11月1日,世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋——常泰長江大橋主橋開始鋼梁架設。就在同一天,武漢橋梁産業創新聯盟成立并揭牌。這兩項大事記均有中鐵大橋局的身影。
常泰長江大橋鋼梁架設現場
成立近70年來,中鐵大橋局在助力國家經濟建設發展的征程上,建設了諸多裡程碑式橋梁工程,為中國現代橋梁事業的發展作出了重要貢獻。與此同時,大橋局承建或參建的衆多橋梁工程,也獲得了多個獎項和榮譽——國家科技進步獎33項、國際IBC橋梁大獎14項、中國建設工程魯班獎42項、中國土木工程詹天佑獎30項,是中國獲獎最多的橋梁建造企業。
除了加冕國内外大獎,大橋局還獲得衆多技術專利。截至2021年6月,中鐵大橋局共擁有有效授權專利1241項,其中發明專利545項、實用新型專利674項、外觀設計專利15項、國際專利7項。2018年,中鐵大橋局還獲評“國家知識産權示範企業”稱号。
一項項科技成果的獲得,得益于大橋局依托國家重點建設項目,矢志不渝推動橋梁科技創新,在設計、施工、裝備、材料等方面大膽探索,不斷引領中國橋梁建設事業發展方向。
天下将興,其積必有源。中鐵大橋局的科技創新能力為什麼這麼強?近70年的創業之路,保藏着這支“建橋國家隊”的成功密碼。
跨越
大橋人的精神坐标
創新永無止境。世界上沒有兩座一模一樣的橋,每一座橋的修建,都必須針對不同的情況和問題加以解決。
大橋人的科技創新正是來自于工程實踐。山河縱橫的廣袤國土給了大橋人施展才華的舞台,但與此同時,江河湖海、深山峽谷也給架橋鋪路出了一道道難題——并不是所有的天塹都能輕松跨越。
早在修建武漢長江大橋時,因為長江水深、流急、風大,建設者果斷擯棄當時已成熟的氣壓沉箱基礎方案,采用首創的大型管柱鑽孔法施工。随後在修建南京長江大橋時,為滿足大橋公鐵兩用的荷載需要以及160米的跨度,自主研發生産16錳“争氣”鋼,建成“争氣橋”。1985年,在首屆國家科技進步獎頒獎大會上,南京橋以絕對的實力捧回特等獎榮譽。
南京長江大橋
修建九江長江大橋時面對基礎施工的新問題,大橋局創新采用“雙壁鋼圍堰大直徑鑽孔基礎施工法”;修建蕪湖長江大橋時,應用大跨度低塔斜拉橋闆桁組合結構建造技術,使我國公鐵兩用橋梁的建設水平跨上新台階。這兩座橋梁分别榮獲1998、2002年國家科技進步獎一等獎。
蕪湖長江大橋
時間來到21世紀,中國的高鐵橋梁開啟蹄疾步穩的建設階段。面對中國首座跨越長江的高鐵橋梁——武漢天興洲長江大橋的修建,大橋局再次以“三索面三主桁斜拉橋新結構”的首創技術,一舉拿下國家科技進步一等獎、國際橋梁大會(IBC)喬治·理查德森獎、菲迪克百年重大土木工程項目優秀獎。2011年通車的京滬高鐵南京大勝關長江大橋是又一座跨越長江的高鐵橋梁,與天興洲橋相比,其體量更大、荷載更重、跨度更長、速度更高,先後榮獲中國魯班獎、喬治·裡查德森獎、國際橋協傑出結構工程獎、國家科技進步特等獎。
武漢天興洲長江大橋
如今,越來越多的新建橋梁需要直面更具挑戰的自然環境,深水、高寒、凍土、風浪帶來前所未有的難題。大橋人繼續堅守“建橋報國”初心,發揚“跨越天塹、超越自我”的企業精神,不斷攻堅關鍵核心技術,逢山開道、遇水架橋,“解題”能力不斷強大。
世界首座跨度超千米的公鐵兩用斜拉橋——滬蘇通長江公鐵大橋,擁有公鐵兩用橋最高主塔、最大體積沉井基礎、最大載重量、最高強度的橋梁鋼Q500qE等多項世界之最;連鎮鐵路五峰山長江大橋,是我國首座千米級公鐵兩用懸索橋,面對懸索橋結構“輕盈”的天然缺點,大橋局進行了多項科研攻關,在國際範圍率先建立起中國高速鐵路懸索橋的設計方法、計算理論和相關技術标準;平潭海峽公鐵兩用大橋則打破“建橋禁區”斷言,巋然屹立于世界三大風口之一的平潭海峽之上,大橋局自主研發使用的風、浪、流毫米級監測系統,使該橋成為體現“中國智造”的世界級橋梁。
