,冒著生命危險,用普通的設備創造了世界潛水史上的奇迹,其中有96人次深潛到了70米的水深。另外一方面,中國沒有自己的橋梁鋼。大橋建設者自主研發,1963年成功研發16錳橋梁鋼。橋梁鋼的研發成功和深水基礎技術的自主探索,爲中國大規模自主建設大型橋梁創造了條件。所以我們在60年代、70年代建造了一批大型工程,到了1976年建成了京滬線濟南黃河新橋,那麽這座新橋取代了1912年由德國人建造的黃河老橋。另外,20世紀60年代、70年代中國橋梁工程師,從國外的雜志上零零星星得到了一些關于斜拉橋的這種信息。混凝土斜拉橋,1956年德國工程師首創,是適合于大跨度橋梁的一種新的一種橋型,70年代應該在歐美大範圍使用。中國橋梁工程師于是著手從每一個技術細節開始進行艱難的探索,1975年我們國家建成了雲陽湯溪河橋,它是我國第一座試驗性的公路斜拉橋。到了1977年建成了中國第一座鐵路斜拉橋,湘桂鐵路紅水河大橋。整個在這一個時期,我國對新技術的一些艱難的探索,爲改革開放以後我們的大規模橋梁建設打下了一定的基礎。

  

  側挂(5):學習追趕,全面發展,中國橋梁瞄准世界一流

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  “学习追赶”,主要指的是上个世纪的80年代。这个时期大跨度的预应力连续梁桥、斜拉桥或悬索桥成为趋势,比如澳大利亚建成了Gateway桥,它的主跨是260米,用混凝土建造。美国的Dames Point桥,混凝土的斜拉桥,跨度将近做到了400米。加拿大的Annacis桥是一座钢和混凝土的结合的,这么一种斜拉桥,主跨做到了465米。在英国的Severn桥,主跨是988米。中国桥梁工程师看到了我们技术水平与国外的差距以后,开启了学习追赶的步伐,比如建设上海南浦大桥。南浦大桥建成之前,在上海市区范围内,黄浦江上没有一个桥,来往浦东浦西完全靠轮渡。所以当时在上海有一个流行语,“宁要浦西一张床,不要浦东一间房”。南浦大桥的建设由于航道的要求,必须一跨过江,跨度超过了400米。之前,中国还没有建设这么大跨度桥梁的,这么一个成功的经历,所以开始规划阶段,曾经有请外国人来做设计的这么一个想法,但是最终还是选择了中国人自主建造。南浦大桥1988年开工、1991年建成通车,对浦东的大开发发挥了重要的作用。同时对于增强我国建设大跨度斜拉桥也增加了信心。

  “提高奮進”主要是講,到了上個世紀90年代,中國橋梁建設進入了一個黃金期。在懸索橋方面,1995年建成了廣東汕頭海灣大橋,主跨452米,這也是中國第一座現代化的懸索橋。1999年我國建成了主跨1385米的江蘇江陰長江大橋,也是中國橋梁的跨度第一次突破了千米級別。應該說在整個90年代,中國橋梁全面掌握了世界最先進的技術。

  

  側挂(6):大跨度橋梁,二十一世紀看中國

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  “創新引領”,主要是講這個世紀的第一個20年。中國橋梁不斷開拓創新,一步一個腳印,逐步實現了在跨海大橋、高速鐵路大橋和跨越繁忙水域橋梁技術等方面,在世界上的引領。代表性的橋梁有上海東海大橋,中國第一座跨海大橋;武漢天興洲長江大橋,主跨504米,它是世界上第一座三索面的公鐵兩用斜拉橋;泰州長江大橋,兩個1080米的主跨,它也是世界上在多塔懸索橋上面,跨度第一個超過千米的;楊泗港長江大橋,主跨是1700米,世界上最大跨度的雙層承載的公路懸索橋;滬蘇通長江大橋,主跨是1092米,它是世界上跨度最大的公鐵兩用斜拉橋。應該說世界範圍來看大跨度橋梁,70年代、80年代在歐美,90年代看日本,真正到了21世紀應該看中國。應該說我們實現了在技術上的創新引領,已經成爲中國建造一張亮麗的名片。

