滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋
2020年7月1日，滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋正式通車(chē)，一座聯(lián)通長(cháng)三角區域的新地標應運而生。作為大橋的總設計師，設計過(guò)很多座世界級大橋卻鮮少參加通車(chē)儀式的高宗余，趕到現場(chǎng)感受了熱烈氣氛。這座橋對于他來(lái)說(shuō)，有著(zhù)非同尋常的意義。
“你看我現在頭發(fā)比較少，其實(shí)以前頭發(fā)挺多的。作為橋梁工程師，責任感激發(fā)下的壓力時(shí)刻存在?！痹?020年這樣一個(gè)特殊年份里，高宗余通過(guò)視頻接受了《橋梁》雜志記者的專(zhuān)訪(fǎng)。
高宗余是南京人，說(shuō)起金陵美食如數家珍、輕松自如。而當說(shuō)起橋梁時(shí)，工程師骨子里的嚴謹與較真便溢于言表。每一個(gè)數據、每一個(gè)專(zhuān)業(yè)名詞，都仿佛是刻在他腦子里的密碼，解鎖著(zhù)一段段求真探索的經(jīng)歷。
十五年成就一座橋
記者：從2005年開(kāi)始，您就率領(lǐng)團隊開(kāi)展對滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋的研究，僅論證橋位就花了5年時(shí)間。能否和同行分享一下這5年當中，遇到的最大問(wèn)題是什么？最終如何敲定了最佳方案？
高宗余：從2005年開(kāi)始，大橋院團隊開(kāi)展對滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋的研究，首先要根據功能定位，研究從哪里過(guò)江，在50多公里的范圍內，先后仔細研究了5個(gè)橋位，最后選定捕魚(yú)港——十三圩線(xiàn)位，北岸是南通的通州市，南岸是蘇州的張家港市。為什么要研究這么長(cháng)時(shí)間呢？我們要針對平原河道、江面寬闊、航運繁忙、兩岸沿線(xiàn)地區人口稠密、經(jīng)濟發(fā)達城鎮化水平高等特點(diǎn)，考慮怎樣把鐵路通道和長(cháng)江的航運、防洪，兩岸的用地（包括岸線(xiàn)、碼頭），綜合交通結合起來(lái)考慮。把各個(gè)方面的因素都綜合起來(lái)，發(fā)揮整體優(yōu)勢，實(shí)現協(xié)調共享發(fā)展，資源效益最大化。
長(cháng)三角是我國經(jīng)濟最發(fā)達地區之一，交通網(wǎng)絡(luò )密度大。遺憾的是過(guò)江鐵路通道運力不足，分布不均。在滬蘇通大橋通車(chē)之前，江蘇鐵路過(guò)江橋只有兩座——南京長(cháng)江大橋和京滬高鐵大勝關(guān)長(cháng)江大橋。南京以下的整個(gè)下游，只有一座輪渡過(guò)江，與江蘇整體的交通需求不匹配。
橋位定了以后，橋型的選擇反而很簡(jiǎn)單?？缍刃枰磺Ф嗝?，功能為公鐵兩用，有滬蘇通鐵路、城際鐵路，還有一條高速公路。這樣一來(lái)，橋型基本上就確定了，斜拉橋或者懸索橋。由于江面很寬，長(cháng)江的主航道靠南側，如果修懸索橋，要在江里設置錨碇，這是不可行的，所以就只有斜拉橋。
記者：滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋是世界上首座超過(guò)千米跨度的公鐵兩用橋梁，采用主跨1092米的鋼桁梁斜拉橋結構。如此的體量和跨度，堪稱(chēng)超級工程。在最初確定這個(gè)跨度時(shí)，有沒(méi)有一些困難和顧慮？
高宗余：跨度是由兩個(gè)因素決定的。第一是需求。一般情況下，跨度越大，投資越大，所以希望跨度盡量小些，但長(cháng)江大橋需要滿(mǎn)足航運和防洪的需要。第二是技術(shù)能力。這是一步一步逐步發(fā)展的，現在世界上有跨度超過(guò)千米的鐵路橋梁，但是公鐵兩用斜拉橋跨度超過(guò)千米是世界首次。
銅陵公鐵大橋