平潭海峽公鐵兩用大橋
機制
激發創新的源頭活水
如果說中鐵大橋局的企業精神和創新文化,為科技創新營造了濃厚的環境氛圍。那麼企業一系列固化下來的制度設計,則成為激發科技創新的源頭活水。。
十九大報告曾提出要“培育具有全球競争力的世界一流企業”,需要不斷構築企業核心專長的創新能力。這當中,既包括技術創新能力,也包括機制、模式的創新能力。數十年來,大橋局緊跟國家創新驅動發展戰略,聚焦“國内領先、世界一流”的總體目标,以“建橋國家隊”的使命擔當不斷提高中國橋梁創新能力和核心競争力,不斷完善科技創新體系建設,為科技創新持續注入新動能。
大橋局推動橋梁科技創新的一大優勢,在于其所特有的集橋梁科學研究、勘測設計、營建施工、裝備制造“四位一體”的全産業鍊發展模式。該模式為國内橋梁建造企業中所獨有,設計、科研、施工和裝備制造緊密配合、環環相扣,系統、整體推進橋梁科技的創新。首先從設計開始,即确立新的創意,設計創新又能很好地結合施工實際和裝備的開發研制,并得到科研和施工的及時驗證;而施工不僅為設計提供了豐富的實踐依據,對設計又能進一步優化完善。
橋梁結構健康與安全國家重點實驗室
“人類始終在不斷追求橋梁更大的跨度,實現大跨度就是全産業鍊綜合創新的成果,材料、工藝、裝備等各個方面技術水平都要跟上。”中鐵大橋局總工程師毛偉琦舉例說。
滬蘇通長江公鐵大橋建設中,大橋局攻克了世界體量最大的水中沉井基礎施工、世界最高公鐵兩用橋主塔施工等難題,“量身定制”了強度達500兆帕高性能橋梁鋼,以及抗拉強度達2000兆帕的斜拉索,研制運用世界吊重最大的1800噸架梁吊機進行鋼梁吊裝,形成65項專利、創造14項新工法,最終大橋以主跨1092米刷新了世界公鐵兩用斜拉橋跨度紀錄。
提到面向橋梁全産業鍊的研究,不得不說的還有依托中鐵大橋局建設的“橋梁結構健康與安全國家重點實驗室”,這是我國唯一一家依托于企業建造的關于橋梁研究的“國重實驗室”,處于行業領先地位。
在實驗室學科帶頭人田啟賢看來,依托企業建造的實驗室擁有獨特的體制優勢——能直接面對工程,研發的技術更有針對性,更清楚行業的痛點在哪,對行業未來的發展方向也把握更準。另外,因為不斷有超級工程等大項目的鍛煉,實驗室的人才隊伍也成長得更快。
實驗室成立至今已有6年,數年來不斷承接國家、省市等各級部門的研究課題,在高速鐵路大跨度橋梁安全建造關鍵技術、纜索承重橋梁結構精準檢測與健康評估成套技術、UHPC超高性能混凝土、橋梁的振動控制、智慧管養、智慧工地打造等方面取得豐碩的研究成果。
創新能力提升,更離不開創新人才的集聚。中鐵大橋局被譽為“中國橋梁工程師的搖籃”,雄厚的人才基礎是大橋局的技術根基,大橋局先後培養了中國科學院院士1名,中國工程院院士4名,全國工程勘察設計大師6名。汪菊潛、陳新、方秦漢、秦順全、高宗餘……他們赓續傳承,引領着中國橋梁事業的發展進程。一代代橋梁泰鬥級人物的不斷湧現,得益于大橋局持續強化創新人才培養,堅持不懈地加強科技人才隊伍建設。近70年來,中鐵大橋局大力發揮人才資源優勢,特别重視年輕科技人才的培養,繼承發展企業數十年來所積累的“寶貝”,充分發揮老專家們的“傳幫帶”作用,讓橋梁建造大師後繼有人。
據毛偉琦介紹,大橋局給入職的青年人才設定了“358”職業規劃,即3年成為骨幹、5年成為項目負責人、8年成長為項目總工或工程部長。通過設立内部研究生制度,與高校聯合培養人才,大膽将年輕人推向重要崗位、重大工程中磨砺鍛煉,不少青年人才已開始獨當一面。大橋局還設置有“學科帶頭人”制度,鼓勵專家們在某個細分領域持續深耕。
