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校友高宗余院士:惟愿山河无阻隔 大道通衢向未来

匠心谱桥曲,妙手绘飞虹。

为国筑桥,踏平坎坷,

创造一个个世界桥梁纪录;

超越自我,征服江河,

书写一段段“大国速度”传奇。

跨度彰显难度,磨砺中奋起;

只为高铁驰骋,创新中前行。

惟愿山河贯通,

中国梦与世界梦相融,天堑处处变通途。



从胸怀“大桥梦”的大学毕业生,到中国桥梁设计界的领路人,他推动中国桥梁全产业链共同发展,实现三塔悬索桥结构的“不可行”到“可行”的转变,完成了我国公铁斜拉桥由百米级向千米级的跨越,加速了中国海洋桥梁一次次在建桥“禁区”的突破……三十余年来,高宗余不畏严寒酷暑,不惧山高路远,一串串足迹在中国乃至世界地图上星罗棋布,丈量着中国桥梁从“建成学会”到“领先世界”的路途有多远、有多难。
造福人类、惠及百年。这既是高宗余老师方秦汉院士的生前梦想,也是高宗余校友甘愿为之奉献一生的报国雄志,更是他身旁千千万万中国桥梁工程师奋斗的伟大目标。
瞧,桥!
俯瞰中国大地,座座长虹凌空飞跃,条条巨龙逶迤向前,串联起祖国大好河山,编织着百姓幸福生活。
那位曾经在南京长江大桥下仰望惊叹的少年,如今已是中国标志性大桥的造就者,走在世界桥梁工程领域的最前沿,在不断追逐“大桥梦”的路上,一路生花……

(一)小小少年郎,立志建大桥

天堑变通途,是中华民族一直以来的梦想。
1964年,在长江下游三角洲交汇处,南京市鼓楼区霞光和浦口区桥北之间,由我国自主设计和建造的第一座特大型公铁两用桥梁——南京长江大桥,正在如火如荼地建设中。
这一年初,在距南京长江大桥工程指挥部不远的一处农民家庭里,高宗余出生了。
小时候,家里穷,玩具少,但他善于观察,总是会比同龄人发现更多“好玩的”事情。
例如,给他一堆石头和木棍,他就能拼出各种小房子。遇到沙坑,他沾点水,戳个洞,捏一捏,一座“拱桥”就建好了。
那时候,高宗余去舅舅家,需要在长江乘坐一段轮船,再转乘公共汽车经过长江大桥。
每当过江时,父亲总会把高宗余高高举起,让他坐在自己的肩膀上,共同眺望那不远处、即便夜间也灯火通明的建桥工地,“儿子,瞧!那就是长江大桥!咱们中国人自个儿建的!”
之后的四年里,随着大桥一点点建成,高宗余也一天天长高。
1968年9月25日,年仅四岁的高宗余,亲眼目睹了100多辆重型坦克如何浩浩荡荡的驶过大桥,他感到了前所未有的震撼。
9月30日,汽笛声响,一列7节车厢的火车从大桥上平稳驶过,南京长江大桥铁路桥正式通车。
江边满是高声欢呼庆贺的人们,高宗余和他的父母也在其中。
当列车从紫金山脚下越江而来,铿锵的轰鸣声由远而近、越来越响,高宗余似乎感到有一股强大且朦胧的力量。在他心底,一颗小小的种子已悄然埋下。
之后三个月里,每天数千人,有市民、有工人、有学生,汇聚工地,主动参加义务劳动。
这段时间,高宗余经常坐在家门口的门槛上,一边玩着小石头,一边数人来人往。只见人头攒动,到处洋溢着大桥即将建成的兴奋和期待。
12月29日,晨曦徐徐拉开帷幕,阳光把桥头堡的红色旗帜照得金黄金黄。
微风乍起,细浪跳跃,搅起满江碎金。
和往常一样,坐在门槛上玩石头的高宗余,突然被赶来的父亲一把抱住,右手被母亲紧紧拉着,匆匆向江边奔去……
人可真多啊!
沿途到处披红挂彩,旌旗蔽空,欢呼声、喇叭声、锣鼓声、震撼大地,响彻云霄。
大桥越来越近,人越来越多,当不少同龄小伙伴都往父母背后躲避时,高宗余却几番挣脱父亲的手,尝试在人群中见缝插针地挤向离桥最近处,甚至连小鞋子被挤掉,也不自知……
夜幕降临,华灯初上,南京长江大桥就像是天上的银河落到了钟山两旁。
第二天傍晚,务农回到家的父亲进门第一件事,就是从挎包里小心翼翼地拿出一张平整的《人民日报》,带着高宗余手把手指着报纸上的新闻,一字一句地朗读起来:“毛主席无产阶级革命路线的又一次伟大胜利,我国工人阶级创造世界桥梁史上伟大奇迹,南京长江大桥提前全面通车……”
在接下来的岁月里,这座桥仿佛融进了高宗余的日常生活。在年画、月历、钱币、粮票、邮票、橡皮、糖纸,明信片、脸盆、旅客列车时刻表,甚至照相馆的布景,身边弟弟妹妹们的名字里……处处蕴藏着大桥的痕迹。家里墙壁上,一幅红色公交车穿行大桥的挂画,哪怕旧到褪色发黄,父母也舍不得换下来。
进入小学三年级,开学的第一天,高宗余领到了崭新的语文课本。他发现正文前的图片页第一页是《我爱北京天安门》,第二页就是《南京长江大桥》。
“清晨,我来到南京长江大桥。今天的天气格外好,万里碧空飘着朵朵白云。大桥在明媚的阳光下,显得十分壮丽。”
“波浪滚滚的江水中,9个巨大的桥墩稳稳地托住桥身。”
……
读着读着,高宗余对大桥通车时的儿时记忆,如大坝开闸,奔涌而出。
多年前,曾经那股力量,仿佛又回来了,直击高宗余心底。只是,这一次,这股力量不再朦胧,只有强大。
终于等到放学,高宗余立即拽起书包,来不及和小伙伴打招呼,马不停蹄地奔向大桥。
走到桥前,他放慢急促的脚步。一边回忆着课本中的内容,一边抬头观摩着工农兵塑像、桥头堡、一面面五星红旗和一对对玉兰花灯柱……
走到桥正中间,高宗余手扶栏杆,极目远望——“江上的轮船像一叶叶扁舟,随着波浪时起时伏,侧耳倾听,一列列火车鸣着汽笛,从脚下呼啸而过。”
是啊!滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄。古往今来,多少立志统—中华的英雄,在长江天堑面前都会兴叹:“何日能够一桥飞架南北,天堑变通途?”
此时的高宗余,似乎理解了,为何父母对长江大桥是如此钟情和热爱,为何一座长江大桥在人们心中是如此的圣神和伟大,为何这座长江大桥会成为一个城市乃至整个国家的精神象征和历史丰碑……
迎着江风,历史记忆,不知觉间,与大江并流,与大桥并立。
高宗余轻轻闭上眼,默默背诵起,“滔滔的江水浩浩荡荡,奔向大海。自古称作天堑的长江,被我们征服了。一桥飞架南北,天堑变通途。”
对于高宗余,心中有了力量,学习不再是一件需要被大人“监督”的事。初中升高中时,高宗余轻松考上了南京市重点中学瓜埠中学。
按学校规定,夏天,每天6点50分到校;冬天,7点10分进校。高宗余家离瓜埠中学有3公里。因此,高宗余常常天不亮就起床,步行半小时赶到学校。
瓜埠中学以严谨严厉的校风被当地人所称道。有一位严厉的老师给班上的学生规定考试成绩“指标”,学生各科考试成绩必须达到“指标“以上,否则就会“挨板子”,高宗余也因此挨过一次板子。
高宗余从小酷爱读书,尤其是与桥相关的书。
若从报纸上看到与桥相关的新闻,他会小心剪下来,贴在专门收藏的笔记本里。若在书店看到与桥相关的书籍,哪怕是专业性很强的教材,他也会留个心眼记下书名。宁愿少吃饭,也要存下钱,一旦存够了,他就立即去把那本书买下来。哪怕当下看不懂,他也坚定地认为,总有一天自己会用得上。虽然家中贫寒,但高宗余的父母只要看到相关书籍或有相关内容的报刊,也会毫不犹豫买下来给他。
作为农村孩子,高宗余具备申请学校助学金条件。因为自尊心强,他一直不愿开口,在校午餐经常是自带的馒头就着白开水。
班主任老师发现了这件事,主动为高宗余申请了助学金。那时,助学金每学期只有1.5元,但已经足够高宗余一个月的午餐费用,偶尔还能吃到一点点肉。
1981年,全国恢复高考第三年。
高宗余身边不少家境困难的同学都计划高考结束就出去打工挣钱。当有同学问他毕业后的选择,高宗余沉默了。
虽然心里那股力量,不断对他说,“上大学!上大学!”
但当他回到家,看到父母头上越来越多的白发,越来越弯的身躯,高宗余实为不忍,第一次主动向父亲提出,“高考结束后,想出去打工。”
刚准备前往田里干活的父亲,突然停下脚步,目不转睛地看着高宗余,一字一句地问道,“有信心考上大学么?”
“有……”高宗余埋下头,低声回应。
“大声点!有没有?”父亲的说话音调瞬间高了几分。
“有!”高宗余抬起头,注视着父亲那双布满血丝的眼睛。
“那你就安心考试!别瞎操心!钱的事,我们有办法。”说完,父亲头也不回地朝田里走去。
得到了父亲的支持和鼓励,高宗余收拾好心绪,开始一心备考。
填报志愿时,熟知中国桥梁发展历程的高宗余清楚知道,若论国内桥梁工程学科的“黄埔军校”,那必是西南交通大学。
那时期,一大批名扬海内外的桥梁界泰斗,尤其是,被誉为“中国桥梁之父”,曾四度出任西南交通大学校长的茅以升;中国工程院院士、武汉长江大桥的总工程师,曾参与南京长江大桥建造的汪菊潜;中国科学院外籍院士,曾获美国总统里根在白宫颁发的国家科学奖章的林同炎……均毕业于西南交通大学。
班主任老师也赞同。高宗余在志愿书上,毅然写下了“西南交通大学”与“铁道桥梁专业”。
那时,西南交通大学的主校区,在四川峨眉山脚下的峨眉县。
离家前一天晚上,母亲将他的路费缝在贴身的短裤里。
第二天一早,父亲默默将他送到了南京火车站。那时从南京到峨眉,行程要40多个小时。虽然大学生回家可以享受半价学生票,但在农家子弟看来这半价车票也不便宜,大学4年他只回家了3次。那时,他每个月有17.5元的助学金,后来还拿过60元奖学金,靠着学校的助学金和奖学金,高宗余度过了四年的大学生活。
大学期间,高宗余是个精力充沛的小伙。平时在宿舍上晚自习,或者到图书馆看书看杂志,周末和同学一起爬爬峨眉山,每周还要和室友一起,拎着小马扎去看学校的露天电影。
课余生活的丰富多彩,并不影响高宗余在学业上的稳定输出。
对高宗余来说,在校期间最重要的一件事是学习编程。
以前的计算机编程,就是在卡片或纸带上“打孔”,然后计算机识别运算。从高宗余那届开始,学校开设了计算机高级语言课程,学习FORTRAN语言。
改革开放以前,桥梁设计师做设计,需要用计算尺手算。在设计南京长江大桥时,进行3次超静定结构求解,每算一遍都需要两三个月时间。中国国土面积、地理环境差别很大,结构越来越复杂,想要造出跨度更大的桥,仅靠手算是不行的。
尽管“编程”在那时是新鲜事物,但高宗余就已强烈预感到,“这绝对是个好工具”。
大三时有一次课程设计作业,大部分同学因为缺少实践经验,仅仅依靠书本上的理论知识,设计作品中难免存在一些纰漏之处。高宗余没有照搬书本知识,而是从另一个角度切入,结果课程设计完成得非常漂亮,得到了老师的大力认可。
高宗余善于思考,暑期到桥梁建设工地、桥梁厂实习时,他总是在现场认真观察。虽然提问不多,但他的问题总能切中要害,让人印象深刻。
临近毕业,高宗余急于在实践中锻炼自己,便放弃了保研的机会,
1985年初夏,嫩枝舒展,雏燕扎翅。
年仅21岁的高宗余,背上装满梦想的行囊,踏上一路追梦的列车,来到了武汉。
当列车穿过武汉长江大桥,他打开窗户,迎着江风,俯仰天地,深吸了一口气,“这就是毛主席曾经走过的大桥啊!”
那时的高宗余未曾想到,他的命运会与桥如此紧密的绑在一起。自己设计的大桥,会与百年巨匠詹天佑、茅以升的杰作一起横跨长江,遥相辉映。
更未曾想到,正是这一座座云端“天桥”,不仅连接着一个个城市的过去和未来,也串联起高宗余的童年、少年、青年,乃至整个人生……