我們每前進(jìn)一步，都是對以往建橋技術(shù)的傳承，在創(chuàng )新引領(lǐng)下的發(fā)展。2000年時(shí)，我國最大跨度的鐵路橋是312米的蕪湖長(cháng)江大橋。2004年開(kāi)工建設的天興洲大橋，跨度一下子跨到504米，那也是第一次有高鐵從長(cháng)江大橋上通過(guò)。當時(shí)壓力很大，高鐵到底能不能過(guò)？這么大跨度行不行？做了很多研究，直到2009年順利通車(chē)。有了這個(gè)做基礎，我國的高鐵橋梁技術(shù)不斷在創(chuàng )新中發(fā)展，從新結構、施工技術(shù)、工程裝備，到新材料研發(fā)應用，跨度也不斷發(fā)展，從504米、567米、580米，到后來(lái)銅陵長(cháng)江大橋的跨度630米，一步一步腳踏實(shí)地地走來(lái)。所以，到了滬蘇通大橋，無(wú)論是橋位的選擇，還是跨度、橋型的確定，心里都是有底氣的。
記者：滬蘇通長(cháng)江公鐵大橋在新技術(shù)、新材料、新設備的應用方面，也走在了行業(yè)的前列。具體有哪些做法和創(chuàng )新理念值得行業(yè)借鑒和推廣？
高宗余：橋梁工程的發(fā)展必須不斷吸收整個(gè)社會(huì )科技進(jìn)步帶來(lái)的成果。滬蘇通大橋在工業(yè)化、智能化方面做了很多實(shí)踐。從基礎到主梁，從主橋到引橋，從鋼結構到混凝土結構，都全面推廣工廠(chǎng)化、智能化。
通過(guò)滬蘇通大橋的創(chuàng )新實(shí)踐，我們發(fā)展了大跨度鐵路橋梁形位控制設計技術(shù)，研發(fā)應用了世界強度最高的2000兆帕平行鋼絲斜拉索、Q500qE高性能橋梁鋼，自主研發(fā)了世界起吊能力最大的1800噸架梁吊機。并形成了多項國際領(lǐng)先成套技術(shù)：巨型鋼沉井快速精確定位技術(shù)，超高橋塔建造技術(shù)，大節段鋼桁梁全焊接整體制造架設技術(shù)等。
1萬(wàn)多噸重的鋼殼沉井，在船塢里面完成制造，浮運到墩位；鋼桁梁全部在工廠(chǎng)制造、焊接，包括桁架、公路橋面、鐵路橋面；引橋48米跨度預應力混凝土梁也都是節段預制拼裝……可以說(shuō)是全面推廣工廠(chǎng)化建造。
平潭海峽公鐵大橋
30多年前，我剛畢業(yè)參加工作那會(huì )兒，鋼桁梁桿件是一根一根拼裝的，桿件之間在節點(diǎn)用高強度螺栓連起來(lái)，有大量的高空人工作業(yè)。后來(lái)逐步發(fā)展，從天興洲大橋的整節段拼裝、銅陵大橋的桁片式制造，到滬蘇通大橋的大節段制造安裝和平潭海峽公鐵兩用大橋的整孔制造安裝；從大量現場(chǎng)螺栓連接，到工廠(chǎng)全焊接制造?？萍紕?chuàng )新既提高了工作效率和工程質(zhì)量，又降低了勞動(dòng)風(fēng)險，突出了以人為本的理念。
平潭大橋鋼桁梁整孔架設
信息化技術(shù)在滬蘇通大橋也得到了廣泛應用，實(shí)現了BIM技術(shù)的設計施工運營(yíng)全過(guò)程一體化應用，施工過(guò)程采用了智能化的監控監測系統，運營(yíng)階段有智能化健康監測系統，公路面、鐵路面實(shí)現了5G信號全覆蓋。
記者：綠色、全壽命的建橋理念，體現在橋梁設計的從始至終。作為總設計師，滬蘇通大橋從設計到施工，始終貫穿“長(cháng)江大保護”和“低碳環(huán)?！崩砟?，能否談?wù)勀鷤€(gè)人對此問(wèn)題的理解？
高宗余：我認為，綠色發(fā)展、全壽命理念要從根本上去實(shí)現它。綠色，不僅僅是施工的時(shí)候沒(méi)有噪音，大橋施工完成以后把植被恢復，僅僅做到這些是遠遠不夠的。要從根本上減少對資源的消耗、占用，更加順應自然規律，提高結構耐久性。滬蘇通大橋是多功能共用橋，統籌協(xié)調，將干線(xiàn)鐵路、城際鐵路和高速公路三種功能集中在一座橋上，集約利用寶貴的過(guò)江通道資源，從根本上體現了綠色發(fā)展的理念。如果分開(kāi)來(lái)建，就要建三座橋，占用三個(gè)過(guò)江通道，占用更多的土地、岸線(xiàn)，會(huì )在江里面建更多橋墩。我們設計這么大的跨度，目的也是保護長(cháng)江河道的自然狀態(tài)，不會(huì )因為修橋使河道產(chǎn)生顯著(zhù)的變化，不會(huì )影響防洪、航運和碼頭的使用，實(shí)現陸路交通和水運交通的和諧共存，確保防洪安全。我們通過(guò)協(xié)同創(chuàng )新研發(fā)高強度、高性能、耐久性好的材料，精細化設計以減少材料用量，從而減少對自然資源、能源的消耗，減少碳排放，全方位體現綠色建橋理念。