  

  【小片(三)】:

  (配音) 進入21世紀,以超大跨度斜拉橋、懸索橋、拱橋和大規模跨海工程建設爲代表,中國橋梁的建設規模、跨徑和技術難度不斷飛躍世界巅峰,攻克了一批核心關鍵技術。在公鐵兩用橋梁、大跨度高速鐵路橋梁、千米級斜拉橋和懸索橋、多塔多跨纜索承重橋梁、鋼拱橋、跨海大橋建設等多個關鍵技術達到了國際領先水平,不僅促進了新型材料和裝備的研發,也讓中國橋梁工程技術進入世界先進現代橋梁技術的陣營。中國的橋梁鋼如何實現從無到有,從“爭氣鋼”再到國際領先的?未來,中國橋梁的技術創新和面臨的挑戰又是什麽?《中國經濟大講堂》精彩繼續。

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  我們知道現代橋梁的標志,一是現代科學技術,二是現代建築材料。

  趙州橋是一座石拱橋,跨度是37米,如果說我們用現代的技術,來建造一座石拱橋,跨度能做到多大呢?2000年,中國工程師做過嘗試,它的跨度可以做到146米。《清明上河圖》中的木橋,跨度大概是20米,如果說我們用今天的現代技術,來做一座木橋的話,那麽跨度又能做到多少呢?2013年我們也做過嘗試,它的跨度可以做到75.5米,是蘇州的胥江橋。從這個角度來講的話,材料的重要性還是非常大的。我們今天的橋梁都需要一個千米級,這麽一個跨徑,才能滿足我們的通航的需要。而整個橋梁的承載力,有80%是來扛自己的重量,那麽減少自身的重量就是提高跨越能力的一個非常重要的途徑。所以在大跨度橋梁建設中,關鍵是高強度、高性能的材料。

  

  側挂(7):“爭氣鋼”破解橋梁建造的“卡脖子”難題

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  武漢長江大橋的建設,我們只花了兩年零一個月的時間;南京長江大橋建設,我們就花了九年多的時間,原因來自多個方面。但實際上這裏面最重要的影響因素,還是建橋用的鋼材遇到了困難。橋梁鋼是一種比較特殊的材料,除需要比較高的承載力之外,對材料的塑性、韌性要求都非常高。在新中國成立之前,中國實際上是沒有自己的橋梁鋼的。所以在武漢長江大橋建設的時候,大部分是采用了蘇聯提供的低碳鋼。1956年決定修建南京長江大橋的時候,向蘇聯訂購了大橋所需要的3.2萬噸的這種鋼材,1960年中蘇關系破裂,這個時候蘇聯就拒絕繼續提供大橋剩余的鋼材。爲了解決橋梁鋼的“卡脖子”這麽一個難題,所以我們提出了自力更生、奮發圖強的建橋口號。大橋建設者方秦漢先生與鞍鋼聯合攻關,在煉鋼中通過加入合金元素錳,和優化鋼材的軋制工藝,反複試驗、克服重重困難,到了1963年終于研制成功了我們的16錳橋鋼,被稱爲中國人民的“爭氣鋼”。它的研發成功,不但滿足了南京長江大橋建設的需要,同時還成爲上個世紀70年代、80年代,主要的橋梁用鋼。

  