(二)小荷露尖角 大桥展雄姿

“如果你想翱翔蓝天,就要跟雄鹰一起飞翔;如果你想驰骋大地,必须与骏马一起奔驰。” 这是在中铁大桥院内流传最广泛的一句谚语。
在靠近武汉长江大桥之处,有一片约234亩的区域。
这里曾是武汉长江大桥建设者们的驻地大本营,是中国现代桥梁的发源地,汇聚着新中国成立以来我国“最会建桥的人”。
这片区域叫“建桥新村”,高宗余曾经的宿舍就在这里。
在这里,让他最感欣慰的是,自己能尽情与高飞的雄鹰,以及驰骋的骏马们,一起遨游在桥梁的世界里。
刚入职,高宗余被安排进铁道部大桥工程局(现中铁大桥局集团)技术处,主要负责编制计算机桥梁结构分析软件。
尽管最初的桥梁设计软件产品,大多仅是把力学公式和逻辑路径转化成计算机语言。表面看起来,并没有太多理论创新,但它所带来的成果却是“乘法效益”,能够发挥出超出原来很多倍的效力。
从事桥梁软件研发,前提是必须同时拥有“工程师”与“程序员”两个身份。既要有扎实的土木、桥梁工程等学科理论基础,还要有深厚的力学和数学功底,更要熟悉计算机高级语言,具备对计算机硬件发展趋势的前瞻性和预判性。
上个世纪,一个大型桥梁软件的研发和维护,往往需要上百人投入。而桥梁设计,本是一个小众专业,相关桥梁设计软件的受众面更小。
从市场经济出发,一般企业不可能会为一点“小需求”消耗“大成本”。但从服务国家战略出发,由于公铁两用桥涉及的设计规范标准较多,结构复杂,必须通过计算机辅助计算。甚至可以说,对于大型桥梁,特别是公铁桥梁,没有软件就建不好桥。
但购买国外软件,不仅价格昂贵,使用过程中也会存在许多不可控的问题。
怎么办?
在中国当代桥梁界,有着一个特有的行业传统。这个传统从建造武汉长江大桥和南京长江大桥起,赓续至今,即是——“独立自主,自力更生”。
早在上世纪60年代,为研究如何用计算机做桥梁设计,从最早“打孔”运算,到后来高级编程语言,铁道部大桥工程局勘测设计院长期与中科院计算所保持着合作,到高宗余加入时,已有几十年探索经验。
80年代中后期,正值国家改革开放、经济高速发展阶段,国家交通基础设施建设需求旺盛。新技术,新领域也不断涌现,计算机技术是其中之一。
1987年,高宗余调入铁道部大桥工程局勘测设计院(现中铁大桥院),迎来了他工作后的第一个主要任务——牵头研制国产桥梁设计软件。
这份工作当时在其他同事看来非常枯燥。但对于善于逻辑思考的高宗余来说,却乐得其中。
编程对于代码准确性要求极高,一个符号都不能错。例如,分号不能打成冒号,逗号不能打成点号,否则就会导致“bug”(计算机故障)。
有时候,高宗余遇到怎样都“算不通”的情况下,便会对前期工作进行错误排查。通常一查,就是两天。但到最后往往发现,其实错误仅是一个符号或者一个字母。
“编程进行不下去了,可以往前排查错误,改过来就好了。但万一是大桥呢?”时任技术处老前辈特意提点。
高宗余顿时背后一阵冷汗。
做工程建设,不同于做作业。有些错误可以改,但有些错误一旦形成,会造成无法挽回的巨大损失。尤其是生命!
之后,高宗余硬是把自己逼成了一位“不允许丝毫错误”的“强迫症患者”。无论是编程还是设计画图,每到下结论前,必会反复推演,确保每个步骤和计算百分百精准。
那个年代,计算机是个“稀罕物”,整个单位仅有8台。工作日期间,同事们都得排队抢着使用。高宗余只能选择周末去机房工作,甚至和女朋友约会,他也选择在机房。自己对着电脑心无旁骛的敲着键盘,把女朋友“晾”在一边读书。
80年代末,正值我国桥梁建设蓬勃发展之初,大跨度、新桥型被提到了议事日程。
由于经济建设的需要,各项工程设计、施工周期都必须缩短时间,这意味着设计手段和施工手段都必须要有飞跃式创新发展,才能满足新形势新要求。
就在此时,武汉长江二桥被提上建设日程。
1990年,高宗余参与到武汉长江二桥设计项目中,这座桥由此成为他人生里设计的第一座长江大桥。
武汉长江二桥,作为当时亚洲第一跨度混凝土斜拉桥,也是长江上第一座斜拉桥,设计跨度为400米,距上游武汉长江大桥6.8千米。
在这期间,高宗余必须一边编软件、一边做计算,一边做桥梁设计。
哪知道,“三管齐下”,反而为高宗余打开了一扇新大门,让他有了更为超前的理论创新方向和紧密联系实际的实战途径。
每当遇到难以解决的瓶颈,高宗余都会从武汉长江二桥桥址骑车到武汉长江大桥上看一看,吹吹风,想象一下50年代的建桥前辈们是如何攻坚克难……
这段日子里,高宗余的女朋友也成为了他的专属“后勤部长”,白天悄悄潜去他宿舍帮他洗衣服,深夜时给仍在办公室加班的他送上一碗排骨汤。
历经近200多个日夜,高宗余终于成功研发出在国际上处于领先水平的“斜拉结构软件系统”。武汉长江二桥的所有指标,均能通过这套系统编程求解。这套系统是业内专家公认的一个巨大飞跃。
即便时隔20多年,这套“斜拉结构软件系统”,仍被广泛使用,并随着需求变化,各种功能像“滚雪球”一样不断增加和迭代。比如,以前只能计算结构单一的桥梁,现在可以计算结构更为复杂的桥;以前做化简计算,现在可以做详细计算;以前只能做静力,现在可以做动力。
1991年5月,武汉长江二桥顺利开工。陪高宗余在机房加班的女朋友,也自然而然成为了他的妻子。
这一年,高宗余27岁。
随着国家经济发展速度加快,交通基础设施建设步伐也随之加快,大家意识到国内桥梁行业急需一个能够连接且打通“设计”和“施工”中间环节的机构,这个机构在设计单位完成主体结构设计图和指导性施工组织设计后,跟进并完成实施性的施工组织、大型临时结构、施工工艺设计以及材料、装备、人员等要素计划。
2003年5月12日,中铁大桥局施工设计事业部(现中铁大桥局设计分公司)成立。
39岁的高宗余,被委以重任,担任施工设计事业部首任部长,掌管整个部门所有工作。
中铁大桥局总工程师毛伟琦时任施工设计事业部设计一室主任;中铁大桥局副总工程师李军堂任施工设计事业部首任总工程师。
让毛伟琦印象最为深刻的事情是,在部门招聘考试中,高宗余亲自出题,“考题看似简单,但特别考验基本功,没有深厚实践经验,且不懂活学活用的话,是很难答对的。”
经过层层选拔,以高宗余为首的施工设计事业部共18人相聚在了一起。
这18人来自五湖四海,从事过不同项目,有着不同的工作方式和做事理念。
高宗余不苟言笑,但为了融洽团队,他专门买了几本《笑话大王》。每到团建之前,他就抓紧时间背几篇,到聚会时“故意”讲给大伙听。
虽然每一次都是高宗余先把自己“逗笑”,大伙反而愈发觉得这位新部长的亲切可爱。
这18个人,虽都有一定工作经验,但到了新部门新岗位,接受新任务,也难免面临许多新挑战。
这时候,高宗余就会主动站出来,把自己架在“火最旺”的位置上,和大家并肩作战,一起完成任务。
部门成立不久,就遇到了一个非常棘手的问题——某座重要大桥在架设过程中,因为受限于当时测量仪器不够精密,导致大桥快合龙时,轴线误差超过了施工规范限制值。由于大桥落成典礼日期已定,留给施工单位解决问题的时间不多了。
时间紧任务重,高宗余和大家一起群策群力,查阅各类资料,反复推演方案,采用小角度转体的方法,如同推磨一样,最终使得大桥实现了精准合龙,轴线位置满足要求!
这件事也让所有人见证了施工设计事业部存在的价值和必要性。
2004年,高宗余调任中铁大桥院总工程师。尽管高宗余在施工设计事业部的时间不长,但后面每一个接班的部长在上任不久后都会不禁感慨,“高总为部门发展打下了扎实的基础。”

