上海市政总院道桥专业的幕后故事:串起城市交通

上海市政总院道桥专业的幕后故事:串起城市交通

时间:2020-01-09 05:42 作者:admin 点击:
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图片说明:四通八达的快速道路遍布市区,是上海城市交通的大动脉

  内环高架、中环高架、南北高架、外环高架、共和新路高架……四通八达的快速道路遍布市区,是上海城市交通的大动脉;泖港大桥、南浦大桥、杨浦大桥、徐浦大桥、卢浦大桥、闵浦大桥……形态各异的大桥飞跨浦江,是串起浦江两岸的重要交通枢纽。

  这些重要的快速道路与桥梁,不但承担着上海每天主要的交通任务,更承载着推动上海经济发展的历史使命。上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司(下称市政总院)正是这些快速道路与桥梁背后的设计者。

  已走过60年风雨的市政总院道路与桥梁专业,始终坚持用先进技术引领设计,创造出数不清的高质量设计作品。如今,道路专业业务已从一般城市道路、公路等延伸至高等级道路、大型立交、特种道路以及大型越江设施的设计;桥梁专业涉及强风强震、复杂地质等多种建设条件,完成了一大批超大型斜拉桥、悬索桥、拱桥和跨海大桥设计,屡创世界第一。

   条条大路

  用技术,啃下“硬骨头”

  中国第一条高架环线在哪里?

  上海的有车族也许还不知道,就在自己每天经过的上海内环高架。这条全长29公里的高架环线,在1994年通车时可“拉风”啦,已经迎来送往无数外省市“取经”者。

  上世纪80年代末,上海城市交通压力明显凸现:外白渡桥、中山路、共和新路和漕溪路口等处出现严重堵塞,中山路流量在高峰时段更是达到超饱和。市政总院副总工张胜至今还清楚地记得,当时他从外滩乘坐地面交通到虹桥机场足足需要两个半小时。

  交通问题在当时已成为制约上海经济发展和改革开放的主要矛盾之一,于是市政府果断决定“在中山环路上建造高架道路”。不过,当时国内并无现成的高架道路设计经验可借鉴。作为国内最早设立道路专业的设计院所,市政总院要做第一个“吃螃蟹的人”,啃下这个“硬骨头”。

  中国第一条高架怎么设计?是全线高架,还是部分高架与地面道路相结合?

  “由于内环高架是国内第一个获得世界银行贷款的城市交通项目,所以在设计上一定要说服世行派来的外国专家。”张胜记得,市政总院专家提出,采用全线高架可以发挥快速路车速快、流量大的特点,并且占地少,拆迁建筑物少;但外国专家倾向于做地面道路。经过几个回合的“交锋”,市政总院设计师最终用详实的数据、合理的方案,让外国专家心悦诚服地接受了他们的设计方案。

  内环高架通车后,上海市区交通面貌有了大幅改善。从外滩到虹桥机场,走高架只需要一刻钟,内环高架路建成后的第一年便集中了市区30%的交通量,次年达到了设计交通量。

  此后,市政总院又主导规划设计了中环高架、南北高架、共和新路高架等上海主要快速道路。每一段高架道路都凝结着市政总院设计师们创新的理念。

  如,2005年通车的中环高架,其道路形式根据沿线周边环境、道路用地、路况实施条件和实施可能性,因地制宜采用了“地面快速路+两侧辅道”、“高架快速路+地面道路”、“地道快速路+地面道路”三种方式,主要交叉口和部分路段设下穿地道或高架跨越、老桥拓宽方式,这均在上海市快速路道路建设中首创。

  “在上海目前已建成的300多公里快速道路中,有六成的规划设计是由市政总院主导。”市政总院副总工王士林细细算过。

  凭借领先的理念、领先的技术与一个个叫得响的作品,市政总院道路专业名声鹊起,影响力早已辐射到全国各地。

  2013年10月19日,新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市“田”字路二期工程正式通车,全长约46.5公里的“田”字形快速路网骨架形成,实现了乌鲁木齐中心城区快速路网南北贯通、东西畅达。

  这是一条“上海创意”的快速路,设计方正是市政总院道路专业。宽阔挺拔的高架桥、高高矗立的雪莲灯、整齐划一的隔离墩……市民纷纷驾车驶上全新的“田”字路,体验风驰电掣的行车感受,并在微博、微信上留言:“‘田字路’打通了原来的‘肠梗阻’,真正体现了城市让生活更美好!”

