原创标题:创新背后的故事——为中国桥梁建设创造新名片

资料来源:中央纪委国家监督委员会网站

5月12日，屏南三桥成功完成全桥主弦管混凝土浇筑。图为大桥主拱肋的合拢。新华社记者黄

图为川藏铁路拉林段的重要标志性工程——藏木桥的关闭。新华社记者普布扎西摄

5月30日，第二届全国创新奖在北京揭晓。中国工程院院士郑领导的大跨度拱桥关键技术研究团队获得国家创新竞赛奖牌。据报道，全国有10个科研团队获得了这一荣誉。

大跨度拱桥的关键技术团队对公众来说有点陌生，但已经取得了显著的成绩。他们攻克了跨度超过500米的钢管混凝土拱桥的关键技术，荣获2018年国家科技进步奖二等奖、鲁班奖、詹天佑奖和世界桥梁界“诺贝尔奖”——乔治·理查森奖。

不久前，世界上正在建设的最大跨度钢管混凝土拱桥和主跨575米的屏南三桥于5月12日成功完成了全桥主弦管的混凝土浇筑，引起了业界的广泛关注。

该桥的建设是基于20多年来大跨度拱桥关键技术研究团队开发的一整套施工技术和超过500米的钢管混凝土拱桥。世界上最大跨度的钢管混凝土拱桥——川藏铁路雅鲁藏布江藏木桥于2018年9月成功合拢，该桥也采用了该团队的原始技术。

那么，中国大跨度拱桥建设的发展现状是什么，关键技术突破的主要创新和意义是什么，要把中国从一个桥梁大国变成一个桥梁强国应该做些什么？记者近日采访了郑院士。

世界拱桥看中国

中国的桥梁充满了不同的风格。中国的桥梁壮丽多彩。

中国是一个桥梁大国，自古以来就被称为“桥梁国家”。目前，中国有80多万座公路桥和20万座铁路桥。

桥梁结构基本上分为四种类型:梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥。中国占据了世界十大跨度梁桥、拱桥、斜拉桥和悬索桥的一半。

在我国的各种桥梁中，拱桥建筑历史悠久，风格独特。建于隋代的“中国第一桥”赵州桥，是世界上第一座敞开的大型石拱桥。大约500年后，这样一座石拱桥才出现在欧洲。

什么是开放式肩拱？它是在大拱门的两个肩膀上挖一些洞，在拱门上形成一个拱门。“原来的拱桥是实心拱桥，没有挖洞和修建小拱门，所以跨度不大。开放式肩拱(或空心拱)减少了恒载，因此跨度可以扩大。”郑宜莲说:“开肩拱(空心拱)是我们祖先的伟大贡献。”

拱桥的主要优点之一是耐久性好，使用寿命长，能够承受人为或自然灾害的冲击。今天，建于1400多年前的赵州桥和建于800年前的卢沟桥仍然屹立在河上。

为什么拱桥这么坚固？

“这是其合理压力的结果。它通过弧形拱圈将结构的物理自重或垂直荷载转化为轴向力。如果拱轴线选择得当，它将在小偏心率下受压。因为它主要是压缩的，没有疲劳问题，所以耐用性非常好。”郑宜莲说，除此之外，所有的压缩材料都可以用来建造桥梁。拱桥有砖、石、铁和钢，这是其他桥梁所没有的。

世界拱桥不仅从历史和数量上看中国，也从技术上看中国。我国现代拱桥不断更新跨度，突破技术。围绕钢管混凝土拱桥和劲性骨架混凝土拱桥两种现代拱桥类型，原有技术具有主要的知识产权保护。

世界上最大跨度的钢管混凝土拱桥通车，河江长江第一大桥主跨530米，世界上最大跨度的钢管混凝土拱桥在建，雅鲁藏布江藏木桥主跨430米，世界上最大跨度的钢管混凝土拱桥在建，屏南三桥主跨575米…在郑宜莲团队关键技术的支持下，大跨度拱桥一次又一次刷新了世界上最大的跨度，如飞虹，把天堑变成了通途。

目前，在该团队的带领下，广西龙潭天湖大桥已经开工建设，跨度达600米，将混凝土拱桥的跨度世界纪录提高了155米，并将成为“世界上第一座拱桥”。将来，该队还将打破700米跨度的新世界纪录。

“过去，人们认为拱桥是落后的东西，认为从国外进口的悬索桥和斜拉桥更现代。事实上，与悬索桥和斜拉桥相比，我们修建的屏南三桥刚度更大，造价更低，优势明显。”郑甚至说:

关键技术反复突破

桥在中国，春风经常；中国的桥梁增添了魅力。

由于拱圈的施工难度很大，我国拱桥的施工最初是由支架支撑的。然而，支座的存在会影响跨度的加宽。

郑宜莲于1968年首次提出无支架拱桥的施工方法:吊装、斜拉扣挂施工、空中无支架合拢。无支架拱桥的修建使拱桥的跨度不断扩大，成为现代拱桥和传统拱桥的分界线。从此，中国拱桥进入了一个新的发展阶段。