(三)追逐“大桥梦” 从长江黄河走向深海大洋

任何人的成功都不是偶然的。 
从北国边陲到南国海域,从大漠戈壁到雪域高原,顶风雨、冒酷暑、踏泥泞,一路走、一路看,一路思考,不断分析、不断破题,不段解题……工作三十余年,在追逐“大桥梦”路上,从“有没有”到“好不好”,乃至好到什么程度,高宗余始终步履不停。
位于福州市的青州闽江大桥,被公认为高宗余在桥梁界的成名作。
这座大桥主跨达605米,在当时全球结合梁斜拉桥中位居第一。作为项目负责人,高宗余面临的难题可不止“大跨度”一个。
闽江大桥由香港一家公司和大桥所在地政府合资建设,由合资公司负责管理,大桥主梁采用钢梁和钢筋混凝土桥面板组合结构。混凝土有收缩徐变特性,随着时间的增长混凝土会缩短,而缩短后的压力便会转移到与它组合的钢材上去。
这种压力重新分配的过程如何?力度多大?
针对这种精确分析的计算难度极大,当时国内没有软件可以进行细致地分析,高宗余带领团队用一年时间设计出一款新的计算软件内核。
1998年,合资方请来外国专家来评价技术指标, 高宗余自信的对合资方说,“我们采用的是自己开发的软件。可以对结构非线性、混凝土收缩徐变引起的内力重分配进行精确的时程分析。”
最后事实证明,高宗余团队的计算是正确的,他们自主开发的软件是过硬的,横亘在工程开工之前的一大难题迎刃而解。由此获得的高精度计算为该桥节省钢材20%,节省资金3000多万元。
除了组合桥梁的计算分析难题外,这座桥在设计理念上也有着许多突破。
当时在国内,这种桥梁的斜拉索在主梁上的锚固通常位于桥面之下,这一位置不仅容易导致锈水,腐蚀等问题,也不方便后期检修。
在思考了可行性后,高宗余大胆提出,把斜拉索锚固放到桥面以上,既容易检查又容易施工。
虽从表面上看,只是“简单”的位置挪移,实际背后却涉及极为复杂的结构研究与计算,同时对相关材料的要求也有所提高。然而,正是得益于该理念的改变,不仅使今后同类型桥梁的施工进度大幅度加快,更为工程后期检修和维护节省了大量时间与金钱。
高宗余,也由此成为了国内第一个提出这个构想并成功将其实现的人。
如今,当出差路过这座桥时,高宗余总要去看看桥的状况。看到大桥稳固地屹立在闽江之上,他有说不出的欣慰,“一座桥从设计到建成十几年,在我心里,它们都像是我的孩子。”
多年以后,很多人都说,青州闽江大桥是以高宗余为首的中国新一代桥梁技术骨干的事业起点。
从这个起点再次出发,他在此后的二十余年中,创造了越来越多看似不可能的纪录。
在武汉,橘红色的鹦鹉洲长江大桥,已成为一张城市名片和“网红打卡地”。
鹦鹉洲长江大桥和普通的悬索桥不一样,它有三座塔。这种多塔悬索桥,早在100多年前就有人提出概念,但建成的都是几十米和一百多米中小跨度的,大跨度的悬索桥一直无法实现。
直到21世纪初,这个持续了百年的概念,终于被高宗余团队变成现实。
过去的大跨悬索桥,均为两座塔。结构对称,两座塔的受力明确。在两座塔中间再加一座塔,刚度不好确定,高了,主缆会滑移,不行、低了,桥梁变形过大,也不行。因此,如何设计大跨悬索桥一直是世界性难题。
高宗余带领团队大胆探索,精细求证,提出中塔刚度合理取值设计方法,研发分布式隔板主缆鞍座,成功解决了这个难题。2012年,2013年,2014年,世界上第一批大跨度三塔两跨悬索桥泰州长江大桥、马鞍山长江大桥、鹦鹉洲长江大桥相继通车,随后,我国又建成温州瓯江北口大桥,桥梁界震惊了。英国结构工程师学会评价这项技术将悬索桥前沿技术推进到一个崭新高度。
随着中国高铁的迅猛发展,高宗余又将精力投放到高铁大跨度桥梁上。从天兴洲长江大桥504米的跨度到沪苏通长江大桥1092米的跨度,支撑“中国高铁”越来越快的速度里,也蕴含着高宗余团队功不可没的“大桥力量”。
虽然自己是计算机高手,但高宗余却不喜欢过度依赖计算机。
设计郑州黄河公铁大桥时,为提高经济性,高宗余提出倒梯形界面设计构思。
大家心里都没底,一般人会在计算机上先算算再看可行性,但高宗余只用笔在纸上画了个草图,手算分析了主要受力和变形,就敲定了倒梯形设计方案。
看似不经意的一个草图,背后却是高宗余多年的技术积累。他经常说,“对结构和力学要有基本概念,不能什么都靠计算机。”
除了计算机和设计画图,高宗余还经常说,设计好桥梁要“上知天文、下知地理”。
比如,桥梁工程一般要求100年不能被洪水淹没,早先年,如果当地没有100年的水位记录,他就去看岸边岩石上的水印子、花草树木中存在的蛛丝马迹,从中推理,就如同侦探一样。
越过长江黄河,高宗余又把目光望向了大海。
上世纪90年代末,我国东南沿海地区开始筹建多座跨海大桥。杭州湾跨海大桥、上海东海大桥等几乎在同一时间段进入研究和设计阶段。
2001年,高宗余参与到东海大桥设计工作中。
那时候,国内在跨海大桥建设经验方面,基本一片空白。特别是机械设备,存在着极大的能力不足。同时,对于施工建设者,还面临着风大浪高流急,海上施工作业时间短等困扰。
高宗余所在团队一致确定对策为:大跨度、工厂预制、整体吊装。并创新研发了“外海超长桥梁工程关键技术”和“海上长桥整孔箱梁运架技术及装备”等跨海大桥关键技术,这两项技术分别获得国家科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。这些技术有效解决了我国跨海大桥设计和施工中的一系列关键难题,极大提升了我国跨海桥梁建造的技术水平。后来,还被广泛应用到舟山群岛连岛工程、沪崇苏越江通道、青岛胶州湾大桥等跨海大桥运用的建设中。
为确保东海大桥的百年寿命,高宗余开始从钢结构入手研究,对海面以上的钢结构,涂装采用当时最好的氟碳漆,氟碳漆的性能最稳定;对海面以下的钢结构,则采用‘牺牲阳极,保护阴极’的办法。在海水中,钢管桩是阳极,和海水形成电化学作用产生腐蚀。若把性能更活泼的锌块焊在钢管桩上,让锌块和管桩形成电位差,锌块转变为阳极,而钢管桩转化为阴极,锌块就慢慢在海水里先腐蚀掉了,而钢管桩得以完好保存。经高宗余测算,海水腐蚀掉这些锌块的时间是35年。也就是说,100年里只要换2次锌块,东海大桥钢管桩百年高寿的目标就可实现,从而有效解决了桥址水域海水对钢材腐蚀性问题。
在福建平潭跨海大桥的设计中,高宗余又成了“气象专家”。
福建平潭海峡大桥的设计难度又和东海大桥不同,这里水更深、风更大,浪更高、自然条件更恶劣,而且这一段正好是一个风口,每年有4次台风,7级以上的风就有200天,有311天的风力在6级以上,浪高可达10米,有效施工时间有限,工期紧张。
如何和时间赛跑?
高宗余建立了外海和桥址区的风力、波浪等气象要素之间的对应关系,通过外海天气预报来预判桥位处的风浪的情况,决定施工作业“窗口期”。同时,首次将“海洋水动力响应”概念引入到跨海桥梁工程设计。
但对高宗余来说,“这点风浪”还算不上什么,更大的挑战其实正在海底等着他。
这里水深近50米,海底是纯的花岗岩,坚硬度太大,桩根本打不进去。
于是,高宗余决定改用钻头,打不进去就钻进去,采用大直径的钻孔桩。考虑到这里海流的波浪力和涌浪力太大,所以他确定钻孔桩的直径为4.9米,并深入岩层20米左右,然后在海底进行灌装。其中,最长的一根桩长达85米,完成这样一根钻孔桩需3个月以上。
钻孔桩采用的是钢筋混凝土实心桩。打桩时,先下一个直径4.9米的钢管护套站在海床的岩石上,然后将一个几十吨的钻头从护套中伸下去打钻,钻孔完成后,先下放巨大的钢筋笼,再向钢护套内灌注混凝土。最大的一个桥墩下面有18根这样的巨型钻孔桩,这18根钻孔桩再由一个潜在海平面下的承台“握住”,承台长度90米,厚10米,浇筑承台所用的混凝土达上万立方米。它的作用,就像用手攥住18根筷子一样,使18根桩紧密团结在一起,承载能力大大增强。承台建成后,就可以在上面建桥墩了。
高宗余团队所负责设计的11公里内共有169个桥墩,其中有3个大跨度航道桥,6个桥塔,大型桥墩12个。
不止国内海洋。
2015年,中国援建的马尔代夫中马友谊大桥开工建设,这座桥从马尔代夫马累岛的东南角,跨越一个宽约1.4公里的海峡,在机场岛南段登陆,将寸土寸金的马累岛和机场岛连接了起来,意义十分重大。
作为印度洋上的第一座跨海大桥,同时也是首座在珊瑚礁岩体上建造的大型跨海大桥,珊瑚礁地质、海洋高盐环境对桥梁结构和材料影响很大,给大桥建设带来诸多挑战。
中铁大桥院承担大桥的施工图设计任务,这座大桥也成为高宗余团队在印度洋中的第一个桥梁作品。
马尔代夫的美,世界知名。不过,这人们眼中的度假圣地,却是桥梁工程师们的“实战火坑”。
马尔代夫的海水平均盐度是33.1‰,虽然该指数在全球海洋中是相对较高的,但幸好高宗余已经有了设计建造东海大桥的经验,因此在应对如何满足跨海大桥耐久性方面,高宗余团队稍显从容。即采用海工高性能混凝土和适当增加混凝土保护层厚度的基本防腐措施,同时针对不同结构部位增加环氧钢筋、钢梁采用耐候钢+涂装等附加防腐措施的设计原则,便可确保大桥100年的寿命。
蔚蓝的海洋蕴含了大量人类未曾探寻的奥秘,海水之下的地质环境及物理化学性质的复杂程度远超人们想象。这也让高宗余遇到前所未有的挑战。
桥址附近的海床是由生成年代还不太久的珊瑚礁构成的,它的特点是虽然硬,但是太脆,一打桩就崩。
彼时,世界上还没有在珊瑚礁上建跨海大桥的经验,在讨论建设方案时,曾有外国专家提议要把珊瑚礁炸平。
但高宗余一口否定了。
心有所畏,方能行有所矩。
在高宗余心中,长期有两个“畏”,其中一个是——生态环境。
他始终认为,如果设计得当,是有条件将建桥过程中对环境的影响程度降到最低,影响时间缩到最短,达到环境可接受范围内的最低状态,最终使桥梁和周边环境形成和谐统一。
但是,如果必须要以过度开发及牺牲生态环境为代价,“那是对后代不负责任”。
否定别人容易,但自己得拿出可替代的解决方案却不那么轻松。
于是,高宗余联合施工单位开展理论和试验研究,针对珊瑚礁灰岩密度轻、多孔隙、强度各向变异显著的特点,在主桥主墩基础上创造性地采用“变截面钢管复合桩基础”方案,成功地解决了强涌浪区、珊瑚礁地质条件桥梁基础建造难题;主桥上部结构采用“混凝土V构+叠合梁”的混合梁方案,既确保了长联大跨受力合理,又避免了涌浪对大节段主梁吊装的影响,降低了施工难度,保证了项目工期,成功破解出珊瑚礁地质的数字密码。不仅开创了世界远洋深海无遮掩环境以及珊瑚礁地质条件下特大型桥梁建设的先河,更攻破了一系列令不少国际工程单位望而却步的世界性难题,再一次向世界展示了中国的建桥实力和水平,交出了一份漂亮的答卷,实现了千岛之国马尔代夫长久以来的“桥梁梦”,也为世界建设同类型工程积累了宝贵经验。
另外一个“畏”,即是——生命。
2016年5月,高宗余和时任中铁大桥院副总工程师肖海珠带队奔赴孟加拉国,进行孟中友谊八桥前期技术踏勘工作。
根据已有技术资料,孟中友谊八桥桥位已基本拟定。但是,当团队抵达实际桥位后,却集体意外发现“不对劲”!
紧邻拟定的桥位处,有一个长期供两岸居民往来的渡船线路,这是两岸居民渡河的唯一途径。
然而,这条渡船线路恰巧与桥梁线位形成了斜交。
——这意味着,如果维持原有桥位,桥梁一旦开始施工,渡船若要过河,将无可避免地经过施工现场,河道水流湍急,渡船人车混装,“这将是很大的安全隐患!”
可是,更改拟定桥位,尤其是海外项目,流程复杂,程序严苛,结局难料。甚至,如果申请被否,接下来的工作如何继续?会不会令企业陷入进退两难之地……
“不管怎样,必须实事求是!决不能拿百姓的生命安全冒险!”高宗余当即拍板决策。
在高宗余全力支持和指导下,技术团队紧急展开各项工作。一方面研究桥位处水文、地质条件及当地实际通行需求,对桥址进行优化;一方面收集材料,撰写报告,把相关问题及时反映到上级管理部门。
问题一经反映,立即得到上级重视。短短两三天,变更申请通过,优化方案也被采纳,并且得到了上级领导点赞表扬。
除了桥梁建设,有关交通运输方面的技术创新也是高宗余关注的重点。
2019年全国两会时,高宗余曾以全国政协委员的身份建议,开展多式联运技术研究,制定多式联运的标准规范,以提高运输效率、降低物流成本并减少环境污染。
2019年11月,高宗余推动中铁大桥院组建成立了中国中铁铁水联运技术研发中心,以打造铁水联运全链条流程运输方法和装备创新为目标,进行相关领域、技术、装备的研发,研发中心成立后,承担了武汉阳逻港铁水联运等10余个项目的设计工作。
作为武汉市政协委员,高宗余心系民生,组织会员积极开展调研,提交的集体提案《培育壮大地方税源、协力共推财税强区》、《关于建立居家养老网络服务中心的建议》等建议,转化为了地方施政的具体措施。
在统一战线开展的“同心”行动中,高宗余带领身边的无党派人士,开展了“同心•微心愿进社区”活动,为社区留守儿童、外来务工人员家庭儿童、残疾人家庭儿童和社区低保户家庭儿童实现梦想,用关爱架起了一座无党派人士与弱势群体的“连心桥”。

