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卢大兴:为世界增添色彩的桥梁结构工程师

广州市新光大桥的落成,创造了多项国内第一。南方报业专门发了一篇题为《从新光大桥看广州:从黑白走向彩色》的报道。因为这座桥为广州增添了色彩,也为世界桥梁建筑史上增添了浓墨重彩的一笔。卢大兴是建造这座桥的结构工程师。这座世界上第一次采用竖转加平转两次转体施工方案的桥梁,就是采用了卢大兴的专利。

珠江上的彩虹

卢大兴职业生涯获奖无数,但他最满意的是荣获勘察设计协会二等奖。而为他带来这项荣誉的工程,就是著名的广州新光大桥工程。

新光大桥呈南北走向,纵跨珠江南水系,就像悬挂在珠江上的一道彩虹。对于广州市民来讲,新光大桥是一处景点。而对于卢大兴来讲,跨度超过428米的大桥结构,却是一个难题。

如此大的跨度,传统的施工模式肯定不安全。卢大兴决定用大量的钢结构,采取三角拱的造型,这样不但通透耐用,也可以照顾到造型上的美感。在设计时,卢大兴创造性地采用了三跨连续中承式钢桁拱桥和三角钢构的混合结构桥型,主拱桥和边拱桥桥面结构最终确定采取半漂浮桥面系及柔性系杆的结构体系,有效地解决了基础不平衡、水平力和弯矩,使全桥结构受力最为合理。这也是在桥梁建造史上第一次采用钢桁与预应力V型钢构混合渡段的连接技术。

卢大兴把全程420米的桥体分为了三段,并且把这三段在加工厂全部加工完毕后,采用“大驳船”拉到珠江上,用大吊车吊起来安装施工。整体施工只用了3天就全部完成。卢大兴说,桥体建造并没什么难度,但中间的钢结构达到了3078吨,这也是一项突破性的技术应用。

至今卢大兴还认为:新光大桥不仅是一座桥梁,更是一尊艺术品。如今在广州市的宣传片上,经常可以看到新光大桥的影子。

新兴大桥的竣工,在卢大兴的履历里又增添了“浓重”的一笔。卢大兴活跃在中国各地的桥梁建造施工中:北京奥运工程石景山铁路南站首座转体斜拉桥工程、金沙江铁路悬索桥设计工程中,都有卢大兴的身影。

压力下的“转体”

卢大兴第一个值得自豪的作品并不是新光大桥,而是北京五环路石景山南站桥梁建造工程。为了迎接2008年北京奥运会的到来,北京五环路最后一座大桥的建设被提到日程上来。这座工程的完工,意味着北京五环路全线贯通,其重要性不言而喻。当时的北京市委书记亲临现场监督工程的进展;同时,中央电视台记者全天候守在施工现场,希望能第一时间报道这一历史时刻。

就是这样一座影响力大于实际意义的桥梁,让卢大兴的压力非常大。

这是北京第一座斜拉索桥,也是一座施工难度极大的工程,桥梁所在位置下方就是北京石景山南站,京九铁路等十几条铁轨贯穿而过。卢大兴曾经算过一笔账:石景山南站火车停运1小时的成本大约是300万人民币。而如果按照传统施工方法跨铁路修建桥梁,最快施工速度也得1个月左右的时间,算下来没几个亿人民币的成本是打不住的。

压力之下,卢大兴想到一个主意:浇筑桥梁时与铁路平行进行,浇筑完后再进行桥梁转体,从而横跨在铁路之上,这样最多两个小时就能够完工,不但节省了费用,也保障了铁路的安全运营。

但这样一来,难题就抛给卢大兴了。如果在施工过程中,转体不成功怎么办?如果工期严重推迟,当年完不成工期又怎么办?另外,这桥梁的重量不像玩具一样,随时你想怎么搬就怎么搬。这样一个超过15000吨重量的桥梁,是世界建桥史上从来没有过的。以往世界上桥梁结构转体最高吨位纪录是5000吨,而一下子吨位在此基础上提升10000吨,难度可想而知。卢大兴睡不着觉了。

一方面这座横跨在五环上的桥,结构是很复杂的,施工位置又是在曲线上,是完全异形的东西。所以在施工时,首先要保证桥体的重心在一个完全合理的位置。因为在现场进行尝试性浇筑是完全没有条件的,只能通过电脑软件不停进行模拟。卢大兴在电脑上建了一个实体的桥梁模型,把所有的构件都安装进去,然后通过计算机模型不断模拟出桥体的重心点。同时,卢大兴也给出了一个现实中可以操作的空间值,误差在20毫米内,是可以准确完成桥梁转体的。

经过无数次的模拟,卢大兴最后定下来的方案是采用斜拉桥的形势,先立一根柱子上去,然后用钢索把桥梁拉住。尽管这种设计在国外已经有了不少的先例。但在中国,这样的设计还是第一次。施工结束,验收的时候发现:实际操作中,桥梁转体时重心距离卢大兴给出的最佳值只差3毫米。

在这次工程结束后,卢大兴申请了4项专利,每项专利都是跟桥梁转体相关的。后来,北京铁路局几乎所有的相关工程,都采用了卢大兴的专利技术。

结语:有几个代表性的工程压阵,卢大兴早已功成名就。他正在做一件对于世界桥梁结构工程师来说都非常有意义的一件事:把中国桥梁设计大师徐恭义的著作《大跨度铁路悬索桥设计》翻译成英文著作,并推广到全世界。这是一项艰难的工作,单纯的中文翻译并不懂桥梁结构术语,而大部分懂桥梁结构的外国人,根本不懂中文。卢大兴就义无反顾地接受了这样一项任务。除此之外,卢大兴最近在主攻桥梁结构维修等方向,希望未来有一天,可以在世界桥梁结构领域有新突破。

( 阿江 文/图)

卢大兴先生

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