勤劳的中国人历来在造桥上有不凡的智慧。在中国的古代造桥史上,隋代著名工匠李春设计和建造的赵州桥是中国古代文明的一个灿烂印记。当代,随着科学技术的发展,中国人的造桥水平已进入国际一流行列。无数个纪录在现代中国造桥工程师的手中诞生。我校31399金沙娱场城1984级校友、中交公路规划设计院副总经理王仁贵依靠聪明才智不断塑造着一座座建桥史上的丰碑。
小荷尖尖
1965年王仁贵出生于江苏省泰兴市一个农民家庭。贫寒的家境没有给他带来丰富的物质,但是培养了他吃苦耐劳的精神。他从小聪颖好学,中学时成绩就一直名列前茅,1984年王仁贵毕业于黄桥中学。高考时数学没有考好,但他仍以年级排名第二的高分进入东南大学(原南京工学院)道路工程专业学习。
二十世纪八十年代,东大的道路工程专业在全国已经有一定影响力。那时候,道路工程专业设置并没有把路和桥分开,路要学、桥要学,还有交通工程,只要与道路工程有关的都要学,道路工程专业课程是全校最多的,学生的学习压力也因此特别大。在东大传统的“严谨、求实、团结、奋进”的校风和止于至善的校训熏陶下,王仁贵始终保持着中学时一贯的刻苦精神。夏天,蚊虫叮咬、酷热难耐;冬天,他买不起厚棉被,晚上睡觉甚至只能躺在凉席上,裹着薄被取暖。即使这样,王仁贵也从没有埋怨,每天都要学习到深夜。在叶见曙、郭永琛、赖国麟、刘其伟、李一鸣、黄卫、陈雅珍、王炜等一批老师严格的指导和训练下,王仁贵一直保持着年级第一的成绩。
当时,道路工程专业方向一直以道路为主。王仁贵对结构工程一直怀有兴趣,并且他隐隐感觉到,随着国家经济的迅速发展,修桥比修路要更为迫切、更为重要,所以他在学校的选修课程就偏重于桥梁、结构等与桥梁有关的课程,此外,课程设计、毕业设计全部以桥梁为主。安徽淮北和蚌埠有两座淮河大桥都是主跨224米的斜拉桥,在那时算是比较大的斜拉桥了。在叶见曙老师带领下,王仁贵和同学们在那边实习了两个星期。他们在现场观看了结构怎么做、钢筋怎么绑扎、混凝土怎么搅拌等。这些实习机会为他今后在桥梁建造上大展身手打下了良好的基础。
初露锋芒
冬去春来,眨眼间四年过去了。由于成绩特别优秀,王仁贵被推选到交通部公路规划设计院工作。分到单位后,他一直在做与桥梁有关的工作,从一个普通的技术人员开始做起,先后担任过分项负责人、项目负责人、桥梁室副主任、主任,副总工程师、院长助理等,现在任副院长。尽管一直是搞桥梁设计,但在王仁贵看来,做每一座桥都不应该是一样的,都是从头开始,都应有各自的特点,包括结构构造、工艺等方面的创新,都不是一成不变的,需要不断地创新,这样工作起来也就不会感到枯燥。
工作后,王仁贵参加设计的第一座大桥是黄石大桥。该桥是五跨连续钢构桥,主桥长达1060米,这也是交通系统在长江上建造的第一座大桥,位于长江中下游的南京长江大桥和武汉长江大桥之间。王仁贵在结构组组长张喜刚的指导下,负责全桥的结构计算分析工作。他初生牛犊不怕虎,认真钻研当时国内还刚刚开始兴起的计算机技术,用Fortran77语言编制一些实用软件,以提高工作效率,同时结合工程设计需要学习计算机绘图,在公路规划设计院首次实现了桥梁结构设计全部采用计算机绘图,并因此而获得1992年交通部优秀党员称号。