(四) 设计长江上首座高铁桥

走进中铁大桥勘测设计院新落成的桥梁科技大厦一层大厅,若干幅大型3D雕刻壁画,引人注目。
其中一副是武汉天兴洲长江大桥,双塔矗立,斜拉索如琴弦一般。
还有一副是南京大胜关长江大桥,气势雄浑,如巨龙昂首屹立。
这两座横跨在长江之上的高速铁路大桥,贯通了两条贯穿中国经济版图的重要铁路干线———京广高铁和京沪高铁。
这两座大桥都曾获得国家科技进步奖和国际桥梁大会乔治·理查德森奖。
它们所形成的具有自主知识产权的技术体系和技术标准,不但科学地解决了高速铁路大跨度桥梁建造关键技术课题,而且共同树立了我国高速铁路桥梁发展的新的里程碑,代表了海内外高速铁路桥梁建设的最高水平。
而这两座大桥背后的主创设计师,正是高宗余。
时间倒回20年前。
21世纪初,随着京广高铁的修建,高铁如何跨越长江,连通大江南北,成为人们关注的话题。
根据京广高铁和武汉市城市道路规划,需要在武汉天兴洲修建一座公路、高铁两用大桥。大桥南起武汉青化立交桥,跨过浩浩长江,直抵江北的汉施立交桥。
在长江上修建公铁大桥,上要确保汽车、高铁安全通行,下要确保各种吨位的轮船顺畅通航,这就要求大桥的主跨要达到500米以上,一系列的挑战也随之而来。
与普通公路桥、铁路桥相比,公铁两用大桥通常“上层跑汽车,下层跑火车”,一条高铁的载重量相当于12车道高速公路。天兴洲大桥为四线铁路和六车道公路共用的大桥,其中有一条双线高铁,四线铁路加上六车道公路,总载重量相当于34车道公路。
在此之前,我国铁路桥梁最高时速、最大载重仅为天兴洲大桥的一半,世界上也没有先例。
这全部“重量”,首先便压在了高宗余身上。
与惊人的超常规荷载难题相对的,是跨度长达500多米的铁路大桥。跨径如此之大,载重如此之多,如何确保大桥的安全牢靠?——这是技术难点所在,也是高宗余工作以来最大的一块硬骨头。
在这之前我国铁路斜拉桥的最大跨度为312米,国外铁路斜拉桥的最大跨度也不超过500米。公铁两用桥,最多只有两线铁路四车道公路,而且这类桥梁都采用“两主桁”结构。当荷载剧增,传统的两面拉索桥若要达到承重要求,就必须整体抬高桥梁,加大杆件尺寸,从而造成工程量剧增。
能否找到一种新的解决方案?
在他看来,困难不是一下子就能解决的,谁都是摸着石头过河,只有一个办法一个办法地研究才能成功。
面对巨大的承重压力,高宗余首先想到的是不是可以做成两个桥?但这样造价和占地面积都巨大。于是,他又想,是否可以像以往一样把桥做宽一些。但经过论证,有些条件满足需求,但也有些不满足。
最后,经过一系列探索论证,他决定采用“三索面、三主桁”这一新方案。
何为“三索面、三主桁”?
以往的桥梁均采用“两索面、两主桁”的结构,而“三索面、三主桁”就如同将两座桥“挤”在了一起,于是中间便多出了一个索面和主桁,同时把主桁改成横卧着的“日”字型,不仅能够增加一个承力面,还可以提高桥梁刚度,有利于高速铁路列车平稳舒适运行。
新方案是否可行,关键是要摸清大桥新增一面斜拉索后结构受力变化。
高宗余需要攻克的第一个难关,是大桥受力分析和计算。
天兴洲长江大桥双层桥面跑车,跑的是汽车、货运列车、高铁动车组三种车型。为此,高宗余和团队自主开发了3D桥梁设计软件(3Dbrdige),针对天兴洲大桥进行全过程空间仿真分析计算。
高宗余团队耗费半年反复进行试验和计算,得出一个出乎大多数人意料的结论:中间桁受力,跟两边桁大致相同,差别最大不超过10%。
即便理论可行,但这一史无前例的结构,依然颠覆了很多人的惯性思维,立即引起了业界热烈讨论。
中间的索面受力是否有用?
三面受力是否会不均?
悬臂安装时对接点多,是否会极大增加施工架设难度和风险?
……
于是,接下来一段日子里,同事们会经常看到,高宗余频繁出现在大大小小的会议上,反复且耐心地解释说明受力原理,向大家展示他的数据分析结果。
针对“悬臂安装对接点多”施工难点,高宗余和团队又夜以继日地寻找解决办法,最终把目标聚焦在架梁吊机上—专门研制700吨荷载自动控制架梁吊机,实现桁段架设中的多点起吊和精确对位。
与此同时,钢筋混凝土板和正交异性钢板组合结构、铁路桥面采用钢一混凝土叠合结构等新结构,以及工程需采用的新材料、新工艺,每一个环节都关系到工程的成败,每一桩看似微不足道的小事,都是高悬在高宗余头顶上的一把“达摩克利斯之剑”。
每一天,都有数不清的人来到他的办公室,反复讨论、计算。他的办公室大门,永远是敞开的,而他也随时准备着应对解决每一天来临的各种问题。
时任中铁大桥院第一设计院院长刘汉顺当时在天兴洲长江大桥工程中负责钢梁设计。他说,当时大家的压力都很大,但其他人由于只负责工程的一部分,只要做好自己的那部分工作就好,而高宗余作为总负责人,要对全局负责。“下面的人都很着急,生怕出问题,但他看起来总是那么淡定。”刘汉顺说,这么多年来,无论大小工程,高宗余给人的感觉都是“胸有成竹”四字。他的从容也给了团队成员更多的信心与鼓励。
技术问题解决后,国外一家著名公司应邀进行审核。站在江边,外国专家皱了皱眉头说道:“这项工程至少也要7年到8年去完成。”
而高宗余接到的任务是4年工期。同时,在研究制订方案时,外国专家还提出了许多关于基础、钢梁等多方面的疑问。
这一时期,质疑的声音、讨论的声音,或许是高宗余听过最多的声音了。
但他知道,越是困难时刻,越要坚定信心,越要沉着勇毅。
2009年12月26日,在中国桥梁建设史上具有里程碑意义的武汉天兴洲长江大桥正式通车,从而结束了“万里长江第一桥”武汉长江大桥独立支撑武汉铁路过江半个多世纪的历史。
实践证明,与传统的双索面结构相比,“三索面三主桁桥梁结构”方案的技术经济可行,节省用钢3330吨,铁路和公路桥面高度降低1米,两岸引桥也可相应降低高度、缩短长度,节省工程造价1.1亿多元。该项技术荣获国家科技进步一等奖,标志着中国从“桥梁大国”迈向了“桥梁强国”。
刹那间,“高宗余”三个字,响彻国内外桥梁界。
但对于高宗余,武汉天兴洲长江大桥只是他众多“孩子”之一,是他不断破题与解题的又一个新起点。