大橋設計了比較完善的養護維修系統，主要結構都做到了可達可視。健康監測系統對環(huán)境信息、交通信息、結構反應信息可以全面收集、分析和評判。設置智能化橋梁主動(dòng)防船撞監測系統，具有自動(dòng)化、模塊化、全天候、可靠性好的特點(diǎn)，可及時(shí)發(fā)現超高船舶或者偏離航道的船舶，預警提示其采取避撞措施，并與被動(dòng)防撞設施相結合，共同為橋梁的安全運營(yíng)提供保障。
記者：滬蘇通大橋順利通車(chē)，作為總設計師，是否有不同的感受？
高宗余：滬蘇通大橋從可行性研究、初步設計、施工圖設計，到6年多施工過(guò)程中的技術(shù)服務(wù)，再到大橋開(kāi)通之前聯(lián)調聯(lián)試、驗收，大橋院的勘察設計團隊付出很多辛勞，多個(gè)科研單位、高校為項目提供了大量的技術(shù)支持，許多專(zhuān)家為大橋建設給予了無(wú)私的指導，特別是工地的建設者、工人師傅們，6年多現場(chǎng)施工付出的勞動(dòng)和汗水，非常值得尊敬。我參加了通車(chē)儀式，看到經(jīng)過(guò)十多年努力的大橋終于從藍圖變成現實(shí)，作為設計團隊的一員，確實(shí)非常激動(dòng)，也非常自豪。
工程師不允許失敗
記者：您30多年來(lái)專(zhuān)注橋梁設計，成就了許多令人矚目的作品。如今回顧起來(lái)，哪些讓您印象深刻？哪座橋對您的成長(cháng)起到了關(guān)鍵作用？
高宗余：我和同事們都有一個(gè)共識：工程師和科學(xué)家有一個(gè)最大區別，就是工程師不允許失敗?？茖W(xué)家做科學(xué)研究實(shí)驗，很多時(shí)候就是要從失敗中積累經(jīng)驗、發(fā)現規律。工程師所面對的每一個(gè)工程，甚至里面的每一個(gè)構件，都是不能失敗的，要百分之百成功。完成設計、完成建造只是第一步，歷經(jīng)了百年運營(yíng)使用的風(fēng)吹浪打、雨淋日曬、萬(wàn)千車(chē)輛行駛的考驗，安全使用到它的設計壽命，才能最終證明是成功的。
每一個(gè)項目，都是對前人勞動(dòng)成果的傳承發(fā)展。今天建了跨度一千米的橋，前面一定有300多米、500多米、600多米的……一步步走過(guò)來(lái)，我們需要不斷創(chuàng )新橋梁技術(shù)，提高跨越能力，滿(mǎn)足高速、重載等使用需求，將科技發(fā)展的新成果，不斷吸收到橋梁工程里來(lái)，新理論、新材料、新結構，計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、工程裝備等全社會(huì )科學(xué)技術(shù)發(fā)展成果的應用。
不瞞您說(shuō)，我對每一座橋都印象深刻，因為每座橋都不一樣，對工程師個(gè)人而言都會(huì )是一個(gè)新起點(diǎn)。我曾說(shuō)過(guò)“滬蘇通大橋是為服務(wù)長(cháng)三角定制的”，實(shí)際上，我們大橋院設計的幾乎每一座橋都是定制的。1萬(wàn)部P30手機都是一樣的，但是每座橋都是不同的，就像世界上沒(méi)有兩片相同的樹(shù)葉。
記者：每一次的探索與創(chuàng )新，都需要極大的勇氣與自信。經(jīng)歷了這么多重大工程的磨礪，如今，當您設計的大橋面臨一些關(guān)鍵施工節點(diǎn)時(shí)，您是否還會(huì )有當初那份如履薄冰的心情？
高宗余：有一位老前輩曾開(kāi)玩笑說(shuō)：修好一座橋不容易，要做很多努力，但是把一座橋修垮了也不容易。這是因為一座橋的設計建造，不是一個(gè)人完成的，而是由一個(gè)團隊完成，安全質(zhì)量是由一整套體系來(lái)保證的。即使如此，每一座橋設計、施工到關(guān)鍵節點(diǎn)的時(shí)候，還是會(huì )不由自主地思考，可能會(huì )想，有沒(méi)有哪個(gè)方面沒(méi)有考慮周到？是否存在不合理的地方需要改進(jìn)？我覺(jué)得這是一種“職業(yè)病”，滬蘇通大橋鋼桁梁施工，最大伸臂546米，從主塔處上橋走到懸臂的最前端，相當于400米標準跑道要跑一圈多，看上去非常壯觀(guān)，主塔、鋼桁梁、斜拉索很結實(shí)，欣賞之余，還會(huì )仔細觀(guān)察建設環(huán)境、結構細節，思考是否存在可能的遺漏和不足。