科技創新需要資金的不斷投入做支撐,中鐵大橋局始終加大科技創新的研發投入。“十三五”期間,公司科技投入達39億元,其中研發費用約27.5億元,有效推進了科研工作的順利開展。
大橋局還強化研發投入的預算管理,年度預算遵照“企業研發費規模與收入相匹配”的原則,随企業發展合理提升;采取“外部籌措一部分、公司撥付一部分、項目承擔單位配套一部分”的多級投入模式,保障研發資金的籌措;通過各單位自查和現場抽查等方式,對科技預算的執行情況加強監督,保證研發費用足額到位、合規支出。
逐夢
科技高原的領頭之雁
談及創新驅動發展,中鐵大橋局黨委書記、董事長文武松曾說過:“大橋局要做‘領頭羊’,更要成為‘領頭雁’。”他特意比較了兩者的不同,認為領頭雁“站得更高看得更遠”。
成為“領頭雁”的志向,促使中鐵大橋局不僅着眼于當下工程需求的實用技術創新,更朝着行業内最前沿、最具前瞻性的科研領域進軍。
“在這方面我們有着深厚傳統!”中鐵大橋局科信部副部長黃曉航表示。例如,早在上世紀80年代,陳新院士就帶領團隊,在國内率先研究編寫結構計算軟件,大橋局也成為國内橋梁行業内第一家自己編寫軟件的設計施工單位。21世紀初,在建造東海大橋時,大橋局自主研制的“小天鵝号”,是我國第一個專業化的海上運架一體船。
毛偉琦認為,中鐵大橋局代表着中國建橋的最高水平,打造“世界一流建橋國家隊”是企業的宏偉目标和願景,作為一個行業領軍者,開展高水平研究與創新是大橋局當仁不讓、義不容辭的責任。
近些年來,大橋局面向國家重大戰略需求,站在世界橋梁領域最前沿,開展重大項目科研攻關和技術突破。比如川藏、滇藏等高原山區鐵路線,瓊州海峽、渤海灣等跨海峽通道建設,國家已經研究布局了20年之久,在這過程中中鐵大橋局從未缺席,毅然擔起了“建橋國家隊”身上肩負的責任,持續緻力于為挑戰超級橋梁工程做科研和技術能力儲備。
目前,為響應中央的指示要求,中鐵大橋局正在努力打造成為中國橋梁智能制造、康養的“原創技術策源地”,做培育橋梁全産業鍊的“鍊長”,目的就是要牽頭起中國的橋梁産業鍊創新發展,特别是攻克“卡脖子”的技術難題。
在高速鐵路橋梁方面,大橋局正在開展橋梁變形與軌道變形的适應性研究,目前該領域還是一片空白,大橋局正研究建立起國家标準。
在超大跨度橋梁建造方面,常泰長江大橋是長江上首座集高速公路、城際鐵路、一級公路“三位一體”的過江通道,其主航道橋為主跨1176米的斜拉橋,建成後将成為世界最大跨度斜拉橋;天星洲航道橋和錄安洲航道橋均采用主跨388米的鋼桁梁拱橋,也将成為世界上最大跨度公鐵兩用鋼拱橋。
在橋梁智能監測及管養方面,大橋局研發了智慧橋梁系統。橋梁建造完工後,移交給業主的除了一座實物橋外,還包括該橋建造過程中的相關大數據。另外,橋梁運營過程中,還可為橋梁提供智慧管養服務,進行健康監測、評估橋梁運行狀态,對緊急事件進行報警,助力大橋健康養護。目前,大橋局正在對武漢軍山長江大橋、鹦鹉洲長江大橋、楊泗港長江大橋等橋梁提供智慧管養服務。
常泰長江大橋智能沉井下沉施工過程監控
從一橋飛架到彩虹三千座,一代代中鐵大橋人肩負國家和民族期許,響應時代和人民号召,不斷刻苦攻關,尋求橋梁技術的新突破,為國家橋梁事業發展作出了突出貢獻。未來,中鐵大橋局将繼續以“架橋鋪路、造福人類”為己任,凝聚科技創新合力,突破關鍵核心技術,推動中國真正實現由“橋梁大國”向“橋梁強國”轉變。
文字:周 威 劉佩娅 高謙君
圖片:資料圖片
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