(五)让世界高铁大桥跨度首次过千米
南通与苏州,一个在长江之北,一个处长江之南,一江之隔,使两地交通面临巨大阻碍。曾几何时,从南通到苏州、上海,需要绕一个大弯,“南通不通”成为许多人心头之痛。
百年前,“状元实业家”张謇在家乡南通也曾修建铁路,但没能“跨越”南通与上海之间的长江天堑。
当地人不会忘记,以前若想南下前往张家港,要花上一个多小时乘汽渡过江。即便渡口配有对开的几大马力轮渡,但仍无法满足汽车渡江需要;许多驾驶员吃在渡口,睡在渡口,饱受煎熬。
交通不便,也使投资者望而却步。一家日本做轴瓦的公司原想在南通办厂,经实地考察,最终却选择了别处。
铁路运能大,而在铁路过江通道上,此前的大桥运能也无法满足过江需求。
南京至长江入海口的380公里长江河段内,铁路过江通道仅有1968年建成的南京长江大桥和2011年建成通车的大胜关长江大桥,均位于南京枢纽内,苏北和苏南的其它地区依然只能望江兴叹。
在这样的背景下,一个连接南通与张家港,南北向串连起长三角城市群的过江通道需求,呼之欲出。
2002年6月,长江口沪崇启过江通道被列为江苏省“十五”基础设施建设项目,有关方面提出新建上海至南通铁路的三个过江方案。
2005年,高宗余参与到沪苏通长江大桥前期“论证桥位”工作中。
论证桥位,可不是简单的“指哪选哪”。
这项任务不仅要综合考虑国家总体规划、气象、水文、航运、工程地质条件等,还要衡量后期施工以及施工完毕桥梁投入使用之后的安全性、稳定性和经济性。总之,既要考虑当前的需要,又要着眼将来的发展。
规划桥址附近的长江段,接近入海口,江面宽阔,航运密集,可谓黄金水道,通航要求高、建设难度大。
沪通铁路是国家沿海干线铁路的一部分,最初,沪苏通长江大桥的建设定位只为服务沪通铁路。因此,为了尽可能缩短线路总长度,高宗余一开始就一直在苏通大桥下游找桥位。
当时苏通大桥下游合适的岸线,只有9公里可选。高宗余首先考虑的是苏通大桥下游8公里处预留的桥位。但经过深入研究后发现,此处位于太仓北面,正对着长江水道分汊口,长江主航道在这里分为南支、北支两条航道,通航环境非常复杂,桥梁船撞风险高,不得不放弃。
之后,高宗余的目光朝着苏通大桥方向上移,先后论证了苏通大桥下游5公里、3公里两个桥位,但通过验证,桥梁建设会导致沙洲和河势变化,影响通航安全,又不行,遂弃之。
最后,高宗余琢磨,能不能与苏通大桥并行,但又发现铁路接线困难,动迁压力太大,又不得不再次放弃。
直到2009年末,规划明确“(南)通-苏(州)-嘉(兴)-甬(宁波)”城际铁路、锡通(无锡-南通)高速公路也要过江。这时,高宗余才把目光转向苏通大桥的上游,综合各方面的考虑,决定沪通铁路、“通-苏-嘉-甬”城际铁路和“锡通高速公路”三者共享一座跨江大桥。铁路由原来的双线改为4线,三座桥变成一座桥,一增一减,就可为国家省下至少100亿元建桥投入,还大大节省了土地和岸线。
最终决定采用南通九圩港到苏州张家港之间的桥位。
2010年2月,在苏通大桥上游40公里处建设沪苏通公铁两用大桥的方案得以确定,国家发改委将此列为“多通道合建”的范例。
桥位确定了,紧接着就要确定大桥的跨度。
对于跨度设定,通常要考虑两大要素:通航条件和地质水文条件。
这里的“通航条件”, 就是首先要满足交通部门规定的长江通航净空宽度要求。按照规划,大桥北跨点在南通市捕鱼港,南跨点则在张家港市十三圩(锦丰镇境内,距离越洋码头约1.2公里处)。交通部门规定,桥址处的航道净宽度必须要达到900米。
其次,为保证长江主航道船舶通过能力、减小船舶撞击风险,大桥通航孔水域宽度必须覆盖桥位历年-15米等深线范围,必须覆盖需要设置多个航道,其中主通航孔按单孔双向通航设计,即主通航孔净宽不小于900米,主航道两侧各设一个辅助通航孔,单孔单向通航净宽不小于200米。据此要求,主跨跨度采用1092米,南、北两侧各设一个跨度为462米的辅助通航孔,从而使得通航孔覆盖范围达到2016米。
不止主桥,还有天生港航道桥。天生港航道岸边聚集了若干大型船舶修造企业,此航道专为这些企业的产品进出提供航路,船舶航行密度较小,但吨位较大,因此,跨越的桥梁提供净宽284米、净高45米的单孔单向航道。为了尽可能减小桥梁对通航的影响,采用主孔336米跨度跨过航道,北侧主墩位于上游最近的码头边缘线后方。
还有横港沙水域桥、跨长江大堤桥梁、两岸引桥……都被高宗余统统塞进大脑里,不断进行着组合和优化。
相比以上“通航条件”,桥位所处的地质、水文条件更为复杂。
桥位所处的长江段宽度达到6公里,宽阔的江面对通航的要求高,也必然对大桥的结构有所要求。另外,此处临近长江出海口,地势低平,容易受到潮汐和水流的影响。冬季枯水期时,长江水位下降,还会发生海水倒灌,改变江水流向。并且,从上游江阴长江大桥到沪苏通长江大桥,沿线港口码头众多,每天江面通过的船舶超过3万艘,航运繁忙,要求大桥的主跨必须超千米;同时,还要考虑桥墩的宽度和防撞设施,至少要保证桥墩能够承受10万吨船舶的撞击……综合上述因素,高宗余带领设计团队,经过精确计算,最终将沪通桥的主跨定为1092米。
而当时国内外同类型的桥梁,跨度最大的才630米,而且还在建设中,从630米到1092米,跨度一下提高了70%。
为确保10万吨船的通航,从江阴到出海口的长江大桥净空高度为62米。
这为大桥的建设带来不少难题:跨度越大,所需材料数量急剧增长,自身重量也会增加,据统计,大桥建设用钢量达48万吨,相当于12个“鸟巢”,混凝土用量更是超过百万立方米,如此大的重量,大桥自身能否承受得住?跨度大,能否跑高速列车,其承载能力是否足够?桥的跨度大了,如何更好地防风防震,桥的动力响应如何设计,这也是个问题……
在桥梁设计领域有一种说法,工程建设不是学生做习题,已知条件、问题都是明确的,而工程建设的“已知条件”需要设计师去寻找,“问题”也要设计师去思考。有时候从理论上看起来是可行的,但是到底能不能落地,需要桥梁设计者根据经济社会科技等多方面的因素做出判断。
所以面对前所未有的桥梁,拍板是往往最难的,这考验着决策人的胆识、决心和能力。
“能不能行?”“是不是步子迈得大了些”?大家心里都没底,把目光投向高宗余。
高宗余深知自己的责任,这座桥梁直接影响着长三角一体化战略,只能成功,不能失败。
但他也深知,担当不仅需要不畏困难的勇气,更需要科学严谨的态度,只有深入论证,科学决策,才能圆满完成任务。
他一遍一遍走访,一遍一遍计算推演,基于缜密的分析,认为可以完成,最后拍板——做!
2010年7月,交通运输部批复沪通铁路桥的通航净空尺度和技术要求,确定了桥位、桥跨和墩位布置。
桥位、跨度确定了,才能设计桥型。
主桥若考虑采用悬索桥,则锚碇须放置于江中,对通航、水利有较大影响;斜拉桥设计刚度大,抗风稳定性好,能更好地满足高铁行车要求。经过几轮比选和优化,高宗余最终确定将大桥设计为斜拉桥桥型,并将方案上报给相关部门。按该方案,大桥建成后将成为世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥,也是世界上首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥。
高耸的索塔是斜拉桥的关键受力结构,斜拉桥跨度越大就要求索塔建筑高度越高。为确保10万吨船的通航,从江阴到出海口的长江大桥净空高度为62米。在净空高度之上,桥塔从桥面到塔顶的高度,也要满足合理的比例,通常为大桥跨度的四分之一。既定跨度为1092米,因此,桥塔上部至少要在250米至270米区间,再加上桥面下的净空高度和承台高度,所以最后确定塔高为330米,相当于110层高楼,为建成时世界上最高桥梁主塔。
从世界范围来看,没有规模相当的工程案例可以借鉴,而工程规模也超出了现有国内外标准、规范的涵盖范围。
要开展桥梁设计,高宗余首先需要解决的是采用什么样的标准进行设计。
“没有标准我们就自己制定标准!”
高宗余从满足结构强度、耐久性、行车性能等方面出发,对荷载取值标准、材料指标、刚度标准、结构动力性能标准、轨道形位控制标准等开展研究,编制形成《沪通长江大桥设计补充规定》,并通过了专家审定。
从此,大桥设计也“有法可依、有章可循、有规可守”。
同年8月25日,国家有关部门组织专家对《沪通铁路长江大桥主跨1092米公铁两用斜拉桥方案》进行评审。
评审会上,国内顶尖的13名桥梁专家对方案进行了认真评审。
经质询和讨论,形成一致评审意见——同意推荐的设计方案!世界上跨度最大、荷载最重的公铁两用斜拉桥-沪苏通公铁长江大桥项目的前期工作取得了突破性进展,为工程尽早开工建设奠定了坚实基础。     

