<h1><span style="color: rgb(22, 126, 251);">1 初學(xué)概念設(shè)計(jì)</span></h1><p> 大約20年前，剛剛走出校門的我在設(shè)計(jì)室做了幾年的普通橋梁計(jì)算和繪圖，逐漸對(duì)整天的鋼筋圖、橋臺(tái)和樁基圖產(chǎn)生了厭煩的情緒。非常羨慕大橋設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人的工作，確定橋梁的總體方案和結(jié)構(gòu)總體布置圖，協(xié)調(diào)業(yè)主和設(shè)計(jì)組內(nèi)部的關(guān)系，另外就是分獎(jiǎng)金。因?yàn)樵趯W(xué)校讀研究生和博士多呆了6年多，分到單位上只能給同學(xué)和許多更年輕的工程師打下手，設(shè)計(jì)室無(wú)論學(xué)歷如何，都是要從頭干起的。參加工作不久的技術(shù)員是不能做大型橋梁負(fù)責(zé)人的，大型橋梁負(fù)責(zé)人都是領(lǐng)導(dǎo)安排的。尤其是長(zhǎng)江橋的負(fù)責(zé)人，聽說(shuō)一輩子只能當(dāng)一次設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人，而且基本按照60年代畢業(yè)的大學(xué)生按照工作年限來(lái)。</p><p> 平時(shí)的工作也讓我認(rèn)識(shí)到要當(dāng)大型橋梁的負(fù)責(zé)人首先要學(xué)好橋梁總體設(shè)計(jì)，更要能找到大型橋梁設(shè)計(jì)項(xiàng)目。于是我開始找橋梁總體設(shè)計(jì)的書來(lái)學(xué)習(xí)，國(guó)內(nèi)系統(tǒng)論述橋梁總體設(shè)計(jì)的書非常少，這個(gè)是實(shí)踐性非常強(qiáng)的方向，而且沒有唯一的答案，大部分要靠經(jīng)驗(yàn)和工程師的悟性。開始主要是看了周念先教授寫的《橋梁方案比選》以及錢冬生教授寫的一些橋梁總體設(shè)計(jì)的小冊(cè)子。后來(lái)我逐漸感覺到歐洲橋梁工程師做的許多總體設(shè)計(jì)方案很新穎，而且橋梁也很優(yōu)雅。很快我就閱讀了一批歐洲著名工程師的橋梁設(shè)計(jì)作品，其中包括德國(guó)萊昂哈特?-安德拉咨詢公司萊昂哈特教授和Reiner Saul博士，德國(guó)J?rg Schlaich Bergerman und partner公司的J?rg Schlaich教授，法國(guó)Jean Muller international公司的Jean Muller, 法國(guó)公路交通科學(xué)研究院的Michel Virlogeux院士，法國(guó)國(guó)立路橋?qū)W院的 Jacques Mathivat教授，瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的Christian Menn教授，丹麥COWI公司的一批工程師等。其中萊昂哈特教授寫的《橋梁美學(xué)與設(shè)計(jì)》，J?rg Schlaich Bergerman und partner公司寫的《輕型結(jié)構(gòu)》，Michel Virlogeux院士寫的諾曼底橋的設(shè)計(jì)與施工，多塔多塔斜拉橋等文章的影像特別深刻。在多次閱讀這些歐洲工程師設(shè)計(jì)的橋梁作品之后，我也慢慢地品味到部分工程師的設(shè)計(jì)思想。</p><p> 慢慢地橋梁概念設(shè)計(jì)(Conceptual design)這個(gè)名詞就出現(xiàn)在我面前。橋梁概念設(shè)計(jì)這個(gè)以前從來(lái)沒有聽說(shuō)過(guò)的名詞，雖然沒有明確的定義，但是它的結(jié)果是產(chǎn)生一個(gè)優(yōu)秀的橋梁方案。期間恰逢德國(guó)萊昂哈特?-安德拉咨詢公司的海外部經(jīng)理 Armin Patsch到我院交流，他做了一個(gè)該公司設(shè)計(jì)的橋梁講座，我有機(jī)會(huì)看到了許多該公司設(shè)計(jì)的橋梁高清照片，而這些高清的照片很難在書上看到。這次講座對(duì)我非常震撼，雖然都是中小橋，但是采用概念設(shè)計(jì)，也可以非常卓越。雖然不是具體的大橋負(fù)責(zé)人，沒有大橋總體設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，也為了做好總體設(shè)計(jì)，我經(jīng)常做一些大橋的模擬總體設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)能力。