回望公路工程研究所桥梁组

山高水长
创建于2017-03-13
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       上世纪50年代末,交通部交通科学研究院在全国各大区设置分支机构,在华东区与同济大学合办上海公路工程研究所(简称公路所)。公路所成立于1 9 6 0年,由交通部提供经费并建造办公楼,交通部交研院与同济大学道桥系派遣人员,主要设道路和桥梁两个学科组。所长由同济道桥系朱照宏教授兼任,专职副所长是交研院派遣的林绣贤研究员,党支部书记为杨景和同志,李锡恩任办公室主任,桥梁组行政组长是余永匡同志,业务组长为郑信光教授。公路所成员有来自交通部交研院的科研人员、来自同济大学的教师和行政人员以及部队转业和大专院校毕业的学生,到66年已有人员60多位,其中桥梁组近20位。

       上世纪70年代初,根据国务院关于京外科研单位与部脱钩的指示,经交通部与同济大学多次协商,公路所与交通部脱钩。1982年学校撤销公路所建制,桥梁组的13位成员大多数并入结构系桥梁教研室,少数人去了结构所李国豪科研组,1986年成立桥梁系时,都归入桥梁系。

原公路所办公楼(今数学科学学院致远楼)

       习近平在庆祝中国共产党成立95周年大会上指出:"一切向前走,都不能忘记走过的路;走得再远、走到再光辉的未来,也不能忘记走过的过去,不能忘记为什么出发"。

1964年中山公园春游合影

1966年春,桥梁组全家福

1969年秋,桥梁组合影

       在22年中,尽管遇到十年文革,在技术、财力和材料供应极其贫乏的条件下,桥梁组的几位年轻人,深入生产第一线,与各地交通部门合作,立足当时实际条件,抓住生产上急需的课题进行研究,研究出适合当地,当时发展的桥梁技术。在当时我国刚刚起步的预应力混凝土桥梁、桥梁的悬臂施工、预应力材料和机具、钢筋混凝土和预应力混凝土桁架桥梁等领域取得了许多成果,为当时我国交通事业发展做出显著贡献。在取得成果的同时,也锻炼,培养了一批具有一定理论知识和科研能力,熟悉生产实际,动手能力强的桥梁科研人才。并入桥梁系后,撑起了理论联系实际的"半边天",在风工程、CAD、抗震、桥梁美学、专业外语以及桥梁设计等学科中担任重要角色,在我国桥梁事业大发展中发挥才干。

  公路所建制撤销后,我国进入改革开放高速发展时期,桥梁技术飞速发展,赶上世界前列。回望当年那些成果大都过时,但是,公路所人所坚持的理论联系实际,产学研紧密结合以及把科学转化为技术的设计创新等工作路线值得永远铭记。


  老校长的这条遗训是一生经验的总结,全面表述了理论与实践的关系,科学与技术的关系,在公路所研究工作中得到充分体现。桥梁既是科学,也是技术,科学只有转化为技术才能成为生产力。这里,很重要的手段就是"设计创新"。公路所紧紧抓住设计创新这个环节,坚持研究工作紧密联系工程实际,结合当时、当地的实际条件,把科学理论转化为生产技术。从生产实践中提炼研究课题,经过科学研究,把研究成果又返回应用于生产实际,这样螺旋式的良性循环,使生产技术得以快速提升,成为理论联系实际,学校与生产单位沟通的桥梁,是产学研紧密结合的典范。

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一、预应力混凝土桥梁悬臂拼装施工研究项目

  结合当时我国桥梁发展的实际需要,桥梁组把研究方向定为予应力混凝土新型桥梁及其工艺和专用设备研究。第一批课题选为:予应力混凝土T型刚构桥和锚固体系,与各地交通部门合作,开展研究工作。