(六)带领中国桥梁全产业链共同发展

对于一座公铁两用大桥,主跨1092米,两侧各有两个平衡桥跨,跨度分别为462米和142米,全长2300米,这意味着什么?
首先是桥梁的载重量大大提高了。按设计规范,客货兼运的干线铁路每线的荷载是8吨/米,只走旅客列车的高速铁路的每线荷载是6.4吨/米,而公路桥每一车道的荷载标准是1.05吨/米,三者相加就可以算出2条干线铁路、2条客运专线和公路6条车道的沪苏通长江大桥载荷,已经是世界之最35.1吨/米。全桥满载时,汽车和列车总重量超过2万吨!
由此可见,沪苏通大桥的公铁荷载完全是一个新的数量级。
那么,桥梁的跨度越大、荷载越重,对桥梁设计带来的难度是什么?
大跨度桥的最大特点是“柔”。即在重力作用下,两座桥塔最中间的桥面变形会比较大。这在工程上有个专业术语叫“挠跨比”,即桥面变形与跨度的比值。沪苏通长江大桥的“挠跨比”不能超过千分之二,也就是桥面跨度1092米,最中间部分上下变形的挠度不能超过2米。
2米!
如此幅度,高铁列车的时速又高达250公里,会不会因轨道变形而影响乘客乘车舒适感,甚至危及行车安全?
为此,高宗余提出大跨度桥梁轨道形位评价方法,明确了桥上线路轨距差、轨道高差等十多项关键控制指标,形成了高铁大跨度桥梁形位控制设计方法,破解了列车高速通过大桥时轨道平顺不平顺、旅客舒适不舒适的难题。他还带领设计团队通过建立计算机空间模型,对桥梁钢结构和斜拉索的稳定性进行分析,以最大可能地减少桥面的挠动幅度。
我国斜拉桥技术起步于二十世纪七十年代,大多是桥面两侧各有一排斜拉索系在桥塔上,这在桥梁专业上叫“两索面”,钢桁梁对应的是“两主桁”。
针对沪苏通长江大桥的荷载情况,高宗余决定采用“三索面三主桁”,也就是在两主桁的钢桁梁和两侧的斜拉索之外,在桥中间再加一个钢桁梁和再拉一排斜拉索,用三排斜拉索牢牢拉住桥面。
仅仅结构上加强还不够,面对大跨、重载的需求,大桥的主体结构材料——钢梁和拉索必须足够坚实。
主桥钢梁必须要有足够的刚度,这样才能满足大桥6线公路、4线铁路的荷载需求。同时钢梁还要具备一定的弹性,这样才能在突来的重压下,通过微变形来分散压力,在重物通过后恢复如常。桥梁的钢梁犹如一根巨型“扁担”,两个主塔犹如“挑夫”的肩膀,“挑夫”相隔越远,钢梁承载就越重,“扁担”就越容易向下弯曲变形,因此必须有高强度的拉索才能拉住这根刚柔并济的“扁担”。斜拉桥的拉索以主塔为中线依次向两边散开,成等腰三角形。通过与钢梁连接,拉索为钢梁提供一个强而有力的拉力,从而将钢梁承受的荷载传递给主塔,最后通过主塔下面的基础传递给大地,同时避免由于跨度过大造成钢梁严重变形。
那时,国内已有Q420桥梁钢和1860MPa斜拉索,并已达到国际领先水平。国外至今也没有造过大跨度的4线铁路桥。
为实现超千米的跨度,高宗余提出研发更高强度的桥梁钢和斜拉索的新要求。
与此同时,高宗余也给团队提出了一项新任务——走产学研用协同创新的道路,国内研制,国内生产,完全国产!
深受南京长江大桥建设精神影响的高宗余,对中国桥梁全产业链的未来发展方向,有着超越时代的精准探索和长远考量。
自新中国成立以来,一代代中国桥梁工程师就致力和桥梁钢进行着“较劲”。
从最初武汉长江大桥采用的由苏联生产的屈服强度不小于240兆帕的A3钢;到南京长江大桥采用的由中铁大桥局和鞍钢联合生产的屈服强度不小于340兆帕的“争气钢”16Mnq钢;到九江长江大桥采用的由鞍钢研制生产的15MnVNq;再到主跨312米的芜湖长江大桥采用的由中铁大桥局和武钢开发的大跨度铁路桥梁用钢14MnNbq;直到建造南京大胜关长江大桥,中铁大桥局和武钢再度联合开发了Q420q钢,成为了我国铁路桥梁钢创新史上的又一个重要突破……
高宗余心里清楚,以高强度为代表指标的高性能桥梁钢,是决定大跨度铁路桥梁发展的一个核心因素。而核心技术受制于人是最大的隐患,只有自力更生,把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权。
之后,高宗余和时任中铁大桥院沪苏通长江大桥设计团队徐伟、张燕飞、郑清刚等成员四处奔波,在建设单位支持下,联合西南交大、铁科院、鞍钢、武钢和法尔胜等多家高校、研究院、高科技企业进行协同攻关,为大桥“量身定制”了强度达500兆帕的高强度桥梁钢和2000兆帕的斜拉索钢丝,技术指标均达世界领先水平。
500兆帕高强度钢,意味着手指粗的钢棒就能吊起一辆60吨重的火车车厢。
沪苏通长江公铁大桥共有432根斜拉索,每根斜拉索由多根直径7毫米的钢丝组成,单根斜拉索最大拉力可达1300吨,相当于500台轿车的重量。
研发生产之路,也并非一帆风顺。
之前南京大胜关长江大桥所采用的420钢材,而在沪苏通长江大桥一下子就提到500兆帕,其困难可想而知。
对于斜拉索,更是难上加难。彼时,国际上已用的最高强度为1960兆帕,且为小直径;沪苏通长江大桥不仅提高至2000兆帕,直径更是采用7MM的最大直径,其难度不可预料。
首先得在钢铁厂家生产出合桥的盘条,当时这种盘条在世界上只有极少数国家能够研制;然后再由拉丝厂生产出合格的钢丝;最后由索厂生产出成品的斜拉索。环环相扣,每一环都不能出一点问题。
高宗余多次组织召开专题技术会议,召集各研究单位、生产厂家以及施工单位,共同不停地研究、试制、总结和改进。
历经三年多,终于成功研制出500兆帕高强度钢和2000兆帕的斜拉索,这不仅将提高桥梁钢和斜拉索的强度,还能使整座桥梁的结构变轻,从而使沪苏通长江大桥的自重(专业术语为“恒载”)也得到大大减轻。
从确定方案到批准开工,中间还经过了一段漫长且复杂的路。
为了拿到大桥“准生证”,自2011年底,高宗余的工作目标和任务节点变得要精确到小时,和团队先后完成了通航、防洪、地质、气象、抗风等20多项专题研究,成立技术攻关小组,先后破解了包括大跨度桥梁刚度控制、主塔斜拉索布置方案、深水基础型式及施工方法众多技术难题。
2012年12月19日,“沪通铁路工程可行性研究”报告终获国家发改委批准。
2013年12月18日,中国铁路总公司和江苏省人民政府下达了《新建南通到上海铁路沪通长江大桥工程初步设计的批复》。
至此,历经近10年论证,世界首座跨度超千米的公铁两用斜拉桥终于取得了“准生证”!
2014年3月1日,沪苏通长江大桥正式开工。
如何打造百年工程,造就精品工程,是高宗余设计团队和所有参建团队共同关注的焦点。
设计是一个工程的灵魂,施工则是工程的血肉,两者相互成就。而一个创新理论在实际操作中,也往往伴随着难以预料的困难和挑战。
那时,时任中铁大桥局沪苏通长江大桥项目总工程师李军堂坦言,“苏格拉底说过,人不能两次踏进同一条河。对修建桥梁而言,也是如此,没有两座大桥是完全相同的,施工方法也是不同的。虽然之前积累了丰富的经验,但沪苏通长江公铁大桥无论是在设计理念、工程技术,还是在施工组织指挥上,都给建设者们带来史无前例的考验和挑战。“对这种规模的超级工程,没有成熟的经验可循。”
“我们相信的不仅仅只有高宗余本人,还有在他带领下的强大且可靠的大桥院设计团队,以及我们大桥局作为‘建桥国家队’的建造水平!”李军堂曾在一次公开场合如是说。
1092米的跨度,要想“跨得稳”,首先得要“立得住”。
——主墩钢沉井就是这一“跨”的关键所在。
桥塔所在的位置从江面到河床水深有30多米,地质勘探发现,河床再往下二三百米,仍是砂土层。通常建桥是在河床上打桩,桩要一直打到岩石层站住,然后在桩上造桥塔,但在这里即使往下打200米的超长桩,桩依然站不到岩石层上,这可怎么办?
此关必破!
高宗余团队反复研讨,最后拍板确定了一根桩也不打的“沉井方案”。
这是个超巨型的“钢壳+钢筋混凝土”组合式沉井,平面尺寸相当于12个篮球场,是世界上规模最大的深水沉井基础。
沉井分为上下两部分,各有将近20层楼这么高,下部是钢壳沉井,在南通制造基地焊接完成后,浮运到现场,沉井在着床下沉的过程中引入计算机控制的多向同步快速定位技术,通过智能化装备,大幅提升定位效率和精度,有效将钢索与钢沉井连接,达到共同固定钢沉井的目的,解决了千吨级水流力作用下钢沉井精确定位难题。
这项世界首创的巨型组合沉井技术,将基础打得牢牢的,确保大桥抵御8级地震、13级台风侵袭和10万吨船舶的撞击。
沪苏通大桥混凝土体量巨大,大体积混凝土施工时,水泥硬化过程中,会产生大量的水化热,而如果内外温差过大的话,就会产生拉应力过大而导致砼开裂。
为了减少混凝土开裂风险,高宗余多次深入现场,与中铁大桥局的工程师们一道共同研究减少开裂的办法。最后,他们研究出通过混凝土分区施工、设置后浇带、增加部分补强钢筋等措施,以有效减少了大体积混凝土的开裂。
在高宗余的主导下,沪苏通长江大桥的主桥钢梁创新地采用箱桁组合体系,即铁路面为钢箱梁与主桁组合,公路面为正交异性板与主桁组合。为了解决“正交异性板的疲劳开裂以及在其上铺设砼的耐久性问题”这个困扰工程界多年的难题,与负责主桥施工建设的中铁大桥局深入研究后,高宗余拍板决策,在铁路桥面采用新的UHPC铺装层,取代常规的铺装层,以此大幅提高桥面的耐久性,同时也降低了钢板的应力,减少了钢板疲劳开裂风险。
一个个建设难题被一一攻克,大桥逐渐展露雄姿:
2017年10月22日,天生港专用航道桥主拱合龙。
2018年9月28日,北主塔封顶。
2019年9月20日,大桥主跨钢梁合龙。
2020年1月18日,公路桥面全线贯通。
2020年5月26日,进行荷载试验。
2020年7月1日上午,中国自主设计建造,创造了世界桥梁和中国桥梁建设多个记录的沪苏通长江公铁大桥开通仪式,盛大举行。
大桥上层主塔高耸,桥面车水马龙。大桥两岸,绿意盎然,飞鸟翔集,移步换景。
夜幕降临,沪苏通长江公铁大桥全桥亮灯。点点星光璀璨,五彩斑斓的灯光与江水波光相映成趣。宛若黑夜中点亮的“彩虹桥”。主塔的光影,将渐变的霓虹光柱射向了夜空,桥光与天色相连,美轮美奂。
从此,南通不再“南不通”,将是“一通百通”。
数百名建设者在迎风飘扬的党旗下,共同见证着:
他们,为之奋斗6年的大桥,终于竣工通车了!
他们,不仅向世界宣告中国公铁两用桥迈入“千米级跨度”时代,更宣告着中国斜拉桥建设技术达到世界最高水平。
他们,向祖国和人民交出了一份漂亮的答卷。
“这份答卷,闪耀着光荣和梦想,也镌刻着汗水和奉献。凝结着方方面面的艰辛努力,也凝结着许许多多建设者的不懈奋斗和倾情付出。我只是‘许许多多建设者’中的一员。”
“所有为中国桥梁事业辛勤耕耘、艰苦付出的幕后英雄,都不是配角,而是支撑中国桥梁事业蓬勃发展的‘主角’,也是中国桥梁走得更远的底气所在。”面对聚光灯,高宗余说。
很多人知道,这座桥历经6年建设。
但鲜有人知道,这座桥对于高宗余,却经历了整整15年……
在沪苏通长江大桥建设期间,2019年,巢马铁路马鞍山公铁两用长江大桥进入初步设计阶段。
对于高宗余,破题和解题,一切要从实际需要出发。
作为超大规模、超大双主跨、超高塔、超大直径钻孔桩等的组合体,大桥双主跨,每个主跨1120米,全桥长度达到3248米,为世界最大跨度三塔斜拉桥;中塔塔高345米,相当于115层楼高,为世界最高桥塔;中塔基础采用60根直径4米的钻孔桩,为世界上内河最多和最大直径钻孔桩。承台长89.2米、宽54.7米,其平面面积近5000平方米,相当于8个标准篮球场大小,为世界最大规模桥梁桩基础。
为解决斜拉索锚固区超高混凝土泵送、浇筑、养护等施工难题,节省施工工期,上塔柱采用钢塔柱结构形式。但,钢塔单块最重超过400吨,吊高要求达350米,国内目前没有一座塔式起重机能够承载此任务。
为满足桥梁建设模块大型化发展,需要推进建桥装备创新。高宗余和中铁大桥局代表共同找到徐工集团,反复沟通共同事宜。
“就为了建造一座大桥,斥巨资研制生产万吨米级起吊设备,值得么?”
“万一用了一次就被搁置导致浪费,怎么办?”
面对疑问,高宗余分析道,“中国桥梁快速发展,大跨度桥梁需求旺盛,除马鞍山大桥外,还有世界最大跨度公铁两用斜拉桥常泰长江大桥,未来还有更大跨度的大桥,都需要提高建造装备能力。”
历经3年研制,2022年6月2日,全球最大塔式起重机“徐工XGT15000-600S”在徐工徐州建机工程机械有限公司(以下简称“徐工塔机”)塔机智能制造基地正式下线交付,并成功实现了1.25倍动载起吊750吨目标,刷新了塔机吊载世界纪录。
这一为“超级工程”配备的“超级装备”,突破了60余项关键核心技术,拥有双侧六缸同步顶升、四机构双变幅协同作业、液压系统闭环平衡泵控等10项世界首创技术,最大起升高度400米,最大起重量600吨,将有效解决项目吊装构件重、施工高度高、作业跨度大等行业施工的“老大难”问题。
徐工XGT15000-600S是桥梁建设装备领域的重要突破,也是塔机产业的重要里程碑,更是行业超级工程多方合作的典范。此项关键技术使得中国塔机在全球行业领域取得主动权与话语权,提升我国装备制造业在全球的竞争力和影响力的同时,极大推进了中国桥梁建设的发展。