</p><p> 另外我還把國(guó)內(nèi)外各種橋型上部結(jié)構(gòu)每平米的材料指標(biāo)也統(tǒng)計(jì)了出來(lái)，然后采用概率統(tǒng)計(jì)的方法求出平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，這樣在一般的橋梁總體方案確定以后，即可在很短的時(shí)間里確定橋梁的上部結(jié)構(gòu)數(shù)量，估計(jì)出來(lái)的橋梁造價(jià)也有依據(jù)。</p> <h3><font color="#010101">圖 1 各種設(shè)計(jì)的知識(shí)范圍</font></h3> <h3>圖 2 有的工程師理解的各設(shè)計(jì)階段的知識(shí)</h3> <h3>概念設(shè)計(jì)階段的時(shí)間雖然非常短，但是這個(gè)階段卻非常重要，如下圖所示。</h3> <h3>圖 3 各設(shè)計(jì)階段的自由度和時(shí)間的關(guān)系</h3> <h1><p><font color="#167efb">2 概念設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)和橋梁方案的創(chuàng)作<br></font></p><p><font color="#167efb">2.1 淺嘗概念設(shè)計(jì)的甜頭</font><br></p></h1><h3>2003年初，我從網(wǎng)上看到廣州珠江黃埔大橋要舉行全國(guó)勘察設(shè)計(jì)招標(biāo)，這是一個(gè)非常大的橋，一看到就非常興奮。在投標(biāo)中我提出的主跨398m獨(dú)塔斜拉橋和主跨1100m懸索橋方案，主跨450m和主跨1100m串聯(lián)懸索橋方案得到了專家組和業(yè)主的好評(píng)。其余投標(biāo)單位的北汊橋都采用主跨450m左右的雙塔斜拉橋，南汊橋采用主跨900-1100m左右的雙塔懸索橋方案。廣州珠江黃埔大橋最終采用主跨383m獨(dú)塔斜拉橋和主跨1108m懸索橋方案，和我們投標(biāo)的推薦的總體方案非常相似，我們獲得這個(gè)項(xiàng)目的咨詢工作。廣州珠江黃埔大橋投標(biāo)的成功大大鼓舞了繼續(xù)學(xué)習(xí)橋梁概念設(shè)計(jì)的信心。</h3><p></p><p><br></p> <h3><font color="#010101">圖4 廣州珠江黃埔大橋獨(dú)塔斜拉橋和雙塔懸索橋總體方案</font></h3> <h3><font color="#010101">圖5 廣州珠江黃埔大橋串聯(lián)懸索橋總體方案</font></h3> <h3><font color="#010101">圖6 建成后的廣州珠江黃埔大橋</font></h3> <h3><font color="#010101">圖7 登上歐洲鋼結(jié)構(gòu)雜志封面的廣州珠江黃埔大橋</font></h3> <h3>幾乎與廣州珠江黃埔大橋投標(biāo)的同時(shí)，作為第2負(fù)責(zé)人投標(biāo)的交通部西部科研項(xiàng)目《山區(qū)大跨度鋼筋混凝土拱橋建造技術(shù)》也成功中標(biāo)，在這個(gè)科研項(xiàng)目中，在國(guó)內(nèi)首次引入混凝土拱橋的懸臂澆筑法方法，以這個(gè)科研項(xiàng)目為背景西昌到攀枝花高速公路上的白沙溝大橋2007年成功建成。</h3> <p><span style="color: rgb(1, 1, 1);">隨后我?guī)缀踉谝宦沸∨苤兄袠?biāo)了兩個(gè)大橋。2004年初我作為橋梁專業(yè)負(fù)責(zé)人成功中標(biāo)了重慶繞城高速的江津觀音巖長(zhǎng)江大橋，這個(gè)橋采用了主跨436m的鋼-砼結(jié)合梁斜拉橋，是當(dāng)時(shí)交通部第一座大跨度的鋼-砼結(jié)合梁斜拉橋，橋面寬度36.2m，這座橋在2015年獲得了首屆重慶最美十大橋梁。</span></p> <h3><font color="#010101">圖8 重慶江津觀音巖長(zhǎng)江大橋</font></h3> <h3><font color="#010101">2004年12月昆明草海大橋舉行全國(guó)方案競(jìng)賽。在買投標(biāo)文件的時(shí)候，我自己獨(dú)自來(lái)到了昆明，在山重投標(biāo)公司買完表示標(biāo)書之后。我獨(dú)自來(lái)到了滇池考察一下當(dāng)?shù)氐慕ㄖ幕？赐甏笥^樓和滇池以后，一直沒有什么感悟，回到辦公室以后，繼續(xù)思考方案。第二次到昆明是業(yè)主組織的現(xiàn)場(chǎng)考察，這次看到了許多紅嘴鷗，數(shù)萬(wàn)只紅嘴鷗成為昆明市一道亮麗的風(fēng)景，它們翱翔在藍(lán)天下，在水面上覓食、游動(dòng)，吸引眾多市民和游客前來(lái)觀賞拍照，這個(gè)情景對(duì)我的影像特別深刻。