1、与交研院、河南省交通厅合作的河南汤阴五陵试验桥

汤阴县五陵卫河桥25+50+25m

1965年春,五陵桥工地


汤阴是岳飞故乡,那里的“油炸桧”格外粗大

1965年春节留在工地赶工,安阳地区专员接去过年。参观了出土甲骨文龟壳的`小屯'和袁世凯墓园,在墓园留影

2、与交通部公规院、江苏省交通厅合作的江苏淮阴盐河试验桥


杨景和书记到现场视察

与其他参建单位人员合影

3、与交通部第三工程局合作的福建福安扆山试验桥

扆山桥是交通部第三工程局为乌龙江大桥建造的试验桥,1967年春工地

1967年夏,扆山桥设计组在福州做总结

二、与交通部交研院、南京军区、无锡交通局合作双曲拱桥防爆试验项目

为解决双曲连拱桥一孔破坏后的“多米诺”效应问题,1970年夏,采取结构措施后,进行防爆试验

1974年参观苏州宝带桥

三、钢筋混凝土桁架拱桥研究项目

    桁架拱桥研究开始于"文化革命"中,当时,桥梁生产急需技术和材料,双曲拱桥应运而生,在全国各地大量推广。可是,由于双曲拱桥结构特性,不能适应在土质地基上建造,于是生产中出现了结构性能更好的桁架拱桥。这种桥梁急待科学研究的扶植与支持,桥梁组为此做了大量研究工作。例如,通过桁架拱片试验,证实带斜杆桁架拱桥承载能力大,不易开裂,確定为主要发展方向;同时,从试验获得了桁架拱的水平推力与荷载的关係,確定了双铰拱铰接桁架静力计算模型;隨后,开发了专用的计算软件。由於计算进一步精確化以及预应力施工技术的研究成果,推动了桁架桥梁向大跨度方向发展,建成预应力钢筋混凝土桁架拱桥、预应力钢筋混凝土组合桁架拱桥以及下承式预应力混凝土桁架梁桥等一系列桁架式桥梁。


         桁架拱桥研究项目是科学研究与生产技术螺旋式循环的典型例子。来自生产时,只是20几米的农桥,经过科研人员的努力,回到生产后,已是有计算方法和程序,有定型设计图,成熟的系列钢筋混凝土和预应力混凝土桁架桥梁,最大跨度可达300多米,为当时解决软土地基、大跨、深谷桥梁的建造做出贡献。

1、拱片试验

为桁架拱桥做斜腹杆与竖腹杆拱片性能对比试验

2、专用计算软件

为了满足设计图大量计算需求和提高计算质量,利用当时同济仅有的一台709计算机和有限元计算方法,开发了GSG 3设计软件。后来,与福建交通设计院合作将GSG程序移植,获福建省建委一等奖

3、专著

专著初版

专著再版

4、定型设计图和规范条文

与交通部公规院合作编制定型设计图并制定相关规范条文

5、成果鉴定

混凝土桁架拱桥科研鉴定会

6、设计、建造试验桥

浙江余杭塘栖里仁桥是第一座按照公路桥梁标准设计的斜拉杆式钢筋混凝土桁架拱公路桥,净跨50m,1971年竣工,与浙江省交通勘察设计院联合设计,浙江省公路工程局施工。通过这座试验桥的设计、施工和荷载试验,总结出一套设计和施工方法,加以推广

与浙江省交通设计院联合设计的临海三门上叶桥,2x45m

上叶桥纪念邮票

7、获奖

8、钢筋混凝土桁架拱桥在全国各地推广使用

贵州省黔南布依族苗族自治州都匀大桥,3孔净跨40m

江苏省中心干河桥,净跨26m

四、预应力混凝土桁架拱桥及桁架梁桥研究项目

  钢筋混凝土桁架拱桥研究中,发现腹杆中的拉杆、节点和跨中实腹段受拉、受弯,容易开裂。因此,考虑加施予应力,解决裂开问题。这样,还可运用予应力工艺,把予制构件分得更小、更轻,也可把跨径做得更大。这就形成了予应力混凝土桁架拱桥。由于可以采用预应力进行悬臂拼装,又把桁架结构扩展到悬臂拼装的刚构桥,形成了予应力混凝土桁架梁桥。