  側挂(8):中國鋼撐起中國橋

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  到了上世紀的90年代初,我們計劃修建蕪湖長江大橋。由于航道的需要,它的主跨需要達到312米。我們的16錳橋鋼,它的強度和性能已經不能夠滿足要求。當時能夠符合要求的只有國外的材料,我們向外方進行詢價,外方開出了每噸600美元的高價。這個時候方秦漢先生又一次帶領團隊與武鋼進行聯合攻關,通過降硫、降磷、在裏面加铌的這種技術手段,到了1997年大橋開工之前,就成功研制出了滿足要求的14錳铌橋梁鋼,也就是我們現在規程裏面的Q370。Q370研發成功以後,外方的報價馬上降到400美元一噸,實際上和當時的Q370價格已經相當了,但是當時我們的決策者還是堅定地選擇了國産鋼材。由于這一次正確的選擇,不但使蕪湖長江大橋采用了國産鋼材,同時這種鋼材也在全國的其他工程上得到大規模的推廣應用。由于使用規模的增加,價格降低了、質量提高了,從此中國橋梁只用中國鋼。到這個時候,我們就緊盯世界橋梁鋼的先進水平,不斷研發我們的高性能橋梁鋼,目的是爲了滿足橋梁跨度不斷增加的這種需求。到2003年我們就成功研發了Q420的橋梁鋼,首先運用在京滬高鐵的南京大勝關長江大橋;到2014年,我們成功研發了Q500的橋梁鋼,Q500研發成功以後,實際上標志著中國的橋梁鋼形成了一個完備的系列,那麽它的技術指標已經達到了世界的先進水平。這樣我們還沒有停下來,2017年在毛新平院士的主持下,我們開始研究Q690的橋梁鋼,並在武漢江漢七橋上使用。應該說,通過不斷地不懈努力,中國橋梁鋼實現了從被“卡脖子”到奮力追趕、再到技術引領的跨越。

  對建橋而言的話,除了鋼材之外,還有混凝土。我國的混凝土技術在性能、外加劑、泵送能力等方面,到現在也已經達到世界先進水平。我們研究的高性能混凝土,它的抗壓強度達到了200兆帕,實際上這個強度已經和我們在武漢橋建設過程中間用的低碳鋼的抗壓強度相當了。

  另外,建橋材料方面還有高強度鋼絲,是斜拉橋和懸索橋建設過程中間的最關鍵的這麽一種材料。早期我們修建斜拉橋和懸索橋的時候,高強(度)鋼絲幾乎全部依賴進口,強度級別是1600兆帕。經過20年的努力,目前我們的鋼絲,不但實現了完全的國産,它的強度級別也已經達到了2100兆帕。

  

  側挂(9):創新設計不斷突破橋梁建設世界難題

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  另外,我們來看看中國橋梁成就。以往在長江上建造大橋,跨徑並不是很大,但爲什麽我們現在需要建更大跨度的橋梁?目的是爲了在更高水平上,兼顧兩岸交通的需求和航運安全這對矛盾。中國的內河航運非常繁忙,有一組統計數據,2019年長江幹流的貨運量是29.3億噸,同期美國密西西比河的貨運量只有8.65億噸,長江是其3.4倍,同年珠江的航運量也超過了密西西比河。從溝通兩岸的陸地交通來講,長三角、珠三角地區經濟繁榮,過江交通需求量是巨大的。橋梁工程師一直在提高橋梁的跨越能力,但橋梁跨度越大、技術難度越高、造價也就越貴,我們有沒有更好的選擇?實際上我們可以用多個連續的主跨,來覆蓋通航水域,從而減少單孔橋梁的跨度,節約投資。比如我們的常泰長江大橋和鹦鹉洲長江大橋設計的時候,就充分利用了橋位處,長江的W形的河床斷面,在水中水深較淺的區域設置一座橋塔,用兩個大跨,跨越整個長江的通航水域。既可以很好地滿足通航的需求,又減少了橋梁的跨度,相比常規的一跨過江方案,利用三塔方案,橋梁的跨度減少一半、主纜的截面、用量也減小一半,相應的錨碇體量也大約減少了一半,工程造價顯著降低。實際上多塔懸索橋,這種設想在上世紀的30年代,美國建設奧克蘭海灣大橋、80年代日本在建設濑戶大橋的時候都研究提出過,但當時他們都因爲技術上的難題無法解決,不得不采用了兩座常規的