紧接着,王仁贵参与设计了我国第一座主跨超千米的江阴大桥。这是一个悬索桥,王仁贵负责大桥重中之重的锚碇设计,在软土地基上成功设计了当时世界最大规模的北锚沉井基础,攻克了体量达51×69×58m的巨形沉井的结构设计、计算分析及下沉控制等关键技术。北锚沉井规模大,结构复杂,下沉过程中支承工况难以把握,计算分析难度很大,在学校也没有接触过三维结构分析软件。面对困难,王仁贵丝毫没有畏难情绪,而是暗下决心一定要啃下这个硬骨头。他利用一切时间埋头自学从美国引进的SAP5空间分析软件,用了不到半年的时间终于将沉井结构基本上算通了。计算结果出来后,王建瑶总工对沉井计算结果进行复核,令他惊讶的是王总仅用两天时间采用简化方法就对他的计算结果复核完成,结果可信。他在感到欣慰的同时,也对老一辈工程师高超的结构计算分析能力钦佩不已,这给了他很大的启发和帮助。
1995年,王仁贵开始独挑大梁,作为主桥的负责人设计了重庆黄花园大桥。该桥和黄石大桥类似,由于有参与黄石大桥设计经验,对该桥进行了多方面的构造优化,优质高效地圆满完成了该桥的设计工作。
真正遇到考验的是厦门海沧大桥。王仁贵负责该桥的总体设计和主缆系统设计。由于海沧大桥是三跨连续悬索桥,主缆是空间几何非线性的一个结构,线形计算非常复杂。如果采用原有软件,无法解决缆长的精确计算问题,怎么办呢?国外有相关的软件,但是价格相当昂贵。王仁贵在家里埋头苦想,吃饭时看到红薯,他灵机一动,何不利用红薯做个主鞍和散索鞍的模型?用绳子模拟主缆索股,然后,他在绳子的不同部位用力,看绳子的具体变化规律,利用这个模型,他摸清了海沧大桥主缆的变形规律,并据此成功编制了悬索桥主缆线形计算分析软件。
但软件的准确性怎样呢?利用这个软件,计算确定了海沧大桥主缆1108多米的长度。当主缆即将安装时,大桥顾问肖总通过传统方法计算的大桥主缆长度比王仁贵的结果长4米。闻听这个结果,王仁贵心里凉透了。失之毫厘,谬以千里!他知道,如果已经做好的这些主缆真的短了4米,就得报废,可能要造成好几千万元的巨大损失,设计者甚至要坐牢。他连夜开始复核,结果证明,对于海沧大桥这种连续三跨的结构,采用传统方法计算精度是不够的,必须采用有限元程序根据实际受力情况进行计算,悬索桥主缆线形计算分析软件正是按照这种思路编制的。复核之后,最大误差不到3mm,精度完全满足要求。事实证明,悬索桥主缆线形计算分析软件达到了国外同类软件的精度水平,并在舟山西堠门大桥、广东黄浦大桥、贵州坝陵河大桥等大跨悬索桥的设计中得到推广应用,该软件填补了国内空白,也因此获得中央企业首届青年创新奖金奖,厦门海沧大桥也获得国家优秀工程设计金奖。
长虹飞架
南起宁波慈溪,北至嘉兴海盐,全长36公里的杭州湾跨海大桥是目前世界上最长的跨海大桥,也是世界上建造难度最大的跨海大桥之一。该桥2008年5月1日建成通车以来,对整个长江三角洲地区的发展产生了深远的影响。这座6车道的大桥使上海和宁波的陆上距离缩短了120公里,在沪杭甬之间形成一个2小时的“金三角”交通圈。同时大桥又如一条巨龙,恢弘壮观的“S”形大桥横亘南北,铸就了秀美的景致和独特的海上大桥风光,在连接交通的同时,也成为一道亮丽的风景。
这座大桥的设计总负责人就是王仁贵。
时任中交公路规划设计院桥梁室主任、副总工程师、杭州湾跨海大桥设计总负责人的王仁贵至今还清晰地记得1999年3月第一次到杭州湾南岸踏勘时的情景,“茫茫大海,没有系统的水文、气象、地质资料,一片空白”。