1、与河南省交通设计院、嵩县交通局合作的预应力混凝土桁架拱桥和悬臂拼装预应力混凝土桁架梁桥

  当时嵩县的陆浑水库库区为了移民需要,先要修路造桥。正好符合我们科研需要。桥梁组全力以赴,从71年到79年,现场设计,指导施工。大家住在县委招待所。喝小米粥,啃窝窝头。赶集时1元可买1脸盆柿子,买来土鸡杀后,带毛风干,成为"风鲜鸡"带回上海。

嵩县共有三座试验桥,嵩县伊河大桥、吴村桥和龙驹沟桥

伊河大桥为多跨预应力混凝土桁架拱桥

拱桥构造


吴村桥为双悬臂悬臂拼装预应力混凝土桁架梁桥


龙驹沟桥为单悬臂预应力混凝土桁架梁桥,是吴村桥的试验桥

2、与贵州省交通厅合作的预应力混凝土组合桁架拱桥项目

  预应力混凝土桁架拱桥跨径进一步增大后,出现了新问题。由于桁架拱桥相当于把拱桥的拱上结构与拱肋联成整体,虽然采用分开预制拼装的办法,可以解决两者体型尺寸上的矛盾,但是跨径愈大,拱肩也就愈高,当跨径增大到百米以上时,换算的拱轴系数(m)会大到20以上,这实际上已经不是`拱'而是`刚构′,结构性质也变了。为此,利用我们成熟的粗钢筋扎丝锚工艺,与贵州省交通厅共同开展`予应力混凝土组合桁架拱桥′课题研究。这种桥型既有桁架拱桥用料省,自重轻,可分块预制拼装的优点,又增加了可以不用支架,而采用悬臂拼装的特点,跨径可做得更大,更适宜在山区深谷建桥。
  预应力混凝土组合桁架拱桥实质上是桁架刚构与桁架拱的组合体系。先在桥两端各设一跨桁式半拱形刚构,刚构的岸端锚固在桥台上。然后,在刚构的靠中跨端,分块分段,采用悬臂拼裝法,架设中孔结构,直到跨中合拢。最后,解除并转换预应力体系,使结构在中跨跨径的四分之一附近,形成两条不完全的断缝,成为端部錨固的桁架拱与刚构的组合体系,中孔桁架下弦杆仍联为一体,原拱肩却巳`切'下,成为悬臂传力,充分发挥高拱肩的作用,扩大了跨径。

道真长岩桥跨越深谷,主跨75m,桥面净宽4.5m,桥面高出常水位73m

荷载试验

公路所建制撤销后,科研人员继续与贵州省交通厅合作,建造预应力混凝土组合桁架拱桥。其中,位于贵州省瓮安县境内的江界河桥,跨越乌江,20十25十30十330十30十20米,全长461米,桥高263米,1995年6月竣工通车。获国家级科技进步二等奖;交通部优质工程一等奖。这种桥型在全国多个省,自治区推广应用,先后建成了几十座跨径在百米以上的大桥