一座橋的通車(chē)，并不代表設計工作的結束。大橋院有設計回訪(fǎng)制度，通車(chē)后會(huì )走訪(fǎng)管理運營(yíng)部門(mén)，了解大橋使用情況，了解有沒(méi)有缺陷需要改進(jìn)，提出維養建議等，為大橋充分發(fā)揮交通運輸功能服務(wù)，也為不斷提高設計水平起到指導作用。
每當看到或者經(jīng)過(guò)自己參與設計的橋都會(huì )倍感親切。在司機乘客眼里，看到的是大橋外在的風(fēng)景，設計工程師看橋，和醫生看人一樣，有一雙“透視眼”，能看到里面有多少根鋼筋、多少個(gè)螺栓，水下的基礎有多深，能看到混凝土或油漆包裹下的鋼筋鐵骨。
記者：能夠擔任這么多重大工程的設計師，您的職業(yè)經(jīng)歷是令人羨慕的。然而在剛步入工作崗位時(shí)，您也經(jīng)歷了很長(cháng)時(shí)間的積累。您認為這段時(shí)間的積累，對于您今后的橋梁設計有哪些幫助？
高宗余：作為土木工程師，基礎知識非常重要，我在上大學(xué)時(shí)，學(xué)校非常注重基礎知識教育，力學(xué)、數學(xué)課程多、學(xué)時(shí)多，內容扎實(shí)全面。我1985年大學(xué)畢業(yè)參加工作以后，正值改革開(kāi)放、經(jīng)濟高速發(fā)展時(shí)期，整個(gè)國家的交通基礎設施建設也處于起步飛躍的階段，新技術(shù)發(fā)展也非常迅速，特別是計算機技術(shù)的發(fā)展。當時(shí)我還編寫(xiě)了一段時(shí)間的橋梁結構分析計算機軟件，那段經(jīng)歷對鞏固力學(xué)和數學(xué)知識、提高邏輯思維能力都很有幫助。大橋院是1950年為設計萬(wàn)里長(cháng)江第一橋——武漢長(cháng)江大橋而成立的，集中了新中國第一批橋梁精英，培養了許多橋梁工程師的杰出代表。例如：中國橋梁深水基礎的奠基人陳新院士，中國現代鋼橋技術(shù)的奠基人方秦漢院士，中國首屆設計大師王序森大師，中國現代懸索橋技術(shù)的開(kāi)創(chuàng )者楊進(jìn)大師……他們非常有個(gè)人魅力，歷來(lái)注重科技創(chuàng )新，橋梁技術(shù)造詣精深、科學(xué)嚴謹，對晚輩傾心指導和培養。我長(cháng)期在大橋院工作，一直深刻體會(huì )到創(chuàng )新文化的氛圍，不斷得到前輩們的指導，有機會(huì )參加多項重大橋梁工程的設計。
提升橋梁“軟”實(shí)力
記者：您是最早接觸和自主編寫(xiě)橋梁軟件的，對于目前我國橋梁設計軟件原創(chuàng )能力不足的現狀，您有哪些看法和建議？
高宗余：從上世紀60年代起，大橋院對橋梁設計軟件的研究，幾十年來(lái)一直沒(méi)有中斷，我們使用的主要設計軟件都是自主研發(fā)的。實(shí)際上，國內現在有不少橋梁設計軟件，大部分的核心結構計算內容并不比國外的商業(yè)軟件差多少，差距主要體現在通用性、使用界面、前后處理等，商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)方面需要加強。我們院開(kāi)發(fā)的設計軟件專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)分明，使用方便，可以實(shí)現空間結構的施工全過(guò)程模擬、移動(dòng)荷載的面加載、多影響線(xiàn)加載、多種活載加載、非線(xiàn)性分析等。設計大跨度橋梁、公鐵兩用橋效率很高，但是存在界面不夠友好、商業(yè)服務(wù)推廣方面欠缺等不足。這實(shí)際上關(guān)乎投入問(wèn)題，一個(gè)大型軟件沒(méi)有上百人，研發(fā)和維護是難以為繼的，一個(gè)設計咨詢(xún)企業(yè)如果花這么大精力做這個(gè)工作，可能承擔不起。從大環(huán)境來(lái)講，知識產(chǎn)權保護也很重要。