  單主跨懸索橋串聯的方案。那這中間到底有什麽技術難題?一是中塔的剛度與強度的匹配問題。爲此我們開展了大量的研究,提出了中塔剛度設計的理論方法,發現大多數情況下,中塔需要做成鋼塔,同時還要解決大型主塔的吊裝問題。在2007年我們建設泰州長江大橋的時候,不得已進口了3600噸米的塔吊設備;到了2011年,我們在建設鹦鹉洲長江大橋的時候,自主研發了5200噸米的塔吊;到目前塔吊的能力我們已經到了15000噸米,國外最大的塔吊是丹麥的10000噸米塔吊,我們的塔吊也因爲橋梁技術的發展達到了世界的先進水平。

  第二個難題就是,主纜在中塔索鞍上的滑移安全問題,從而研發了分布式的豎向隔板高性能鞍座。

  中國橋梁第二個貢獻是三索面新結構,三索面新結構是爲了適應多功能橋梁的建設,而提出來的一種結構。所謂多功能橋梁就是一橋搭載多種交通功能,將高速鐵路、城際鐵路和地鐵、輕軌、高速公路、市政道路等等,多種交通荷載進行合建,用一座橋解決多種交通功能的需求,從而減少橋梁的絕對數量。把多種交通功能集中在一座橋上面,意味著橋梁承受的荷載更重、橋梁也更寬,由此首創了三索面的斜拉橋結構。就是把橫向的、兩索面的斜拉橋的兩個支點變成橫向的三個支點,從而改變橫向的受力。就像我們兩個人要擡一根細長的木頭,如果擔心這個木頭會折斷的話,自然會中間去多一個人來擡這個木頭。但是三個人擡一個木頭,受力的分配就是個很大問題。對于三索面斜拉橋來講的話,就是要研究空間結構的多種荷載的加載方式和施工的實踐方法。那麽三索面斜拉橋結構提出來以後,首先應用在天興洲長江大橋的建設上,後來大範圍地推廣,爲我國經濟社會的發展和世界橋梁技術的進步都作出了貢獻。

  第三個貢獻是轉體施工,所謂轉體施工,就是利用岸邊的場地和兩岸的這種山勢,在方便的地方來拼裝,而不是一定要在它最終的位置上來拼裝。1999年在建設廣州丫髻沙大橋的時候,這個橋的跨度是360米。爲了實現拱的拼裝,先把兩個半拱在江的兩岸分別拼裝成型,然後第一次豎轉達到橋梁高層的位置;第二次,然後通過平轉,達到橋梁的中線位置,整個轉體的重量到了13600噸。

  中國對世界大跨度拱橋的貢獻還有鋼管混凝土骨架拱橋,就是用外包的鋼管來提高混凝土的承載能力,應該說我國的鋼管混凝土拱橋,在世界上占有重要的地位。包括在建的天峨龍灘大橋,是一個鋼管混凝土勁性骨架的這麽一個拱橋。合江長江大橋、平南三橋都曾經是鋼管混凝土拱橋上的世界冠軍。

  另外中國對世界梁橋的貢獻,主要體現在整體的預制架設。建國初期,我們國家的梁橋架設的能力大概只有80噸,到目前爲止我國高鐵整孔預制的箱梁跨度已經到了40米左右、重量也超過了1000噸,所以它的搬、提、運、架這個裝備是最關鍵的。高鐵建設的初期,我們曾經進口過少量的國外設備,後來就完全立足于自主的研發,研發了多種巨無霸,包括450噸的提梁機、900噸的運梁車、900噸的架橋機,我們這些設備應該是保證了中國高鐵自主的高質量建設。