(七)30余年50余座大桥 院士归来仍是少年郎

高宗余经常说,有大桥的地方,就有“大桥精神”;精神所在,就是血脉所在,就是力量所在。
自1950年成立起,时间的如椽巨笔,标注着中铁大桥院的卓越发展历程,也镌刻着一代代“与桥共存”“与桥共兴”的桥梁建设者,他们为国家四通八达撑起铮铮脊梁,为民族复兴之路铺下块块基石,贯串起“为人民谋福利”的使命和责任之桥,创造了国内铁路桥梁90%以上原创技术和40%的世界桥梁纪录。
——其伟大殊荣的背后,是一代接一代,甘做人梯,薪火相传的大桥人。
虽无三尺讲台,却能以工地为教室,山川为黑板,江海为教材,钢筋为粉笔,白天画图实践,夜晚挑灯写书,竭力将毕生所学倾囊相授。
他们在建造百年之桥的同时,也建立了一座座“传、帮、带”的传承之桥,为推动中国和世界桥梁行业发展培养了一批批优秀桥梁工程人才。
1983年,古稀之年的中铁大桥院原总工程师、设计大师王序森虽已退居二线,却仍然继续关心培养中青年技术人才,积极组织他们钻研技术,帮助他们修改、审定学术论文,有的还帮助译成英文;并同时将自己毕生的建桥经验,总结编写成约170万字的《桥梁工程》一书。
1950年,中铁大桥院原副总工程师方秦汉院士从清华大学毕业时,正值国家开始着手武汉长江大桥的建设,他因此被幸运地分配到原铁道部武汉长江大桥设计组实习。更幸运的是他还遇到了一位好导师——武汉长江大桥钢梁设计组中方组长、当时国内最顶尖的桥梁设计专家王序森。
实习工作开始时,方秦汉发现大学所学的土木工程专业知识并不能满足桥梁设计的需要。如何从一个土木工程的通才锻炼成一个桥梁设计的专才?导师王序森一步步教给他答案。方秦汉的许多钢梁设计理论知识和实践能力就是在王序森的言传身教中慢慢习得的。
方秦汉作风非常严谨,80多岁了还能随手写出大学教科书上的力学公式。做他的学生,要有随时被“考试”的准备。
高宗余,就是方秦汉的学生之一。
作为方秦汉的学生,有一项必备技能,就是能随时随地回答出方秦汉的各种专业问题,否则就会当场挨训。
上世纪90年代,在九江长江大桥的工地现场。
方秦汉突然问高宗余:“在这座桥里,钢桁梁在伸臂施工中的实际变形会比计算的要小,这是为什么?”“钢桁梁的次应力有多大?”
幸好高宗余对这座大桥相关资料已烂熟于心,很轻松地“挑战成功”。
“我们做工程师的人,要学习别人的长处,也要吸取别人的教训,但不能成为别人的教训。”这是方秦汉对高宗余说过的一句话,也成为了高宗余经常给年轻后辈说的一句话。
不仅聚焦“大事情”“硬骨头”,高宗余也将更多目光对准困扰年轻人的“身边事”“小问题”。
高宗余有个规矩,对刚进院的年轻人一般不批评。他认为,年轻人是为我国未来的桥梁事业储备的人才,在职业生涯开始从学生向工程师转变的开始阶段,难免会碰到困惑,可以允许他犯错。
那年轻人错了怎么办?他批评主任。
但如果是主任再犯错,那他批评得会更为严厉。他的理由是,年轻人错了,主任可以把关;但主任犯错,后果十分严重!
因此,在中铁大桥院,年资越高,越怕向高总汇报。“过去是大家‘怕’方院士,现在是我们‘怕’高总。”
刚参加工作的青年工程师一来就知道,在高宗余这里,做不了“差不多先生”,凡事注重落细、落小和落实。
有一次,一位工程师第一次向高宗余汇报工作时,提到某个桥梁数据,说了不少“大概”“差不多”。
原本和蔼的高宗余,突然严肃起来,“先回去,把‘大概’和‘差不多’确定了再过来!”
在严厉外表下,是高宗余对年轻人敢于挑战尖端技术、勇担重任的殷殷厚望。
20年前,由于工程界对结构非线性的认识有限,且缺乏有效的实用分析工具,我国桥梁结构计算多以线性分析为主,技术的滞后大大限制了桥梁结构向大跨度发展。
高宗余组织团队攻坚,着力突破这个关键技术卡点。
2013年5月,当时还是清华大学土木工程系博士后的霍学晋,在港珠澳跨海大桥建设中,和他仰慕已久的“男神”有了近距离接触机会。
在高宗余引荐下,霍学晋非常激动地加入到中铁大桥院团队,跟着高宗余开展悬索桥非线性理论及相关软件的研发工作。
在这项工作开始之初,霍学晋面临着三个技术路线的选择:一是和高校合作,主要研发工作由高校完成;二是引进成熟的非线性算法程序,在此基础上补充开发;三是完全自主研发。
刚进入这个领域的霍学晋,感觉自己很难准确把握战略方向,便向高宗余请教。
高宗余耐心地向霍学晋分析了国内外行业现状及各条技术路线的利弊,最终师徒二人共同拍板,选择那条布满荆棘的完全自主研发道路。
高宗余给予了霍学晋充分信任,工作时间发现他不在办公室,只要确定他不是生病,也不会怎么过问。并且,高宗余尽可能抽时间和霍学晋一起走访于各大高校、施工单位以及政府相关部门,为他的技术攻关创造条件。
在高宗余帮助下,霍学晋和他的同事们自受命之日,便全身心投入,最终实现了核心非线性算法的自主研发。他们此基础上自主开发了完全空间悬链线索单元等精细化分析单元,实现了混凝土收缩徐变与几何非线性的耦合计算,无应力状态法与几何非线性的耦合分析,等等,将核心技术牢牢把握在自己手里的同时,也为中铁大桥院培养了一支世界领先的年轻技术创新和软件研发团队。
对技术较真的同时,高宗余还鼓励年轻人在思考的基础上多提问。
2014年,中铁大桥院和中铁大桥局合作建设成贵铁路鸭池河特大桥。该桥是外包混凝土,在拱架施工过程中,在某一阶段会出现比较大的拉应力。尽管这对大桥结构安全性不会产生影响,但如果控制不好,则可能导致若干年后混凝土开裂。
高宗余向时任中铁大桥局总工程师潘东发建议,“走!一起去请教郑皆连院士!”。
有人觉得,为了这点小事打扰院士,会不会不太好。
但高宗余却认为,只要有益于项目顺利推进,“打扰”不是个事。他也相信郑皆连院士会尽力给予帮助。
果然,郑皆连院士接到了高宗余的电话后,表示非常欢迎,并在后来对高宗余和潘东发所提出的问题,给了建议措施。
自己是个“问题学生”,高宗余也常“挑唆”年轻工程师一起当“问题学生”:“遇到难题先思考,思考不通,就赶紧问,不要因为个人影响团队工作进度。”
肖海珠只比高宗余小7岁,跟高宗余共事20多年,说自己是他实打实的“徒弟”。
“刚开始我只有书本知识,他就手把手教我。有一次一个斜拉桥的数据总是不对,又着急要,我急得满头大汗,他就放下手中的工作,一点一点帮我查错,不厌其烦。”
肖海珠说,“他在传授技术上从来是毫无保留,生怕你学得太慢,恨不得一下子就培养成材。”
“高总为人儒雅随和,但遇到困难又特别硬气。有的大桥在建造过程中遇到了困难,有的人就躲得远远的,而高宗余从不这样,施工遇到困难,他会盯在现场,一定要和大家一起想出办法,解决了难题才离开。这样的设计师,大家觉得贴心、放心。”中铁大桥院第二设计院副院长张燕飞说。
南京仙新路长江大桥主跨1760米,建成之后将是国内最大跨度的桥梁。
桥的跨度大、梁却很窄,这种情况下抗风就成了问题,要么把梁做得更高,但是钢梁的制造难度和运输难度就增大,要么干脆就把桥做宽一点,但又会造成浪费。
年轻工程师们犹豫了,不知道往哪个方向努力,建设时间又很紧急,耽误不得,大家都很着急。