而且當(dāng)?shù)厝苏f(shuō)紅嘴鷗是昆明特有的，昆明市民和紅嘴鷗的感情很深。回到辦公室后，繼續(xù)研究總體方案，因?yàn)闃I(yè)主在招標(biāo)文件中明確說(shuō)明不要梁橋。因此采用對(duì)比和融合的手法設(shè)計(jì)了兩種類型的方案。一個(gè)是突出橋梁的獨(dú)塔斜拉橋方案，主橋?yàn)橹骺?28+297m的獨(dú)塔斜拉橋。另一個(gè)是和西山環(huán)境比較融合的方案，準(zhǔn)備采用180+180m的系桿拱橋。在對(duì)系桿拱方案進(jìn)行深化時(shí)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)紅嘴鷗的形象，在兩個(gè)系桿拱之間加入一個(gè)70m的反吊橋，這樣180m的兩個(gè)系桿拱好似紅嘴鷗的兩只翅膀，70m的反吊橋好似紅嘴鷗的頭。加上七彩云南的特點(diǎn)，這樣就把這個(gè)方案的總體創(chuàng)意命名為“彩云伴海鷗”。這個(gè)方案后來(lái)獲得了方案競(jìng)賽的第1名。觀察紅嘴鷗的形態(tài)，這是生活；把紅嘴鷗的形象移植橋梁，這是聯(lián)想；把紅嘴鷗的形象轉(zhuǎn)化為橋梁工程師的語(yǔ)言，這是創(chuàng)作。</font></h3> <h3><font color="#010101">圖9 昆明草海大橋大橋方案（方案競(jìng)賽第1名）</font></h3> <h3><font color="#010101">圖10 2005年在昆明為市民講解草海大橋</font></h3> 2003年到2006年底，我基本就以廣州珠江黃埔大橋咨詢和重慶觀音巖長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)兩個(gè)項(xiàng)目為主。這兩個(gè)項(xiàng)目都是以鋼結(jié)構(gòu)為主，使得我以前學(xué)習(xí)的鋼結(jié)構(gòu)派上了大用場(chǎng)。我也深深感覺到概念設(shè)計(jì)如果和鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)良好地結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮出來(lái)的力量是巨大的。<br>在學(xué)習(xí)歐洲工程師概念設(shè)計(jì)的同時(shí)，我還看了一些中國(guó)建筑師寫的建筑設(shè)計(jì)的書來(lái)提高在結(jié)構(gòu)創(chuàng)意方面的能力，橋梁創(chuàng)作和建筑創(chuàng)作有許多相似的地方，期中覺得收獲比較大的是彭一剛院士寫的《建筑空間組合論》，尹青先生寫的《建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思與創(chuàng)意》。<br>另外在2003年到2005年7月，我?guī)缀跤幸话氲臅r(shí)間是在廣州珠江黃埔大橋指揮部渡過(guò)的，在廣州夏園那個(gè)小院子內(nèi)，我?guī)缀踹^(guò)著辦公室，食堂，宿舍三點(diǎn)一線的生活，橋梁總體設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)兩個(gè)方案慢慢也走向了國(guó)際化。開始寫作國(guó)際期刊的論文，學(xué)習(xí)橋梁設(shè)計(jì)的歐洲規(guī)范。尤其是歐洲鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范的學(xué)習(xí)，使我深深認(rèn)識(shí)到國(guó)內(nèi)和歐洲鋼橋的不同。<br>到2006年底，在概念設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)中，竟然潛移默化地熟悉了歐洲近200年的橋梁技術(shù)演變，我也慢慢寫作以概念設(shè)計(jì)為目的的《歐美橋梁設(shè)計(jì)思想》。廣州珠江黃埔大橋咨詢基本完成，橋塔已經(jīng)封頂，重慶觀音巖長(zhǎng)江大橋施工圖設(shè)計(jì)基本完成，橋塔施工到下橫梁。<br>因?yàn)橐陨?個(gè)國(guó)內(nèi)項(xiàng)目的中標(biāo)，我在橋梁概念設(shè)計(jì)方面也慢慢有了小品牌。設(shè)計(jì)院其它處室和院外的單位在做投標(biāo)方案時(shí)也邀請(qǐng)我友情參與，只要是和設(shè)計(jì)院利益不沖突的，我都參與一下，每次投標(biāo)都是非常好的練習(xí)機(jī)會(huì)。