湖北公路交通科技工作者风采展示——2024全国公路科技活动周

建造留存永世的桥梁

——记中铁大桥勘测设计院副总工程师徐恭义

【人物简介】徐恭义，1963年生，1984年毕业于西南交通大学。现任中铁大桥勘测设计院副总工程师，教授级高级工程师，中国中铁特级专家，博士学位。2000年被评为铁道部有突出贡献中年专家，2001年获詹天佑铁道科学技术人才奖，2006年当选为全国工程勘察设计大师，2007年当选新世纪千百万人才工程国家级人选，2011年荣获英国土木工程师学会会士Fellow，2014年获得全国杰出工程师奖，2018年荣获英国土木工程师学会国际成就奖和美国约翰罗布林终身成就奖，2019年获全国十大最美科技工作者称号。

2018年英国土木工程师学会授予徐恭义国际成就金奖

2018年英国土木工程师学会授予徐恭义国际成就金奖

徐恭义大师从事桥梁设计工作近40年，主持设计了60多座特大型桥梁，是我国现代悬索桥技术的开拓者和领军人。他参与开启了我国现代悬索桥先河--汕头海湾大桥;参与设计的西陵长江大桥，在国内首次实现一跨过长江，为三峡大坝按期截流提供了运输保证;他创新性提出的混凝土板式加劲梁被贵州5座山区桥梁连续采用，对西部经济欠发达、条件艰险的山区修建高速公路桥梁树立了典范，取得显著的社会及经济效益;他主持重新研究钢板式加劲梁悬索桥，使美国塔科玛悬索桥被风毁后60年来禁用的桥型被改进并在柳州红光桥成功实施，体现了中国工程师独立研究、不迷信外国的科学精神;主持设计的杨泗港长江大桥为世界最大跨度的双层公路悬索桥，创立的全焊接钢桁梁悬索桥技术方法，比国际同类桥梁节省用钢10%;主持设计的五峰山长江大桥高速铁路悬索桥，在国际桥梁领域开启和建立高速铁路悬索桥的设计方法和技术标准，使中国高速铁路率先迈入大跨度悬索桥时代。

杨泗港长江大桥

砥砺前行

成为中国桥梁界最年轻的“设计大师”

八十年代末，随着第三次科技革命加速发展，计算机技术兴起，并与工程建造相结合。

熟悉发达国家桥梁工程先进理论的徐恭义，便开始和团队一起，终日致力于桥梁设计软件的开发，并将其用于复杂结构的程序演算和数据分析，他主编的预应力混凝土桥梁综合计算程序被铁路系统推广到各大设计院应用，至今仍为预应力桥梁设计发挥作用。也因此，徐恭义练就了对工程结构进行精确快速简化计算的能力，以及对工程结构力学概念精确应用的能力。

徐恭义作为土木工程师，并非只会“纸上谈兵”，他更善于根据水文地质条件、运营功能以及业主需求和养护管理等内外综合因素，选择最安全、最经济和最容易施工的桥型，追求每一项工程设计都能因地制宜做到极致，这也是他作为一个桥梁设计师最突出的执业追求和业务强项。

20世纪90年代初，徐恭义负责我国首座悬索桥——汕头海湾大桥的主梁设计。

当时我国现代悬索桥从设计方法、计算理论、施工组织方法甚至每一个重要构件的加工制造都没有标准，都要摸着石头过河。

“随着经济发展，我国还需要更多的悬索桥。”大桥院的技术团队做了第一个吃螃蟹的人，徐恭义觉得，他们面对的不仅仅是一座桥。“作为一个桥梁设计师，当遇到问题时，必须给出合理的解决方案。吃饭在想、洗澡在想，有时候睡觉做梦都在想。”

最后，在他具体负责和率领下，团队独创性地解决了预应力混凝土主梁设计的一系列技术难题。该桥1995年建成通车，至今仍保持同类桥梁的多项世界纪录。由他撰写的悬索桥混凝土加劲梁的设计方法被美国悬索桥专业书籍作为经典案例收录。

从汕头海湾大桥和西陵长江大桥起步，到杨泗港长江大桥，再到五峰山长江大桥，徐恭义用了大半生的时间，使中国现代悬索桥技术达到世界领先水平，实现了“中国跨度”的技术超越。在这个过程中，他也从项目骨干一步步成长为总设计师、国际著名桥梁专家。