近年来，郑宜莲带领科研团队不断攀登，逐步克服钢管混凝土拱桥施工的技术难题。

郑宜莲的团队在参与合江长江一号桥的设计和施工时，面对的不仅仅是跨度530米的新突破。该桥悬跨段200多吨，一管混凝土800立方米，安装极其困难，精度要求极高。然而，尽管雅鲁藏布江藏木桥的跨度只有430米，但八根钢管中的每一根的混凝土都是1000立方米。该小组指示施工单位克服在高原地区极端恶劣的气候和巨大的日温差下在管道中连续浇筑混凝土的问题。

屏南三桥的设计面临更多挑战。原设计推荐了悬索桥，审查单位也提出了斜拉桥的建设。郑等人都提出建造刚度大、造价低的拱桥。为了进一步节省投资，他们还建议在卵石层上放置一个桥台。这是拱桥设计中的一大禁忌，因为拱桥是超静定结构，两个桥台的不均匀沉降或位移会产生很大的附加应力，威胁到拱桥的安全。通过试验，该团队创造了一种大跨度拱桥基础的设计和处理方法，即“圆形地下连续墙+卵石层注浆加固”。大跨度拱桥的桥台首次放置在卵石层上。

今天，屏南三桥已经开工20多个月了。试验表明，卵石层地基下的最大位移仅为5毫米，远低于设计要求的3毫米。不仅没有安全问题，直线工期缩短了3个月。2019年底，在世界拱桥大会召开之际，许多外国拱桥专家对施工现场感到惊讶，并对该桥给予了高度评价。

另一方面，屏南三桥又一次在管内混凝土浇筑方面取得了重大突破——大家都知道，混凝土不会收缩，但团队成员开发了一种新材料，通过多次膨胀来抵消混凝土的收缩。

大跨度钢管混凝土拱桥管内混凝土真空辅助浇筑技术和新材料，钢管混凝土桥梁高精度、低成本成套施工技术和设备，跨度500米以上钢管混凝土拱桥关键结构设计创新。正是在一桥一桥的攻关过程中，该团队形成了跨度超过500米的钢管混凝土拱桥的完整施工技术，将钢管混凝土拱桥推向了更大的跨度，创造了中国拱桥的名片。

从桥牌到桥牌

在团队解决关键问题的过程中，郑宜莲认为最重要的是把科研和实验放在设计和建设的前面。“让我们把我们的设计和施工建立在非常可靠的基础上，风险就会被克服。当然，它还包括设计和施工单位使用无人机等现代设备和大数据等技术的能力。”

他特别自豪的是，该团队真正实现了生产、教学和研究的结合。在这个团队中，许多来自大学的老师和学生贡献良多。其中，东南大学研发的无收缩混凝土材料。

屏南三桥的一个桥台坐落在35000立方米的卵石上。这么多鹅卵石的加固效果是什么？广西大学博士生张震在现场进行了原位灌浆模型试验，准确的试验结果为以后灌浆水泥用量提供了科学依据。

除了生产、教学和研究相结合带来的技术突破外，他还有一件引以为豪的事情——与悬索桥和斜拉桥相比，拱桥的施工不仅刚度大、安全性好、成本低。

低成本对贫困地区意味着什么？负担已经减轻，节省下来的大量资金可以投入开发。大桥建成后，便捷的交通有助于克服贫困。

平南县是平南三桥的投资者之一。该县有近80个贫困村庄。据计算，拱桥的造价比推荐的悬索桥低9000万元，每年比其他桥梁的维修费用低100多万元。这成为郑钧连大力提倡修建拱桥的重要原因之一。之后，该团队煞费苦心地解决关键技术问题，并在卵石层上安装了一个桥台，一举节省了2000多万元。

我们决心为人民服务，建设最合适、最安全、最经济的桥梁，推动经济社会发展。郑宜莲，专家组组长，指导云贵铁路南盘江大桥建设，2019年荣获詹天佑奖。他提出的“钢管混凝土劲性骨架斜拉扣挂+拆环外包”的组合施工方案已成功应用于南盘江大桥和北盘江大桥，不仅大大降低了施工风险，而且比原方案分别节约了约3000万元的造价。

金桥连接着四海和未来。

\”拱桥蕴含着许多中国哲学，是中国的瑰宝.\”郑宜莲认为，桥梁是中国科技的名片，而拱桥正是桥梁从大国向强国转型的突破口。

“中国建造了最多的桥梁，拥有最多的专利。世界上超过430米的15座拱桥中，有12座在中国。自1990年以来，中国钢管混凝土拱桥的跨度在过去的30年里从110米增长到575米。跨度迅速增加，这在桥梁史上是罕见的，而且这个数字也增长到了近500。作为桥梁力量，这是毫无疑问的，每个人都同意。”郑宜莲说，中国正在从一个桥牌大国向一个桥牌强国迈进，中国的桥梁已经成为一个响亮的世界品牌。但是为了成为一个桥梁力量，他认为我们仍然必须在计算软件上努力工作。目前使用的软件都是国外的，国内软件的功能不如国外软件。

“我们不能满足，因为桥梁数量多，跨度大。我们必须继续追求技术升级或优化。从一个桥梁大国走向一个桥梁强国是一个进步的过程。这将鼓励我们解决更多的问题和困难，通过走一段楼梯来发展技术对我们是有好处的。”(中央纪委国家监督委员会网站褚英杰)