他通过勘测发现,杭州湾流速快,潮差大,一天最大的潮差近8米。这里是世界上形成“涌潮”奇观的3大海湾之一,与南美的亚马孙河河口、南亚的恒河河口齐名,原因在于它典型的“喇叭口”地形。来自不同方向的4股水在此交织,水流紊乱。遇东风或东南风时,喇叭口将形成“窄管”效应———风力翻倍,风推着浪,浪形成波,都在桥区集聚。
所有这一切———潮水、急流、强风、海洋环境,都是混凝土和钢铁的敌人。沿着两岸不稳定的海岸线勘测,王仁贵要应对的第一个问题是:桥建在哪里?这看上去是个几何问题,只要选择距离最近的两点连成直线就行了,但现实问题更复杂,除规模之外,还要考虑它与既有路网的对接、桥相对两岸岸线要稳定、起潮点的位置等多种因素。
除了选址难题,杭州湾跨海大桥还面临着气象条件复杂———地处台风影响区;水文条件苛刻———半日潮落差高达8米;地质地形复杂———软土层厚,滩涂处有浅层沼气;海洋环境含盐度高———海水腐蚀严重;施工组织设计———规模大,管理困难等一系列难题。
中国人能否造好这座桥?!
80多岁的美籍华人杨玉裘先生听说要建杭州湾跨海大桥时,曾亲笔给时任国务院总理的朱镕基写了一封长信。他觉得国内的设计单位还没有能力完成这座世界级桥梁的建设,并自荐来做杭州湾大桥的总设计师。这封信的复印件至今仍保存在王仁贵手中。
2001年,国务院在审批杭州湾大桥立项时也曾有过疑虑,朱镕基总理提出了3个问题:建桥对钱塘江涌潮是否有影响?对杭州湾地区港口,特别是对乍浦港长远发展的影响有多大?在杭州湾如此恶劣复杂的海域建桥,在技术上是否成熟?针对这3个问题,王仁贵曾特意到国家发改委作过3次汇报,逐一回答了问题。钱塘江涌潮是自然界的一个伟大奇观,绝不能因为建桥把它破坏掉。为此,他们做了大量涌潮影响的试验。结果表明:涌潮时最高潮头可达2.5米高,建桥后影响减少不足2厘米,微不足道,肉眼基本看不出来。经过实验,王仁贵心里有底了。他相信,依靠科技,凭借自主创新一定能圆满解决建桥中的难题。
没有自主创新就没有杭州湾跨海大桥,科技含量之高是杭州湾跨海大桥的最大特点。自上世纪90年代以来,围绕大桥建设条件、设计与施工方案、结构安全性与耐久性、运行管理等方面,先后开展了138项专题研究。2002年以来,开展了100多场次技术交流活动。目前已有近10项科技成果获得省部级奖励。这些研究成果在杭州湾大桥建设中发挥了重要作用。杭州湾大桥开工以来,获得了250多项技术革新成果,以九大系列核心技术为代表的自主创新,攻克了在强涌潮海湾建设跨海大桥的技术难题。已有5项关键技术科技项目通过了国家鉴定,其成果总体达到国际领先水平,并因此获得了2011年度国家科技进步二等奖。
杭州湾大桥给王仁贵带来了挑战、机遇和荣誉,也带来了新的更艰巨的任务。2008年他受命担任嘉绍大桥设计负责人,嘉绍大桥是一座主跨428米的六塔斜拉桥,是世界最大规模的多塔斜拉桥,在自然环境恶劣、结构构造复杂、理论分析等方面又给王仁贵带来了巨大挑战。通过近3年的钻研和建设,嘉绍大桥的雄姿已经巍然屹立。王仁贵,一个视桥为生命,在大桥事业中倾注全部心血,破解了无数桥梁建设难题的工程师,将继续执著地编织着他的“彩虹”梦……
(来源:《东南大学报》2012-6-22期,作者:禾山)