2017年，徐恭义受国际桥协邀请，担任“国际杰出结构奖”评审委员会评委，此后，国际最高桥梁结构工程大奖评选有了中国人的声音。又过了一年，彼时55岁的徐恭义成了约翰·罗布林终身成就奖设立32年来第一位获奖的中国人，也是历年最年轻的一位。

但在徐恭义看来，他取得的一切成绩，都源于祖国快速稳定发展的经济环境。正如他在接受媒体采访时经常所说的，“我国桥梁技术的进步在国际上有目共睹，我获奖是被认可中的一部分，是中国桥梁工程技术发展和提高的缩影。”

汕头海湾大桥

五峰山大桥

澳门西湾大桥

助推中国桥梁全产业链自主可控

建桥报国，始终是徐恭义心底最深沉的情怀。

改革开放后的20年内，中国的悬索桥如雨后春笋般横跨江河，仅徐恭义经手设计和咨询的就有20多座。然而，他的心头一直压着一块石头——悬索桥的核心部件主缆钢丝一直依赖进口，高品质钢丝的核心制造技术和定价权都在别人手中。

“核心材料必须国产化。”徐恭义暗自憋着一口气。

直到2004年，徐恭义开始主持设计杨泗港长江大桥。该桥作为武汉主城区后修的跨江桥梁工程，其江段越江桥梁已经过度密集、相互距离太近、水中再布设桥墩受到限制更多，所以不得不采用悬索桥以1700m跨度实现一跨越过长江，悬索桥跨度纪录由此位列世界第二，国内第一。这样的桥梁规模，致使悬索桥的主塔和锚碇基础、塔顶鞍座、主缆、吊索、索夹、钢梁、伸缩缝等各个主要受力部件都是巨无霸级，其结构从设计到施工和制造加工都面临前所未有的技术挑战和技术困难……

——这不得不“倒逼”着徐恭义和他的团队在大桥设计建造中通过科技创新，成功实现了多个“首次”。

为了“首次”实现超级高强度钢丝完全国产化，原本不善言辞的他苦口婆心地“磨”着、鼓励着几家有潜力的企业。最后，一家公司在他的指导下终于研制生产出了符合国际标准的超强度钢丝，强度荷载在1960兆帕以上，它的等级比世界最长的悬索桥、日本明石海峡大桥中用的主缆钢丝强度还高出一个半级别。

不止钢丝。

通过“首次”创造全焊接钢桁加劲梁悬索桥结构，不仅建立了全焊接钢桁加劲梁结构设计方法，解决了大跨度悬索桥制桁加劲梁连接构造复杂、整体性弱、维养成本高等关键技术难题，还实现了悬索桥钢桁加劲梁从铆接和栓焊连接结构向全焊结构的技术跨越。

通过“首次”采用大节段整体制造、运输和安装新技术及全过程精确控制技术，实现了超大跨度悬索桥钢桁加劲梁按成桥设计线形快速安装、精确合龙、无支架全焊对接的重大突破。

通过“首次”创造超大深水沉井基础设计施工新技术，解决了大型深水沉井在黏土层中下沉的施工难题，突破了大型深水沉井一直仅应用于砂层的限制，也拓展了大型深水沉井的应用范围。

“首次”创造的钢桁梁全焊接技术方法，被世界悬索桥领域首次应用，仅钢梁用料就比国际同类悬索桥节省10%，同时还创造架梁工期36天、无支架高精度拼接成桥等多项世界纪录。施工成桥质量及运营实践表明，设计创新非常成功!相关技术方法被国际桥协专业技术杂志刊登推荐。

武汉青山长江大桥

…………

除了以上诸多“首次”，考虑到武汉的城市特点、功能需求和桥位资源，徐恭义还提出了双层12条车道桥梁的结构型式，为武汉将来水陆交通需求预留更大的发展和使用空间。该结构型式设计上采用钢正交异性板和钢桁架的结合结构做悬索桥的主梁,既注重使用功能，又注重结构刚度、透风和导风的构造处理，将使用性能、结构受力和抗风稳定性统筹兼顾，同时为城市桥梁增加了辅助功能，如游览观光、步行过桥、自行车或电动车过桥等，满足城市生活需求，获得社会各界广泛好评。

2019年10月8日，杨泗港长江大桥正式通车。并在后来陆续荣获中国优质工程鲁班奖、天佑土木工程大奖和乔治,理查德森国际大奖，也标志着我国悬索桥关键核心材料和建造装备开始实现自主生产，全产业链逐渐形成。