<br> <h1><font color="#167efb">2.2 對(duì)橋梁概念設(shè)計(jì)的再學(xué)習(xí)</font></h1>2007年2月到2011年7月，我在中鐵大橋勘測(cè)設(shè)計(jì)院工作，擔(dān)任總工辦主任和海外事業(yè)部總工程師兩個(gè)職務(wù)。總工辦崗位主要是行政崗位，但是要整理院里每個(gè)項(xiàng)目評(píng)審時(shí)各位總工程師的意見，然后呈總工程師審核，也可以理解為總工程師的技術(shù)秘書。海外部我們主要從事海外橋梁的投標(biāo)和設(shè)計(jì)工作。其中參加了土耳其Izmit海灣大橋等大橋的投標(biāo)，這些投標(biāo)基本是設(shè)計(jì)施工總承包投標(biāo)，設(shè)計(jì)方案基本是設(shè)計(jì)院和施工單位的負(fù)責(zé)人確定的，我的崗位基本是項(xiàng)目投標(biāo)階段的協(xié)調(diào)人(Coordiantor)。海外部我們主要完成了加納sofoline互通立交，贊比亞芒古~卡拉博公路兩個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。另外有中鐵國(guó)際和中鐵大橋局聯(lián)合中標(biāo)了摩洛哥布里格日格河谷斜拉橋的設(shè)計(jì)和施工總承包，我們?cè)O(shè)計(jì)院和法國(guó)Egis—JMI公司承擔(dān)該橋的設(shè)計(jì)工作。在這個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，我擔(dān)任設(shè)計(jì)組的主要成員。<br>2007年底我把學(xué)習(xí)國(guó)外工程師概念設(shè)計(jì)的筆記整理成《歐美橋梁設(shè)計(jì)思想》另外摩洛哥布里格日格河谷斜拉橋正在設(shè)計(jì)中。， 2008年在中國(guó)鐵道出版社出版，這本書出版2年后基本銷售一空。在這本書最后出版的階段，我給書中所寫的不少歐洲工程師發(fā)郵件征求他們的意見。我因此也認(rèn)識(shí)了萊昂哈特公司前任總裁Reiner Saul博士和法國(guó)科學(xué)院院士Micehl Virlogeux 等一批優(yōu)秀的工程師。2008年底我在萊昂哈特公司前任總裁Reiner Saul博士的指導(dǎo)下開始學(xué)習(xí)德國(guó)鋼橋和鋼-砼結(jié)合梁橋技術(shù)。<br><br> <h3><font color="#010101">圖 11 混凝土藝術(shù)之花</font></h3> <h3><font color="#010101">圖12 登上英國(guó)橋梁設(shè)計(jì)與與工程雜志封面的摩洛哥布里格日格河谷斜拉橋</font></h3> <h3>隨后我們還用英國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)完成了伊拉克艾馬拉市提格里斯河橋。</h3> <h3><font color="#010101">圖 13 伊拉克艾瑪拉提格里斯河橋</font></h3> 2011年8月我擔(dān)任橋梁專業(yè)副總工程師，主要是摩洛哥布里格日格河谷斜拉橋正在設(shè)計(jì)中。此后我作為主管副總工程師主持投標(biāo)了襄陽(yáng)市的三個(gè)中橋的設(shè)計(jì)投標(biāo)，每個(gè)單位基本各中標(biāo)了一個(gè)。2012-2013年我作為設(shè)計(jì)方的副總工程師參與了土耳其波斯布魯士海峽三橋的投標(biāo)，這次投標(biāo)是設(shè)計(jì)與施工一體的投標(biāo)。這次投標(biāo)在各方都能接受的條件下采用了主跨1438m的雙層鋼桁梁懸索橋方案，其中8車道公路位于上層，2線重載鐵路位于下層。這次的中標(biāo)單位是土耳其IC公司和意大利Astaldi聯(lián)合體，其中的設(shè)計(jì)方是法國(guó)Michel Virlogeux咨詢公司和瑞士T Engineering聯(lián)合體。這次國(guó)際投標(biāo)對(duì)我的影響特別大，投標(biāo)結(jié)束后，我仔細(xì)學(xué)習(xí)中標(biāo)方案，從結(jié)構(gòu)體系到各主要構(gòu)件的設(shè)計(jì)。<br><br> <p><span style="color: rgb(1, 1, 1);">在這6年多的時(shí)間中，雖然主持的投標(biāo)項(xiàng)目特別少，但是我從沒放棄對(duì)橋梁總體設(shè)計(jì)和橋梁鋼結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，即使在最忙的時(shí)候我每天至少也要看10分鐘。另外在這幾年中的業(yè)余時(shí)間中，我也把2003-2007年設(shè)計(jì)的一些橋梁進(jìn)行深加工，以這些工程為背景在歐洲期刊發(fā)表了3篇SCI論文，3篇英文EI期刊論文。