  第五個貢獻是跨海橋建設上面。我國的海岸線有3.2萬公裏,江河的入海口和沿海的島嶼衆多。實際上我們國家到了這個世紀才開始規劃、設計、建設真正的跨海橋。要建設跨海橋,有三個方面的技術挑戰。第一個挑戰就是這個橋非常長;第二個挑戰就是氣象複雜,風浪大、而且比較頻繁,一年的有效作業時間,大概只有180天左右。第三個挑戰就是海洋有腐蝕環境,橋梁的耐久性問題更加突出。常規的,在內陸的江河湖泊上建橋的這種現場施工作業的方式,實際上都是不合適的。橋梁必須整體的預制、整孔的架設。在上海東海大橋建設中,因爲這個橋全長是32公裏,那麽梁重是2100噸,當時就是以海上的一個小島,叫做沈家灣這麽一個島爲基地,進行梁體的預制。最後用專用的,運架梁起重船小天鵝號,進行整體的運輸和架設

  跨海大橋的建設,研究符合這個架梁的安全和精度要求的裝備是最關鍵的。一般看到的這種浮吊都是一個起重臂伸出舷外的這種起吊方式,但是“天一號”和“小天鵝號”,這兩艘專用起重船都是采用了中心起吊的方式,爲什麽?主要是出于適用範圍和作業效率兩方面的考慮。采用中心起吊的方式,起重2500噸的時候,最少的吃水深度只有3.5米,中國的東南沿海,除了有深水的地方之外,還有兩岸的這種淺水的灘塗,那麽采用這種淺吃水的中心起吊方式,它的適用範圍更廣。第二個就從作業效率考慮。我們的起重船必須要在風浪條件下進行架梁作業,要保證在架梁過程中間它的安全。在相同的波浪條件下,由于舷外的這種起重臂,它會放大波浪的作用,所以說它比中心起吊方式,吊點的運動位移和運動速度都要大4倍,那麽這樣對安全和精度都是有影響的。

  今天,中國橋梁無論是跨越能力、建橋技術、建橋材料、建設裝備,各個方面都已經達到了世界一流的水准,在跨海橋、高速鐵路橋梁、跨越繁忙水域大跨度橋梁方面,應該爲世界橋梁技術的發展作出了中國貢獻。

  

  【小片(四)】:

  (配音)如今,我國橋梁建設逐步從“中國制造”走向“中國創造”,實現著由橋梁産品到橋梁建造、從設計到咨詢“走出去”的技術提升。在國際橋梁建設市場上,中國造的橋梁已經接近了全球市場的一半左右份額。

  2013年9月,美国旧金山 - 奥克兰海湾大桥正式通车,这是世界同类钢结构桥梁中技术难度最高、跨度最大的悬索钢桥;2014年3月,马来西亚槟城第二大桥举行通车典礼,标志着东南亚地区最长跨海大桥正式通车;2014年12月,横跨多瑙河的泽蒙-博尔察大桥建成通车,这是中国企业在欧洲承建的首个大桥工程,已成为一道横跨多瑙河的风景。“中国造”桥梁跨越天堑、连通世界,正在成为一张响亮的“中国名片”。而自主创新正是中国桥梁工程技术持续发展的根本动力。

  未來將建設怎樣的橋梁?橋梁建造的技術還有哪些突破點?如何站在使用者的角度,讓我們的橋變得更好?《中國經濟大講堂》精彩繼續。

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  中國橋梁一直在著力提高橋梁的跨越能力和適應更多的通行功能帶來的技術挑戰。到了今天,我們實際上已經有能力建造絕大多數的、滿足這些基本需求的橋梁,未來我們該怎麽辦?

  