高宗余了解情况后,马上提出解决方案:宽度不要人为的增加,高度不要超过受力需要,在钢箱梁的气动外形上做文章。
大家按照这个思路去做了,既没有加宽也没有加高,而是和科研单位反复试验,把梁的截面形状改成不同的样子,最后抗风能力顺利通过了测试。
温州瓯江北口大桥,是世界上首座三塔四跨双层钢桁梁悬索桥,该桥中塔沉井基础是整座大桥施工中难度最高、工艺最复杂的关键部分。
大桥沉井所处地质为深厚淤泥层,软土层厚度达40余米,而沉井基础规模却约等于9个标准篮球场,20层楼高,仅中塔钢壳沉井重量就达到1.8万吨。沉井下沉过程,就如同把一座巨型“秤砣”,稳固在一块“豆腐”或“奶油蛋糕”中一样。除此之外,沉井过程还要经历2个完整台风期,施工难度远超预期。
2019年,沉井施工过程中出现了大家都没有预料到的难题,如果没有得到及时解决,恐将出现安全质量隐患。因此,建设单位和施工单位都希望高宗余能够前往现场,共同讨论解决方案。
有人劝他不要冒险,安排其他人跟进。“万一去了没解决好,会影响您的行业口碑。”
高宗余淡淡笑了笑,婉言谢绝了这个好意,拎着行李就出发了。
到了现场,高宗余仔细观摩后,在如何调整下沉姿态、提高出泥效率、优化施工方案等关键问题上反复推敲,创造性地提出了采用钻机搅散井孔内淤泥质黏土,并结合空气吸泥机取土,大大提高了沉井井孔内取土效率,最终使中塔沉井安全下沉到位,实现了世界首例强潮河口深厚软土超大沉井。
“那时,我正愁的好几天睡不着觉,当我得知高总即将前来,我真是非常感动!”直到现在,现中铁大桥局技术部部长田继开回忆此事,还会感动不已。
无论是在中铁大桥院还是在中铁大桥局,提到高宗余的技术能力,大家都会竖起大拇指:一张图纸交到他手上,一眼就能看出哪里不对;他知识储备丰富,国内外各种技术流派都如数家珍,大脑里仿佛有一个“资料库”......
而他付出的辛苦却是不为人知。
长期和高宗余共事的中铁大桥院科技质量部部长梅大鹏说,几十年来,不管他的办公室换到哪,里面总有一个大书架,一册册重要文集和文献选编、一摞摞厚重的参阅资料、一页页画满线条的图纸素材、一份份精心整理的专题报告……别人在娱乐休息,他在阅读钻研;过去长期作为总工程师,中铁大桥院每一个技术方案都需要他签字。他深知责任重大,压力大的时候经常失眠掉头发,吃饭睡觉脑子还一直转着事。
对中国桥梁事业建设,高宗余身先士卒、乐观坚定;对个人学术研究中取得的重大成就,他低调谦虚、点到为止。而抛头露面的事、有荣誉的事,他却一再推却。
2011年,高宗余荣膺全国桥梁界的设计大师,但这个荣誉称号的学名实际上要复杂专业得多:“全国工程勘察设计大师”。按理说,谁评上都是很高的荣誉,没想到这个荣誉给高宗余带来的感受首先是“尴尬”。
高宗余说:“之前,大桥院也有多位前辈评上设计大师的,我们都习惯尊称他们为‘大师’。我评上这个‘大师’后,同事也改称我‘高大师’了。我觉得老一辈确实是‘大师’,而我就是个小字辈的工程师,工程师是我的本分,一叫我‘大师’我反而尴尬了。所以,刚开始同事叫我‘高大师’,我不习惯回应,但马上发现不回应不行,刚评上就不回应更不行。人家会想:高宗余怎么一评上‘大师’就变得叫他也不睬了?那误会就更大了,所以最后我只好硬着头皮回应了。”
从业三十多年来,他主持设计过50余座大型桥梁,而他仅参与过武汉长江二桥、福州闽江大桥以及沪苏通长江公铁大桥三座大桥通车典礼。
2005年12月,东海大桥开通时,他在南通忙着为沪通大桥选址;
2019年9月,福建平潭海峡大桥合龙之时,他正奔走在四川大渡河两岸,为川藏铁路建桥踏勘……
2021年6月底,沪苏通长江公铁大桥即将举行通车典礼。大伙叫了他好几次,他都一直推辞,“您是桥梁的总设计师啊,去是应该的!”。
“还是不去,这些都是大家的功劳”。
最后,大伙只有把他硬拽了去。
“我就是做桥梁设计的工程师,设计做完,桥造好,这座大桥的工作就告一段落。”他为自己为什么屡屡缺席通车庆典“辩解”说。
毕业三十多年,但高宗余在大学同学眼中留下的印象,却仍出奇一致,“三十多年了,他好像一直没变过,还是和以前一样……”
“独特的思维方式和刻苦的学习态度”。作为高宗余同学及室友,西南交通大学土木工程学院的李松教授如是评价。在大学四年里,他们的学习生活单调却并不枯燥。宿舍四人每天一起早起、跑步、吃饭、上课,晚上再去“抢”自习室座位,步调基本一致。但基本上每次考试,高宗余都是班上成绩最好的一个。他永远不敢忘,有一次,自己在宿舍里突然晕倒,高宗余立即和室友将他一起背到校医院,检查、开完药,再送回宿舍,之后还经常按时提醒他吃药。
“一个瘦瘦的南方人”。这是同班同学蔡军当时对高宗余的第一印象。他还记得,当年桥梁专业85届毕业生,有10人获得优良毕业证书,高宗余就是其中之一。大三预应力混凝土课期末考试,大部分同学刚过60分,高宗余99分,仅错了一个标点符号!
“温文尔雅、干干净净的,有点儿腼腆、可爱”。四年同窗下来,高宗余学习认真、谈吐彬彬有礼、有自己的主见的特质,给同学杨云光留下了深刻印象。“当一个小组做测量、搞设计时,高同学属于埋头苦干型,让人感觉踏实。”
“勤勤恳恳,一心扑在工作上的人”。高宗余同学、西南交通大学土木工程学院的杨永清教授至今记得,大学专业课多,老师非常严格,不及格率很高。一个班三十多人,就五六人没有补考过,而高宗余就是其中之一。
西南交通大学土木工程学院的郑史雄教授清晰记得,大学四年,虽然学校就在峨眉山脚下,但高宗余也只是去报国寺转转,他把时间几乎都花在了学习上,“金顶都没去过”。
西南交通大学土木工程学院的唐继舜教授每次出差来武汉,都会找高宗余聊聊未来桥梁发展方向和趋势。面对国家高寒、高烈度地区桥梁问题,唐继舜代表课题小组,询问是否能得到他和中铁大桥院的支持,高宗余毫不犹豫表示“非常愿意”。
2021年,高宗余被评为中国工程院院士后,他特意带妻子回了一次家乡。手牵手,一起走上南京长江大桥。
桥,还是童年时见的那座桥。
只不过——
大桥两岸,沿岸高楼鳞次栉比,桥梁主题公园繁花似锦,万家灯火在欢声笑语中度过漫长岁月。
大桥之下,浩荡长江蜿蜒如练,纵贯6300公里,不仅破译出中国桥梁腾飞的密码,也见证着这片神州大地正在经历的,史无前例的改变。
高宗余和妻子,伫立岸边,凝望远方,百舸争流。
两鬓间,那难掩的根根白发,是时光溜走时落下的温柔痕迹,也是经验和实力的象征。
眉宇间,那跃动的神采飞扬,是见证一座桥从蓝图变现实的荣耀,也是儿时梦想得以实现的喜悦。
难么?苦么?累么?留,还是走?——人的一生,将面临无数个的“十字路口”。对于大多数人,“为了什么”至关重要。
然而,对于高宗余,“哪里需要桥,就去哪!”是他心中最直接、最简单的理由。
三十余年跋涉、三十余年笃行,三十余年的大道如砥,浓缩于50余座大桥。
经常有人问,每当大桥通车这一刻,高宗余会想些什么呢?
熟悉他的人,异口同声,“还有哪里需要桥呢?”


文章来源:邓达 曹雪 王梦宇  

 中铁大桥勘测设计院集团有限公司

编辑:李枝蓉
图片来源:网络

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