另外在國(guó)內(nèi)的土木工程學(xué)報(bào)，中國(guó)鐵道科學(xué)雜志上各發(fā)表1篇鋼橋的文章。</span></p> <h1><span style="color: rgb(22, 126, 251);">2.3橋梁概念設(shè)計(jì)的再應(yīng)用</span></h1><p>2013年9月我到了中鐵二院任副總工程師。這是一個(gè)新的崗位，我要同時(shí)面對(duì)公路，地鐵和鐵路橋梁。公路和市政橋梁投標(biāo)時(shí)一般都要設(shè)置既有橋梁的設(shè)計(jì)業(yè)績(jī)作為投標(biāo)的必備條件。此時(shí)二院的公路橋梁最大跨度的是一座主跨256m的剛構(gòu)橋，斜拉橋雙塔和獨(dú)塔的最大跨度分別為248m和120m，公路懸索橋有一座正在設(shè)計(jì)中的主跨230m的自錨懸索橋，公路拱橋的跨度最大大致220m。地鐵橋梁的最大跨度大致160m。開始的時(shí)候也沒有任何大橋項(xiàng)目，我只能重操舊業(yè)準(zhǔn)備尋找新的投標(biāo)項(xiàng)目。如何讓公路和市政橋梁的跨度超過(guò)400m成了擺在我們面前的大難題？</p><p>2013年9月海口如意島公鐵合建跨海大橋舉行了全國(guó)方案競(jìng)賽，并選擇出國(guó)內(nèi)排名前三名的方案。遺憾的是我公司并未進(jìn)入前三名而失去了本項(xiàng)目的機(jī)會(huì)。2013年底，我聽說(shuō)業(yè)主中弘公司對(duì)國(guó)內(nèi)方案競(jìng)賽的結(jié)果不太滿意，準(zhǔn)備進(jìn)行國(guó)際競(jìng)賽選擇本橋的方案。我在春節(jié)期間到德國(guó)，通過(guò)我的老師Reiner Saul博士積極促成萊昂哈特—安德拉咨詢公司，GMP建筑公司參加海口如意島公鐵合建跨海大橋的國(guó)際競(jìng)賽，并和德國(guó)公司的技術(shù)人員一起深度參與了橋梁方案的創(chuàng)作，最后風(fēng)帆型橋塔斜拉橋方案創(chuàng)作，獲得國(guó)際競(jìng)賽第1名。隨后我又積極促成德國(guó)兩個(gè)公司和中鐵二院的深度合作，中鐵二院牽頭完成本項(xiàng)目和初步設(shè)計(jì)和施工圖階段的科學(xué)研究工作，這座橋時(shí)跨海的公鐵合建橋，在施工圖投標(biāo)時(shí)，其他單位的標(biāo)價(jià)只有我們初步設(shè)計(jì)45%而中標(biāo)，但是這個(gè)橋全部科研項(xiàng)目和專題研究是我們完成的。在這座橋上，我們的團(tuán)隊(duì)在跨海大橋和公鐵合建橋梁方面得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，也為我們后來(lái)中標(biāo)蘭州雁青多功能黃河橋，宜賓臨港長(zhǎng)江大橋奠定了良好的基礎(chǔ)。</p> <h3><font color="#010101">圖14 海口如意島公鐵合建跨海大橋方案（國(guó)際方案競(jìng)賽第1名）</font></h3> <h3><font color="#010101">2015年中期，蘭州雁青黃河公路橋采用主跨220m的獨(dú)塔自錨懸索橋已經(jīng)基本完成了施工圖的初稿。此時(shí)蘭州地鐵3號(hào)線要過(guò)黃河，兩個(gè)橋隔得特別近，業(yè)主問(wèn)兩個(gè)橋能否合建？院里做經(jīng)營(yíng)的圖紙也不知道院里已經(jīng)做過(guò)一個(gè)公鐵合建橋，怕院里做不了，特地來(lái)找我。一聽以后，我覺得這是個(gè)機(jī)會(huì)，于是馬上給兄弟們打氣，先承諾業(yè)主我們可以做公鐵合建橋，而且一定能做好這個(gè)公鐵合建橋。隨后土二院接手這個(gè)公鐵合建橋，原設(shè)計(jì)如意島公鐵合建橋的團(tuán)隊(duì)來(lái)研究雁青多功能黃河橋的方案，隨后我們提出來(lái)雙分箱鋼箱梁和桁梁組合的“品”字型主梁方案，這個(gè)方案成功地解決了鐵路在上面，公路在下面，公路和鐵路寬度差別特別大的矛盾，這個(gè)方案后來(lái)獲得國(guó)家發(fā)明專利。經(jīng)過(guò)技術(shù)和商務(wù)團(tuán)隊(duì)的公鐵努力，我們獨(dú)立中標(biāo)了蘭州雁青多功能黃河橋。為后來(lái)在宜賓臨港公鐵合建橋，遵義到余慶高速公路上的烏江大橋（主跨680m懸索橋）奠定了良好的商務(wù)和技術(shù)基礎(chǔ)。</font></h3> <h3><font color="#010101">圖 15 蘭州雁青多功能黃河橋 （中標(biāo)方案）</font></h3> <h3><font color="#010101">2015年中期我接手鄭北大橋。