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陳克堅主持設計的渝黔鐵路新白沙沱長江特大橋。受訪者供圖
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陳克堅 圖據中鐵二院青年微信公眾號
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拉林鐵路藏木雅魯藏布江特大橋。受訪者供圖
5月26日,第七屆四川省“最美科技工作者”名單公布,中鐵二院副總工程師、正高級工程師陳克堅上榜。
近日,在成都簡陽石鐘鎮成渝中線高鐵沱江特大橋施工現場,華西都市報、封面新聞記者見到了陳克堅。作為這座大橋的總設計師,他剛剛用一套全新的拱橋結構體系,滿足了這條高鐵對高平順性的嚴苛要求。
而這,只是他完成的無數次挑戰之一。從業37年來,他曾主持設計了10余座“世界之最”橋梁,帶領團隊攻克一個又一個技術難題,將中國山區鐵路大跨度橋梁的技術水平推至世界前列。
熱愛挑戰 一直在做有挑戰的橋梁
時間回溯到1984年。那一年,18歲的陳克堅在老師的建議下,報考了同濟大學橋梁工程專業。這個在當時略顯超前的決定,恰好踩中了10余年后的中國基建大爆發節奏。
經過專業學習和工作磨煉,他越來越堅定自己的選擇。“這個專業給我帶來了滿滿的幸福感。”他說,“因為我一直在做有挑戰的橋梁,不斷有挑戰,我就特別高興。”
他確實是幸運的。工作不到5年,第一個挑戰就來了——主持設計南昆鐵路清水河特大橋,這是我國鐵路干線第一座墩高、跨度均超過百米的混凝土橋梁。
“最大的挑戰就是未知。”陳克堅回憶,由于沒有經驗可借鑒,他們不知道百米高墩橋梁會不會晃,跨度那么大混凝土會不會開裂,甚至不知道墩梁是怎么連接的……如今看來最基礎的設計,在當時都是開拓創新的“第一次”。
自此之后,陳克堅開啟了不斷迎接挑戰的人生,先后主持設計了世界最大跨度鐵路鋼拱橋——大瑞鐵路怒江大橋、世界首座現代鐵路專用懸索橋——麗香鐵路金沙江大橋,當時世界最大跨度雙線鐵路斜拉橋——渝利鐵路韓家沱長江大橋,世界首座六線鐵路斜拉橋——渝黔鐵路新白沙沱長江特大橋……每一項工程都是一次技術極限的挑戰。
在陳克堅看來,作為一名橋梁設計師,一生能夠設計一兩座世界級橋梁已屬難得,自己有機會設計這么多座——“足慰平生!”
勇于創新 為讓高鐵往山區走而突破
在這些世界級的橋梁中,哪一座最有挑戰性?陳克堅的答案是云桂鐵路南盤江特大橋。
“南盤江特大橋設計的難,在于它的開創性。”這座世界最大跨度的客貨共線鐵路混凝土拱橋,在設計之初并不被看好。此前10余年,國內都沒有修過400米級大跨度的混凝土拱橋,因為這種橋型容易開裂、發生變形,且施工風險很高。
“但我堅持要設計這樣的橋,因為在地質地形條件無法修斜拉橋,且修建懸索橋經濟性相對欠缺的情況下,只有這種橋型能滿足高鐵的平順性要求。不突破,高鐵就不能往山區走了。”不過,陳克堅并非一意孤行。為了推進設計落地,他帶領團隊圍繞平順性、非線性穩定、收縮徐變、混凝土開裂等課題做了大量研究。
不僅如此,團隊還首先建立了一套大跨度拱橋變形控制標準,拱圈較傳統控制方法節省了40%的工程量,突破了制約鐵路大跨度混凝土拱橋發展的技術瓶頸。其核心設計理論獲得業界廣泛認同,被寫入由他主編的國鐵集團《鐵路拱橋設計和施工質量控制標準》,填補了行業空白。
“這也是我最滿意的橋。”陳克堅說,“因為業界擔心的問題都被解決了。大橋建成運營這么多年,拱圈沒出現一條裂縫。”中國現代拱橋之父、中國工程院院士鄭皆連曾盛贊這座大橋是“花最少的錢,建品質最好的橋”。