盡管橋梁設計軟件產(chǎn)品是把力學(xué)公式、邏輯路徑變成計算機語(yǔ)言，沒(méi)有太多理論上的創(chuàng )新，但是它所帶來(lái)的是乘法效應，能大大提高整個(gè)設計過(guò)程的勞動(dòng)效率。因此，成果評價(jià)體系要進(jìn)一步完善，對軟件類(lèi)效率提高型產(chǎn)品要給予更大的支持，吸引促使更多的單位和人才去研發(fā)軟件，提高我們整個(gè)行業(yè)的效率和水平。其實(shí)，研發(fā)軟件對人員素質(zhì)要求特別高，既要有扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識，對土木、橋梁工程的專(zhuān)業(yè)知識理解得非常透徹，還要有深厚的力學(xué)、數學(xué)功底，計算機高級語(yǔ)言要熟悉，邏輯思考能力要強，對計算機硬件的發(fā)展也要跟得上。有句玩笑話(huà)說(shuō)：以后計算機智能化，只有編軟件的幾個(gè)人是聰明人，用軟件的都變成了機器人。我們需要能走向全國、走向世界的頂尖軟件。
記者：在加快建設“交通強國”的宏觀(guān)背景下，作為一名橋梁工程師，您認為中國橋梁還需積蓄哪些方面的能量？對年輕的后輩有哪些期待？
高宗余：橋梁是重要的交通基礎設施，橋梁工程需要在理論創(chuàng )新、新材料研發(fā)、裝備研發(fā)、建造技術(shù)等領(lǐng)域不斷進(jìn)步。我國具有集中力量辦大事的制度優(yōu)勢，擁有大量的工程實(shí)踐機會(huì )積累經(jīng)驗和人才，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我認為，整個(gè)勘察設計、施工、建造、維護的精細化還可以做得更好，產(chǎn)學(xué)研融合創(chuàng )新方面還要進(jìn)一步加強，教授、研究員和工程師之間加強交流，促進(jìn)研究成果應用到實(shí)際工程中去。
目前，我國交通基礎設施補短板建設規模巨大，世界各國交通基礎設施互聯(lián)互通前景廣闊，中鐵大橋院設計團隊目前承擔著(zhù)多座跨越長(cháng)江、珠江、黃河等大江大河，以及沿海地區的橋梁，西部山區特別是川藏鐵路上的多座大橋，還有“一帶一路”沿線(xiàn)國家的諸多海外橋梁工程的設計任務(wù)，這些重大橋梁工程中還有一系列工程技術(shù)難題需要解決，我們不能放慢腳步，需要不斷向前。
抓創(chuàng )新就是抓發(fā)展，謀創(chuàng )新就是謀未來(lái)。我始終堅信一代更比一代強，工程師要勇于創(chuàng )新，更要善于創(chuàng )新，不能僅僅把尺寸放大，要根據需求引領(lǐng)協(xié)調發(fā)展，多到現場(chǎng)去看。向現場(chǎng)學(xué)習、向老專(zhuān)家學(xué)習、向先進(jìn)學(xué)習，實(shí)時(shí)了解世界橋梁科技發(fā)展動(dòng)態(tài)，不忘工程師的本職，將安全、適用的基本原則牢記在心！
人物簡(jiǎn)介
高宗余
高宗余，1985年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道橋梁專(zhuān)業(yè)，2007年畢業(yè)于華中科技大學(xué)橋梁與隧道工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)博士，教授級高工，全國工程勘察設計大師，現任中鐵大橋勘測設計院集團有限公司總工程師。長(cháng)期從事高速鐵路大橋、多塔纜索承重橋梁、跨海大橋工程的研究設計工作。先后獲得國家科技進(jìn)步獎6項，其中：特等獎、一等獎各1項，二等獎4項；全國工程設計金獎銀獎各1項，省部級科技進(jìn)步獎12項。
享受?chē)鴦?wù)院政府特殊津貼，新世紀百千萬(wàn)人才工程國家級人選，詹天佑鐵道科學(xué)技術(shù)大獎獲得者，全國杰出專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才，首屆全國創(chuàng )新?tīng)幭泉務(wù)芦@得者，全國優(yōu)秀科技工作者，中央企業(yè)勞動(dòng)模范。湖北省第十、十一、十二屆人大常委會(huì )委員，第十三屆全國政協(xié)委員。
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