近年来，徐恭义一直致力于推动和引导国内相关生产企业提高生产制造能力，向国际先进水平靠拢。他希望他设计的每一座大桥，每一个超级工程部件、材料，都必须打上“国产记号”，要争取成为“中国设计”带动“中国制造”发展的表率。

努力奔跑 立志建造出“留存永世”的桥梁

毕业于西南交通大学，从事桥梁事业近40年，徐恭义冥冥中与镇江的缘分不浅。“这里是茅以升的家乡，他也是我的杰出校友和老校长。”对于这位桥梁大师，徐恭义心怀敬仰。能在这里建造一座举世瞩目的大桥，更是对茅以升精神的发扬光大，“在那个连钢铁都无法自主生产的年代，他修建了钱塘江大桥，如今我们国力强大，建造留存永世的桥梁，更是我们这个时代桥梁设计师的责任和使命。”

2020年12月11日，五峰山大桥建成通车。从此，这座“横空出世”的大桥将中国高铁带入“悬索新时代”，让世界高速铁路悬索桥技术史上写上了“中国”的名字。

这是徐恭义在悬索桥工程领域的又一次技术突破。

长江在五峰山段江面宽度1000米，如果设计斜拉桥，其边跨将伸入五峰山，工程上并不经济。采用单跨悬索桥设计，结构上更合理。但悬索桥是柔性结构，跨度越大，结构越柔，在公路和铁路车辆荷载联合作用下，容易产生较大的挠度和振动，对于悬索桥的行车平稳性甚至安全性，将带来技术风险和更大挑战。

“世界首座高速铁路悬索桥，这就意味着国际国内都没有工程案例可供参考，所有的技术和难题，都要我们自己攻克。”徐恭义坦言，设计之初，方案遇到了很多阻力。荷载组合复杂，公路和铁路车道多，行车时速快，鞍座、锚锭、主缆等主体构件的尺寸大、构造复杂，加之大桥所处水文和地质情况复杂，五峰山大桥成为长江上建设难度最大的超级工程之一，“但以我们国家现在的综合实力，我们有条件实现，有能力做到最好。”

悬索桥主跨1092米，这不仅仅是一个数字。“这么长的跨度，即便只考虑温度，每变化一度，都会对桥面产生3.6厘米挠曲变化。冬天夏天温差大，桥面高度差甚至超过1米，这对高速铁路行车线路的平顺性影响无时不在，国内外都没有直接的工程经验。”对徐恭义来说，要用自主创新的技术去解决和应对这些不可控的外界因素，最终实现使用功能和效果的“可控和满意”。

于是，大桥就拥有了直径1.3米的世界最大主缆、世界最大尺寸的鞍座索夹、平面面积最大的陆地沉井……所有奇迹，成功解决了悬索桥在高速行车和大风作用下容易晃动的难题，造就大桥的10项“世界之最”，也见证着中国日益强大的科技实力，必将铸就世界建桥史上的技术高峰。

“过千米跨径，设计师的胆识是过人的，因为这是高铁。”谈到五峰山长江大桥，中国工程院院士郑皆连竖起大拇指，并连赞徐恭义是一个敢于创新争先的桥梁设计师。

但对于徐恭义，荣耀和赞赏只是对他过去工作的认可。面向未来未知，面向科技前沿，他深知自己还需要更加努力。“我的项目很多地方还做得不够完美，至今还没有最得意的作品。总感觉某一个项目再努力一下的话，会更加完美。”

在徐恭义看来，桥梁长期服役环境复杂，只有在实用经济的前提之上更注重内在的结构设计，才能保证其工程的耐久性，才能实现安全运营，建造出“永世流传”的桥梁。

也正因如此，一路前行，徐恭义始终坚守以科学创新的态度和方法，牢记基本设计原则——“安全、实用、经济、美观”以及“环保、耐久”，以安全为前提、功能为根本、经济为指标、美观为考量，时时刻刻把握和谨记这些原则，把每个设计细节都做得精益求精，把每一项工程都做得“适度”。经得起时间考验，从而达到“留存永世”。

就如同徐恭义最喜欢的一部电影《阿甘正传》里的经典语录，“你和别人没有任何的不同，要想做到领先，只有不停的向前奔跑、奔跑、奔跑。”