攻堅克難 讓大橋在8度震區“站穩”
在雅魯藏布江峽谷深處,一座430米長的褐紅色鋼管拱橋飛跨兩岸,這就是拉林鐵路藏木雅魯藏布江特大橋——世界海拔最高、跨度最大的鐵路鋼管混凝土拱橋。但鮮為人知的是,為了讓這座大橋穩穩“站”在8度強震區,陳克堅團隊曾走過一段“彎路”。
拉林鐵路沿線地形地質條件極為復雜,全線100多座橋梁,橋址比選方案多達幾十個,從最初的跨越雅魯藏布江28次優化到16次,歷經四五年才最終敲定。
確定橋址只是第一步,真正的難題是抗震——全球沒有在8度地震區修建鐵路鋼管混凝土拱橋的先例。
一開始,陳克堅設計團隊沿用傳統結構體系,其主橋與引橋是斷開的。為了驗證這種體系的抗震能力,他帶領設計團隊埋頭算了三四個月,數十組工況反復試算,但是怎么算都過不去。會審時大家意識到:橋短且剛硬,抗震措施有限,施展不開,地震一來等于“硬扛”,一旦崩潰只能重建,這對鐵路大動脈來說是絕不能接受的。
“想要提高大橋結構的抗震能力就必須改變結構體系。”陳克堅決定把主橋和引橋連成一體,將縱向地震力傳至強大的橋臺。大橋一下子變“柔”了,像面條一樣。團隊又引入減隔震支座和縱橫向阻尼裝置進行減隔震。通俗來講,阻尼就像雙腿陷在黃泥巴里,泥土讓雙腿動彈不得的約束力。對于這座大橋,就像把橋“陷”在黃泥巴里,給大橋多點彈性約束,不讓橋梁硬扛。新的結構體系確定后,它的抗震能力怎么樣、阻尼參數如何設定、各點阻尼如何匹配,又需要反復調整、計算。
“團隊那段時間還是挺緊張的,那半年都是‘5+2’‘白加黑’的工作狀態,每天加班3個小時是常態。”陳克堅回憶。好在,這套“主引橋連續+減隔震支座+縱橫向阻尼耗能”的新型結構體系,讓大橋實現了罕遇地震“損傷可控、能夠修復”的性能目標,成為世界鐵路首座高烈度地震區鋼管混凝土拱橋。
步履不停 榮譽越多責任越大
“每一次創新都免不了要走這種‘彎路’。”陳克堅說。而這些試錯走“彎路”、曲折探索的過程,正是積累經驗、突破技術瓶頸、夯實創新根基的必經之路。
就這樣,在川藏、成渝、云桂、大瑞、滇藏鐵路的建設現場,陳克堅不斷創新突破。
他系統攻克了超大跨度鋼拱橋精細化設計與安裝控制技術、鐵路懸索橋剛度與疲勞控制技術等多項技術難題,這些從工程實踐中凝練、又反哺于重大工程的創新成果,不僅保障了國家重大戰略工程的順利實施,更將中國山區鐵路大跨度橋梁的技術水平推向了世界領先地位。
已經設計了這么多世界級別的橋梁,陳克堅還有新的目標嗎?
“當然還有。”他語氣堅定。
記者眼前的成渝中線高鐵沱江特大橋,就是他剛剛完成的一次挑戰。這座大橋首創了飛燕式無推力混合拱橋結構體系,用通俗的話來講,就是外表看起來是一座拱橋,內核就是一個連續梁。這種全新的橋型大幅減小了橋梁因溫差帶來的豎向變形,從而完美滿足了成渝中線高鐵對高平順性的嚴苛要求。
不僅如此,陳克堅還在不斷創造新的世界紀錄。
由他主持設計的黃百鐵路紅水河特大橋勁性鋼骨架正在懸臂架設,這座大橋主跨達到570米,是世界跨度最大的鐵路拱橋。“我希望把拱橋的跨度做得更大,這樣在深山峽谷地區就可以用混凝土拱橋來代替懸索橋,因為它的經濟性更好,后續維護也更方便。”陳克堅說。
近年來,陳克堅收獲了許多榮譽。但他更看重的是榮譽背后的責任。“榮譽越多,責任越大”,他始終以如履薄冰、如臨深淵的心態謹慎前行。他始終相信,唯有保持本心、感恩時代,才能走得更穩更遠。
華西都市報-封面新聞記者 曹菲
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