中標(biāo)方案是一個(gè)A型塔的主跨220m的雙塔鋼箱梁斜拉橋，橋?qū)捊咏?5m。橋梁要跨越亞洲最大的編組站，跨越處有45股道，而且還有京廣線，用地和建設(shè)條件非常復(fù)雜。在橋梁的初步設(shè)計(jì)預(yù)審會(huì)上，各方的對(duì)方案的期望值比較高。經(jīng)過(guò)我們現(xiàn)場(chǎng)考察地形，用地規(guī)劃，鋼箱梁運(yùn)輸和拼裝條件以及下面還有地下通道等約束條件以后。我建議把A型塔改為H型塔，因?yàn)锳型塔的下塔柱占地較多，另外把整體鋼箱梁改成了兩個(gè)小邊箱的鋼-砼結(jié)合梁。另外為了給鄭州北站附近留下未來(lái)的發(fā)展空間，把雙塔斜拉橋改成了獨(dú)塔斜拉橋，這樣雖然橋塔的高度明顯增高，但是因?yàn)闇p少了一個(gè)大基礎(chǔ)，另外鋼箱梁改為鋼-砼結(jié)合梁等措施，造價(jià)并未超過(guò)原來(lái)投標(biāo)的雙塔鋼箱梁方案。對(duì)于H型橋塔，也進(jìn)行深加工。從人舉著雙手的形態(tài)逐漸演化為河南人的象征。這樣就確定了這個(gè)橋的隱喻：“讓河南走向世界，讓設(shè)計(jì)了解河南！”，在不影響環(huán)境的同時(shí)扮演著一個(gè)城市大門的角色，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔優(yōu)雅地以一個(gè)非常人性化的規(guī)模坐落在景色之中。按照這個(gè)隱喻完成了橋梁的結(jié)構(gòu)創(chuàng)意和設(shè)計(jì)，再次給業(yè)主和鐵路等各方匯報(bào)時(shí)，各方非常滿意，這座橋于2019年3月建成通車而成為鄭州市的新地標(biāo)，橋梁也登上了2019年5月《英國(guó)土木工程學(xué)報(bào)》雜志的封面。這座橋梁也使二院的公路橋梁從理論意義上突破了400m的跨度，為后來(lái)在遵義到余慶高速公路上的湘江大橋(主跨560m鋼-砼結(jié)合梁斜拉橋)奠定了良好的商務(wù)和技術(shù)基礎(chǔ)。</font></h3> <h3><font color="#010101">圖 16 建成后的鄭州鄭北大橋</font></h3> <h3><font color="#010101">圖17 登上《英國(guó)土木工程學(xué)報(bào)》封面的鄭北大橋</font></h3> <h3><font color="#010101">2015年初，在討論宜賓臨港公鐵合建橋的方案時(shí)，原來(lái)的預(yù)可行性研究報(bào)的主跨522m的公鐵雙層布置的鋼桁梁斜拉橋方案，我根據(jù)兩岸的地形建議設(shè)計(jì)組做公鐵平層布置的，橋塔外包的混合梁斜拉橋方案。2016年初這個(gè)方案在業(yè)主組織的專家評(píng)審會(huì)上，因?yàn)橐郧皣?guó)內(nèi)的公鐵合建斜拉橋都是雙層的，這個(gè)公鐵平層布置的斜拉橋方案遇到了專家質(zhì)疑。此次評(píng)審會(huì)以后，院里臨時(shí)讓我當(dāng)這個(gè)項(xiàng)目的主管總工程師和項(xiàng)目總體。為了扭轉(zhuǎn)上次評(píng)審會(huì)的不利影響，我根據(jù)海口如意島公鐵合建跨海大橋和蘭州雁青黃河公鐵合建橋的設(shè)計(jì)并結(jié)合專家意見，提出橋塔內(nèi)穿的三分箱主梁斜拉橋方案，并進(jìn)一步發(fā)展為公路和鐵路錯(cuò)層布置。并用細(xì)致的工作這個(gè)方案說(shuō)服了鐵總，鐵總在工可文件中同意此橋采用公鐵平層合建的箱型主梁斜拉橋。在初步初步設(shè)計(jì)的預(yù)審會(huì)上，三分箱主梁斜拉橋方案受到質(zhì)疑。最后在初步設(shè)計(jì)正式評(píng)審時(shí)，鐵總批準(zhǔn)了我們?cè)O(shè)計(jì)組的比較方案，也就是最初的橋塔外包整體式鋼箱梁斜拉橋方案，同時(shí)說(shuō)橋塔內(nèi)穿的三分箱主梁斜拉橋也非常優(yōu)秀，鐵總會(huì)在其他橋梁實(shí)施這個(gè)方案。這座橋是我國(guó)首座公鐵平層合建的斜拉橋，也是世界首座高速鐵路和公路平層合建的斜拉橋。2018年橋塔內(nèi)穿的三分箱主梁斜拉橋方案獲得國(guó)家發(fā)明專利。2019年6月鐵總批準(zhǔn)某公鐵合建纜索承重橋采用橋塔內(nèi)穿的三分箱主梁。</font></h3> <h3><font color="#010101">圖18 宜賓臨港長(zhǎng)江大橋工可推薦方案</font></h3> <h3><font color="#010101">圖19 宜賓臨港長(zhǎng)江大橋?qū)嵤┓桨?lt;/font></h3> <h3><font color="#010101">2017年中期，我們投標(biāo)埃及蘇伊士運(yùn)河法爾達(dá)內(nèi)公鐵合建開啟橋舊橋改造和一座新橋的設(shè)計(jì)施工總承包，這次投標(biāo)的難點(diǎn)是把一座主跨340m的單線鐵路加2車道公路的雙頁(yè)平轉(zhuǎn)開啟橋改造為雙線鐵路開啟橋。