  “田”字路工程是乌鲁木齐市政建设史上当年投资和规模最大的一项工程。“它的建成让乌鲁木齐市民享受到了全立交空中走廊,全市的交通通行能力至少提升了30%;这条环城快速路也成了乌鲁木齐当之无愧的城市新地标。”参与设计的张胜说。

  市政总院道路专业目前已成为国内多项道路交通专业重大科研和咨询的主承体,广东、河南、天津、昆明等地都有他们主导规划设计的高速公路。不少省市看到他们在上海等地的作品后,主动邀请他们承接当地“重、大、难”工程项目。如,已经建成通车的成都市二环快速路,正在开展的乌鲁木齐市城市三纵三横主干路网方案研究、克南高架路延伸方案研究、城北主干道——河滩快速路立交改建工程等多项工程方案研究。

  随着城市的快速发展,对城市道路等级的要求更高,对道路功能的需求也更多元化,道路专业设计范围已从城市道路、公路等延伸至高等级道路、大型立交、特种道路以及大型越江设施的设计。市政总院道路专业的设计师们,参与设计了申嘉湖高速公路、沪宁高速公路、沪杭高速公路等上海五成以上的高速公路,为上海道路交通的发展与完善创造出不少优秀作品。

  特种道路设计是市政总院道路专业近年来根据市场需求发展出的又一“拳头”产品。特种道路指汽车试验场、赛车场的道路,此类道路等级要求高、设计与施工难度大。市政总院至今已完成了上海大众、一汽大众、上海通用、广州本田等一批大型汽车试验场的设计咨询,在特种道路设计领域具有较高的市场占有率。

   座座大桥

  勇创新,大胆闯“禁区”

  2003年通车的卢浦大桥,连接着浦西的南北高架与浦东的外环线,是上海城市交通重要的枢纽,远望好似一道弯弓醉卧浦江,蔚为壮观。卢浦大桥攻克了多项桥梁设计界的难题:550米的大跨径设计在世界同类桥梁中绝无仅有;在软土地基上建设拱桥被视为桥梁设计的“禁区”;全焊钢结构是当今世界钢结构连接的最新技术和发展方向……

  卢浦大桥的设计充分体现出市政总院设计师们大胆采用新技术、新结构与新工艺的创新精神。

  市政总院副总工马骉说,当时浦江上已建成的其他三座大桥均为斜拉桥,对市政总院设计师来说,再设计一座斜拉桥已经“驾轻就熟”,但为了让浦江上能矗立更多姿态的桥梁,设计师创新地将卢浦大桥设计成一座拱桥。“那时,世界上已建成的大跨径拱桥均为桁架拱桥。主跨550米的卢浦大桥是世界上首座采用箱型拱结构的特大型拱桥,在建筑造型设计上有创新:主拱呈提篮式的空间结构型态,杆件数量少,构造简洁,桥身呈优美的弧形。”马骉这样解释。

  在工艺与技术上,卢浦大桥也有诸多亮点:作为一座全焊钢拱桥,其材料、加工、安装、焊接等技术标准和工艺要求填补了国内技术空白;三种成熟桥型的组合式施工方法也是首创……

  卢浦大桥在2004年美国匹茨堡召开的国际桥梁会议上获得了“尤金·费格”奖;2008年,在美国芝加哥召开的第94届国际桥梁与结构工程协会年度大会上,获得年度杰出结构大奖,这是中国桥梁与结构工程首次获此殊荣。

  其实,经过市政总院桥梁专业的设计师的多年求索,众多桥梁作品取得了各种新技术、新结构、新工艺突破——

  闵浦大桥主跨708米,是目前世界上跨度最大、桥面最宽的双层公路斜拉桥。设计师们研发了适合于大跨双层斜拉桥的新型结构体系:边跨主梁采用复合结构桁架体系,这是国际上首次应用于斜拉桥;中跨主梁采用国内首创的全焊接板桁结合钢桁梁。这种新型结构体系为大跨度双层桁架斜拉桥的建设提供了全新的解决方案。

  被誉为“万里长江第一桥”的上海长江大桥,是一座公路与轨道交通合建桥梁,主桥为730米跨径的斜拉桥,引桥为105米跨径的钢-混凝土组合梁桥。市政总院总工程师邵长宇说,此项工程中,市政总院创新了大跨度分体钢箱梁斜拉桥结构新体系,形成了大跨、公轨合建、分体钢箱梁斜拉桥成套设计法;整孔预制吊装的超百米组合箱梁结构体系,为长大跨江海桥梁非通航孔桥实现百米跨度提供了经济合理的全新解决方案。设计师们还编制了全国行业内首部城市道路与轨道交通合建桥梁设计规范。

  市政总院所设计的桥梁已涵盖斜拉桥、拱桥、悬索桥等各种桥型,所设计的作品遍布全国的江河湖海。

  放眼海上,有东海大桥,那是中国第一座真正意义上的跨海大桥,开启了中国桥梁从江河走向海洋的新篇章。看长江上,有当时中国跨度最大的混凝土桥梁重庆石板坡长江大桥,有当时中国跨度最大的混凝土斜拉桥重庆李家沱长江大桥,有国内首次采用隧道锚的悬索桥重庆鹅公岩长江大桥,以及上海长江大桥。黄河上,有横跨兰州中心滩的黄河大桥,有黄河首座跨河,并全部采用组合结构的银川滨河黄河大桥……