  側挂(10):打造新結構,應用新材料,大幅提升建設能力

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  我個人的看法,未來我們應該創造更多高效的橋梁結構,減少資源的消耗。第一個方面,高效的橋梁結構。我們能不能夠做成一個梁拱的組合體系?通過拱的協同,減少大跨度預應力連續梁的長期變形;第二個我們能不能把斜拉橋和懸索橋做成一個協同體系?用斜拉體系來彌補大跨度懸索橋,它的剛度問題。另外在材料方式裏面,這些年做了很多的鋼和混凝土的這種組合結構;同時我們也在嘗試利用碳纖維複合材料,因爲它的強度更高、重量更輕。那麽除了我們這些傳統方式之外,我們還有沒有其他途徑?實際上,我們在常泰長江大橋的建設過程中間,嘗試了利用新材料的特殊性能來創造新的結構體系。我們傳統的建築材料,不管鋼也好、混凝土也好,它都會熱脹冷縮,而碳纖維本身基本上是沒有熱脹冷縮的,即使用樹脂把它複合成一個結構材料以後,它的線膨脹系數,大概也只有鋼材的二十分之一。如果能夠利用碳纖維這一種性能的話,重構我們傳統的結構的傳力路徑的話,就可以創造出更加高效的這麽一個新結構。這就是我們首創的一種體系叫做“溫度自適應塔梁約束體系”,具體來講,我們用碳纖維複合材料做這麽一個拉杆,用它來連接主塔和主梁的跨中。這個跨中也是我們溫度變性的一個波動點,既實現了塔和梁這種約束的結構的力的傳力路徑,同時四季氣溫變化過程中間,那麽結構的溫度變形,它又能夠自然地釋放。這種溫度自適應塔梁約束體系,傳力是非常簡單、非常高效。我們常泰橋是1176米跨度,這麽一個斜拉橋,這個結構在我們的荷載作用下面,它主要的效應大概只相當于900米一個斜拉橋,這麽一個水平。如果這種體系用在超大跨度的斜拉橋上面,在我們現有的技術條件下面,可以實現1500米這麽一個級別的斜拉橋的建設。

  

  側挂(11):不僅“能”,還要“好”,追求力與美的統一

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  第二個就是提升橋梁品質。必須要更加關注使用者的感受,以使用者使用的便捷爲目標。那麽這個使用者,包括我們的過橋的駕駛人員,也包括行人,橋上有可能出現交通事故,我們的救援,也包括我們橋梁維修養護的,維修人員。總的一句話,要站在使用者的角度,讓我們的橋從“能”要變得更“好”。橋梁還要造型優美,我們橋梁除了交通屬性之外,還應該有景觀功能。但是橋的美,不應該是設計的這麽一個補充,更不應該是結構完成了以後,這麽一種裝飾,應該統籌結構與環境,做到力和美的統一。同時橋梁的美,要體現它是自然的、是獨創的。

  

  側挂(12):智能建造更高效、更安全

  

  【演讲嘉宾】秦順全:

  第三個方面就是橋梁的智能建造。提高建造過程的智能化水平,減少對人的依賴,達到安全建造的目的。由于橋梁所處的橋址、環境和功能要求的多樣性,要實現真正的智能建造,需要包括橋梁基本單元標准化在內的,一系列的技術突破,那麽這是一個很長的過程。在國內已經很多工廠,大家都在做探索,我們也在嘗試。在常泰長江大橋的建設中,我們研發了水下智能取土機器人和控制射噴取土設備,代替人工進行作業。水下智能取土設備具有自主獲取水下地形、自動感知土與結構的功能,哪個地方是土?哪個地方是沈井結構?實現定點取土。更爲重要的是,它能夠主動反饋作業的效果。這種設備,它不會受水深的限制。60年前在南京大橋的建設過程中間,工人們需要冒著生命危險下潛到70米水深進行作業。今天在常泰長江大橋的建設中,僅用了一年的時間,就完成了世界上最大尺度沈井的下沈施工工作,而且效率更高、更安全。

  回想70年前,1956年的5月31日,毛主席暢遊長江,在水上近距離視察了正在建設中的大橋,回到東湖賓館以後就寫下了“一橋飛架南北,天塹變通途”的著名詩句。今天長江上已經建成的橋梁超過了160座,根據國家發展和改革委員會印發的《長江幹線過江通道布局規劃》,2035年我們需要建成240座左右的過江通道。

  未來依托“一帶一路”,交通強國等國家戰略,我們要建更多的綠色橋、高效橋和智慧橋梁,我的演講完畢,謝謝大家!