我們利用平轉(zhuǎn)開啟橋的特點(diǎn)，把橋梁轉(zhuǎn)體到兩岸，然后再把橋梁放在支架上，采用千斤頂反頂，使得鋼桁梁中的恒載應(yīng)力降低到20MPa以下，然后再在已有的桿件上焊接槽型截面對(duì)弦桿和腹桿進(jìn)行加強(qiáng)。根據(jù)實(shí)際情況我們提出的外貼槽型截面的方法使得本橋“修舊如舊”，而且操作可行，后來(lái)這個(gè)方案經(jīng)過(guò)業(yè)主組織的多次技術(shù)方案評(píng)審成為實(shí)施方案，但是遺憾的是我們團(tuán)隊(duì)報(bào)價(jià)高而未中標(biāo)，但是業(yè)主最終采用的方案和我們團(tuán)隊(duì)的技術(shù)方案最為相似。</font></h3> <h3><font color="#010101">圖20 蘇伊士運(yùn)河開啟橋投標(biāo)方案</font></h3> <h1>3 橋梁概念設(shè)計(jì)</h1><h1>3.1 橋梁概念設(shè)計(jì)和鋼結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)的關(guān)系</h1><p>在長(zhǎng)期的總體和概念設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我也依然堅(jiān)持著對(duì)鋼結(jié)構(gòu)和鋼-砼組合結(jié)構(gòu)方向的學(xué)習(xí)和研究，使這兩個(gè)方向相互配合、相互提高。歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)每年的研究報(bào)告我基本都會(huì)仔細(xì)讀一遍。通過(guò)概念設(shè)計(jì)和投標(biāo)獲得大橋項(xiàng)目，再通過(guò)鋼橋和鋼-砼結(jié)合梁技術(shù)成功完成這些項(xiàng)目，依次循環(huán)，依次加深對(duì)這兩個(gè)方向的理解。另外如果要在國(guó)際期刊上發(fā)表論文，也要主要依靠鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)。</p><p>橋梁概念設(shè)計(jì)雖然是設(shè)計(jì)院最核心的技術(shù)，但是在國(guó)內(nèi)如果只做概念設(shè)計(jì)，很容易被邊緣化，概念設(shè)計(jì)只是創(chuàng)作出優(yōu)秀的方案，但是這個(gè)方案能否被采納，還需要我們?cè)诩夹g(shù)上證明其創(chuàng)新性和經(jīng)濟(jì)性。而這個(gè)證明工作就需要鋼結(jié)構(gòu)、鋼-砼組合結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)專業(yè)。</p><p>所以從歐洲橋梁創(chuàng)作的實(shí)踐來(lái)看，概念設(shè)計(jì)的高手一般有兩種：</p><p>1) 精通概念設(shè)計(jì)，另外精通鋼結(jié)構(gòu)和以鋼結(jié)構(gòu)為主的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)。例如：德國(guó)Reiner Saul博士，英國(guó)原Freeman fox partner公司的Gilbert Roberts ，William Brown等工程師。</p><p> 2) 精通概念設(shè)計(jì)，另外精通混凝土和以混凝土結(jié)構(gòu)為主的鋼-砼組合結(jié)構(gòu)。例如：德國(guó)Fritz Leonhardt教授，J?rg Schlaich教授；法國(guó)Jean Muller， Jacques Mathivat 教授， Michel Virlogeux院士；西班牙CFSL公司的Javier教授等</p><p>當(dāng)代大型橋梁的創(chuàng)作大部分實(shí)際上是團(tuán)隊(duì)創(chuàng)作。總設(shè)計(jì)師創(chuàng)作出好的方案以后，和他配合的團(tuán)隊(duì)完成方案的細(xì)化工作以證明其創(chuàng)新性和經(jīng)濟(jì)性。