3、与四川省合作的项目

广元苍溪元坝大桥,10+3x60+35m


4、与湖北省合作的项目

汉阳黄陵矶桥,全长380.19m,主孔90m

5、与浙江省合作的项目

浙江宁海越溪桥,跨越百桥港口,为净跨75m的预应力混凝土桁架拱与净跨40m的双曲拱的连拱桥

6、预应力混凝土桁架拱桥及预应力混凝土组合桁架拱桥在国内各地推广使用

牛佛镇沱江大桥,全长463.34米,主跨160米

花鱼洞桥,跨越红枫湖咽口,全长290m,150m主跨

白果沱桥,主跨100m

恩施浑水河桥

武汉朱家河桥

贵州毕节归化大桥,154米

五、预应力工艺技术与新工法研究

  上世纪50年代末,国外采用悬臂施工法建成大跨度T型刚构桥和斜拉桥的报导引起桥梁界极大兴趣。这种施工方法可以不用支架建造大跨径桥梁,国内许多单位纷纷开题研究。但是,当时我国的预应力技术远远不能适应大跨度桥梁的要求,唯一的18丝F式锚头体系,最大张拉束力仅36吨,而且难以适应悬臂施工钢索接长和多次张拉的需求。我国要修建大跨度混凝土桥梁必须先解决预应力技术瓶颈,研究出能提供大吨位张拉束力的预应力体系。为此,62年底,桥梁组决意迎难而上,立项开展预应工艺技术和新工法研究,根据当时我国预应力材料供应情况以及正在开展的T型刚构桥和预应力混凝土桁架桥梁课题需要,首先选择镦头锚固预应力工法为主攻目标,后来,为配合桁架桥研究,又开展了轧制Φ25和Φ32粗钢筋的冷滾压头及相应的粗钢筋轧丝锚具研制。

1、镦头锚固预应力工法研究

  由于镦锚法能提供的大吨位张拉束力,使我国的大跨度预应力混凝土桥梁的建造成为可能。孝丰桥建成后,新工法很快被广泛推广,各地纷纷开始用镦锚法修建悬臂施工的斜拉桥和顶推法施工的连续梁桥。在国产低松驰钢绞线尚未批量生产提供工程使用前的20多年间,束力超过百吨的预应力束,全部使用镦锚法。随着挂兰,吊装设备和施工控制技术的遂步成熟,悬臂施工在全国全面开展,跨越大江大河的大跨度桥梁越建越多,跨度也越做越大。

镦锚工法除在桥梁上使用外,也用于房建,园型预应力钢筋混凝土结构,核反应堆安全壳工程,葛洲坝的大体积闸门,框架等特种工程,首都机场,5万吨水压机,宝钢建设等,对推进我国大跨度桥梁和大型特种工程的建设起了很大作用

镦头机是镦头锚固预应力工法(简称镦锚法)的关键设备,用于Φ5高强钢丝的镦头机经18次修改设计,于1965年初,由浙江交通厅出资在杭州试制成功,随即与浙江省交通设计院合作,用进行浙江第一座预应力桥梁,孝丰大桥设计,並负责施工指导。

镦头机因多方面的创新和巨大的社会效益被授予国家三等发明奖。获奖者还应国家科委邀请代表桥梁组出席了82年全国科学技术奖励大会


截至82年公路所建制撤销为止,全国已用镦锚法建成大桥数十座,如乌龙江大桥,黄陵矶大桥,上海泖港桥,济南黄河桥,郑州黄河桥,包头黄河桥,洛阳大桥,天津永和桥,长沙沩水河桥,长兴岛大桥,柳州二桥等。其中柳州二桥是9孔一联的连续梁桥,采用顶推法施工。作为镦锚法的应用,桥梁组科研人员参予深度合作

2、国产高强度低合金粗钢筋冷轧螺丝锚具及其工法研究

  桥梁组在研究墩头锚体系的同时,还研究成功了轧制Φ25和Φ32粗钢筋的冷滾压头及相应的粗钢筋轧丝锚具系列。这种锚头体系,被广泛用于予应力混凝土桥梁的短预应力筋以及需要多次张拉或多段接长的工程,为预应力混凝土桁架桥研究课题提供有力支撑,并应用于各类桥梁的竖向,橫向预应力等短索中,为我国预应力混凝土桥梁发展做了贡献,获得了上海市重大科技成果二等奖、交通部的科技成果三等獎及国家教委优秀科技成果奖



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  现在,桥梁组成员都已退休。不知是因为修桥铺路做了好事,还是年轻时,与天奋斗,驯服江河练就的身心素质,大家都很健康,正沐浴在新时代的阳光下安度晚年。心存善良是桥梁组同事们共同怀有的宽广胸怀,成为同事间的深厚感情基础。它曾使我们在困境中协同攻坚克难,为国为民做了贡献,在不同历史时期展现光彩。现在,大家都把这些成就留在甜美的回望中,珍惜健康,珍惜曾经的情谊,快乐每一天,每年坚持春秋聚会两次,共享今日的快乐,共忆往日的情谊

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