  自家门口的黄浦江上更是作品频现。中国第一座斜拉桥泖港大桥、中国第一座跨径突破400米的桥梁南浦大桥、曾刷新了斜拉桥世界纪录的杨浦大桥、刷新了拱桥世界纪录的卢浦大桥、目前世界上规模最大的双层斜拉桥闵浦大桥等等。

  还有,钱塘江上,杭州江东大桥、杭州九堡大桥;甬江上,宁波外滩大桥、宁波明州大桥;赣江上,南昌大桥、南昌洪都大桥;嘉陵江上,当时中国跨度最大的独塔混凝土斜拉桥重庆石门大桥,重庆嘉华大桥;柳江上,中国第一座跨径突破100米的混凝土桥梁柳州大桥;松花江上,哈尔滨松浦大桥……

  经过60年发展,桥梁专业已成为市政总院的强势品牌专业,涉及强风强震、复杂地质等多种建设条件,完成过一大批超大型斜拉桥、悬索桥、拱桥和跨海大桥设计,屡创世界第一。拥有一大批国际先进与领先的科技成果,屡获国家科技进步和全国优秀设计等奖项。

   院士大师风采

  林元培

  中国工程院院士、全国工程勘察设计大师、国务院特殊津贴专家、总院资深总工程师

  担任过中国土木工程学会市政工程分会副主任、上海土木工程学会副理事长等职务。1989年被建设部授予首批“全国工程勘察设计大师”称号,1990年起享受国务院特殊津贴,1994年获得“茅以升桥梁大奖”,两次获得“国家有突出贡献的中青年专家”称号,1995年被评为全国先进工作者,先后被评为上海市十大科技精英、上海市科技功臣、上海市建设系统九十年代杰出人物;2005年当选中国工程院院士;2008年获香港何粱何利基金科学与技术成就奖。

  在桥梁设计理论上有很高造诣。研究了梁式桥荷载横向分布理论、装配式铰结板横向分布系数理论,研究提出斜交构造异性板弯曲理论,首创将卡尔曼滤波法应用于斜拉桥施工控制,提出了闭口薄壁杆件的非线性有限元理论。

  他是中国斜拉桥设计的主要开创者和推动者。从上世纪70年代的上海市泖港大桥开始,经过不断总结,发展到1989年建成重庆嘉陵江石门大桥(获国家科学技术进步一等奖),成为具有世界水平的斜拉桥,于上世纪90年代初相继建成了南浦大桥(获国家科学技术进步一等奖)、杨浦大桥。其主持设计的卢浦大桥,为拱桥中世界第一大跨度;主持设计的上海东海大桥总长32公里,是我国第一座跨外海大桥。

  崔健球

  全国工程勘察设计大师、国务院特殊津贴专家、市政总院资深总工程师

  担任过全国工程建设标准设计道路专业委员会副主任。从事道路工程设计科研50多年,主持完成了多项重大城市交通工程的研究和设计,有上海市内环高架、南北高架、外滩综合交通改造、沪宁及沪杭高速公路上海段;南浦、杨浦、徐浦大桥道路总体;深圳滨海大道(填海)、青岛环胶州湾高速公路填海段;大连开发区及广东南海新城区道路工程;广三高速、江西庐山山区道路;我国第一个汽车实验场(海南)和第一个军用汽车试验场(安徽),第一、第二汽车厂试验场和我国第一个拖拉机试验场(洛阳)。

  主持编写《上海市道路交通设施设置技术规程》,曾任建设部优秀期刊《城市道路与防洪》编委会主任。获国家科技进步二等奖一项以及市科技进步奖、部优秀设计奖、市优秀设计奖等15项,主持设计的工程曾获军队优质工程奖、詹天佑大奖、国家银质奖。

  邵长宇

  全国工程勘察设计大师、国务院特殊津贴专家、总院总工程师(桥梁)

  2004年起任市政总院总工程师,还担任同济大学兼职教授、博士生导师、中国土木工程学会桥梁与结构工程分会副理事长、上海市建设和交通委员会科技委副主任,是上海市重大工程杰出个人、上海市领军人才、享受国务院特殊津贴专家、国家突出贡献科技专家。2008年当选全国工程勘察设计大师。

  作为我国跨海大桥建设技术的开拓者之一,主持过东海大桥和杭州湾跨海大桥的设计与研究工作,为大桥的建设起步于国际先进水平作出了突出贡献。近年来主持了上海长江大桥、杭州九堡大桥设计以及港珠澳大桥主体工程设计施工咨询工作,承担了国家科技部973课题研究,着力于组合结构桥梁的研究与推广应用以及基于桥梁百年寿命的设计方法探索与工程实践。先后获国家科技进步一等奖、省部级科技进步一等奖多项、全国优秀设计金质奖等奖励。