Michel Virlogeux 在離開法國(guó)Setra 以后，他實(shí)際上只能做總體設(shè)計(jì)方案和混凝土結(jié)構(gòu)為主的大型橋梁咨詢，為了彌補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)橋梁的缺陷，他和比利時(shí)的Greisch公司長(zhǎng)期合作，他完成總體設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)則由該公司完成，如此合作的鋼橋例如：著名的法國(guó)Millau 高架橋，土耳其的波斯布魯士海峽三橋等。</p><p>首先要依靠概念設(shè)計(jì)創(chuàng)作出創(chuàng)新性的橋梁方案，但是這只是第一步，主要需要工程智慧。下來(lái)還要證明這個(gè)創(chuàng)新性的方案成立，這主要需要工程知識(shí)，包括基礎(chǔ)工程，鋼結(jié)構(gòu)和混凝土等基礎(chǔ)理論。因此要依靠概念設(shè)計(jì)獲得大型項(xiàng)目，再用混凝土和鋼結(jié)構(gòu)等知識(shí)成功地完成這些項(xiàng)目。這兩個(gè)方面相互促進(jìn)，相互螺旋式提高。</p> <h1><span style="color: rgb(22, 126, 251);">3.2 在大型橋梁的國(guó)際競(jìng)賽中學(xué)習(xí)概念設(shè)計(jì)</span></h1><p>多年以來(lái)自己參與一些國(guó)內(nèi)外的橋梁方案設(shè)計(jì)投標(biāo)和競(jìng)賽，我每年至少都要參加或深度觀看一場(chǎng)國(guó)際大型橋梁投標(biāo)或者競(jìng)賽，每次都要把各投標(biāo)單位的參賽方案獨(dú)自品味一番，然后結(jié)合評(píng)委意見再閱讀一遍，吸收這些方案的優(yōu)點(diǎn)，另外也可以領(lǐng)略到國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和橋梁發(fā)展的一些趨勢(shì)。例如：貝爾格萊德Ada公鐵合建橋，印度賈木納河，美國(guó)cooper river大橋，土耳其Izmit海灣大橋，塞爾維亞多瑙河zezelj公鐵合建橋，土耳其波斯布魯士海峽三橋，德國(guó)漢堡Süderelbbrücke大橋，智利chachao大橋，海口如意公鐵合建跨海大橋，加拿大new champlain大橋，土耳其幼發(fā)拉底河大橋，臺(tái)北淡江公鐵合建大橋，赫爾辛基皇冠大橋，布達(dá)佩斯多瑙河公鐵合建橋，羅馬尼亞多瑙河橋，奧地利林芝多瑙河大橋，土耳其1915 Canakkale 大橋，巴拿馬運(yùn)河四橋（公鐵斜拉橋），埃及蘇伊士運(yùn)河大橋等。</p><p>對(duì)于每年獲得國(guó)際橋梁與結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)的杰出結(jié)構(gòu)獎(jiǎng)和提名獎(jiǎng)的橋梁，我都要仔細(xì)閱讀其設(shè)計(jì)和施工的文章并找到其上部結(jié)構(gòu)的主要材料指標(biāo)、性能和用量，看看這個(gè)橋的先進(jìn)性體現(xiàn)在在那些地方。</p> <h1><font color="#167efb">4 結(jié)語(yǔ)</font><br></h1><h3> 從事概念設(shè)計(jì)馬上20年了，這是一條艱辛而曲折而且沒有終點(diǎn)的道路。 在10多次的大橋方案競(jìng)賽、投標(biāo)中獲勝或提出的方案被采用，另外在平時(shí)的橋梁方案決策中，我都緊緊依靠概念設(shè)計(jì)，即使在擔(dān)任副總工程師以后，在大型橋梁方案的決策中，我也堅(jiān)持自己獨(dú)立進(jìn)行概念設(shè)計(jì)。平時(shí)我一般都和設(shè)計(jì)組背靠背各做一組方案，最后拿出來(lái)一起討論，擇優(yōu)選用。<br>橋梁總體設(shè)計(jì)必須堅(jiān)持自己親自畫方案，就像酒廠里面有品酒師和釀酒師一樣。如果每次只看別人的方案就發(fā)表評(píng)論和意見，時(shí)間久了，自己獨(dú)立思考方案的能力就弱了。我們必須堅(jiān)持自己獨(dú)立做方案，另外也會(huì)評(píng)價(jià)和選擇別人的方案。<br>橋梁創(chuàng)作實(shí)踐研究本身就是一個(gè)開放的和沒有終極目標(biāo)的研究體系，它要求我們不斷地實(shí)踐和研究體系，它要求我們不斷地實(shí)踐和研究，不斷地完善它的理論體系，循環(huán)往復(fù)，以至無(wú)窮。本書就是從設(shè)計(jì)師的視角出發(fā)，以優(yōu)秀橋梁方案創(chuàng)作為目標(biāo)，把其中的橋梁創(chuàng)作實(shí)踐作為研究對(duì)象，研究橋梁總體設(shè)計(jì)中的思維和方案的創(chuàng)作方法，方案的表達(dá)以及評(píng)價(jià)。</h3>
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