采寫｜章劍鋒

出品| 網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》欄目（ID：tech_163）

1500公斤和700米，數(shù)字看起來不怎么起眼，卻是兩位科學(xué)家試圖沖刺的科研目標(biāo)。

前者，是不斷打破畝產(chǎn)紀(jì)錄的中國工程院院士袁隆平的最新挑戰(zhàn)目標(biāo)——雙季稻畝產(chǎn)突破1500公斤。

后者，則是中國工程院院士鄭皆連的目標(biāo)。這個(gè)700米，是指拱橋建設(shè)的跨徑。

世界拱橋看中國，中國拱橋看廣西，廣西拱橋看鄭皆連。

圖片來源/廣西大學(xué)

現(xiàn)年79歲的著名路橋工程專家鄭皆連，是國際橋梁大會(huì)（IBC）最高獎(jiǎng)——喬治·理查德森獎(jiǎng)獲得者。在拱橋建設(shè)上，他在近些年實(shí)現(xiàn)了三個(gè)世界第一：2013年主持修建當(dāng)時(shí)世界上最大跨徑的鋼管混凝土拱橋四川合江長江一橋，跨徑530米。此后又完成了世界上最大跨徑的鐵路鋼管混凝土拱橋拉林鐵路雅魯藏布江藏木特大橋（430米）、目前世界最大跨徑拱橋廣西平南三橋（575米）的設(shè)計(jì)建設(shè)。

鄭皆連告訴網(wǎng)易科技《科學(xué)大師》等媒體，國外最大鋼拱橋的跨徑是美國新河谷橋（518米），而他的團(tuán)隊(duì)接下來參與科研攻關(guān)的一個(gè)項(xiàng)目，將把平南三橋的跨徑再往前推進(jìn)一步，將要開工的廣西龍灘天湖特大橋，跨徑將達(dá)600米，會(huì)是世界上跨徑最大的拱橋。

中國的拱橋建設(shè)，原來都是有支架的，鄭皆連的技術(shù)創(chuàng)新，使拱橋?qū)崿F(xiàn)了無支架建設(shè)——不打支架，而采用吊裝懸拼，斜拉扣掛施工，在空中無支架合攏。這使拱橋的跨徑得以不斷拉大，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化建設(shè)水平。

鄭皆連說，“橋梁是中國的一張科技名片，而拱橋恰恰是在橋梁中可能首先從大國變?yōu)閺?qiáng)國的一個(gè)突破口?！?/p>

獲得國際橋梁大會(huì)（IBC）最高獎(jiǎng)——喬治·理查德森獎(jiǎng)的工程：合江長江一橋/圖源：四川省交通廳

因?yàn)樵跇蛄汗こ谭矫娴纳鲜龀删停?月30日，鄭皆連團(tuán)隊(duì)獲得了人力資源部、科技部、中國科協(xié)和國務(wù)院國資委聯(lián)合頒授的第二屆全國創(chuàng)新爭先團(tuán)隊(duì)獎(jiǎng)。在獲獎(jiǎng)名單中，他們團(tuán)隊(duì)是和三代半導(dǎo)體、復(fù)興號(hào)動(dòng)車、水下發(fā)射大型固體運(yùn)載火箭、空間飛行器系統(tǒng)、鐘南山團(tuán)隊(duì)等并列在一起的。

憑著鄭皆連一個(gè)人，就撐起了廣西壯族自治區(qū)唯一的世界一流高校學(xué)科建設(shè)——2017年，廣西大學(xué)土木工程專業(yè)列入教育部等部委聯(lián)合公布的世界“雙一流”建設(shè)高校學(xué)科名單。

也是因?yàn)樗粋€(gè)人，改變了廣西全區(qū)4960萬人沒有一位本地全職院士的歷史。1999年，鄭皆當(dāng)選中國工程院院士，成為全廣西唯一一位全職院士?！犊茖W(xué)大師》記者注意到，廣西省只有一位全職院士的狀況，到今天仍沒有變化。

1，虎門大橋?qū)儆诙?jí)共振，不至于使橋梁坍塌

《科學(xué)大師》：橋梁安全方面，虎門大橋不久前發(fā)生過風(fēng)振，您是橋梁專家，怎么看這個(gè)事件？

鄭皆連：虎門大橋發(fā)生風(fēng)致渦激振動(dòng)振動(dòng)，是風(fēng)造成的共振。虎門大橋是1997年建成的， 20多年都沒有發(fā)生振動(dòng)，為什么這次會(huì)突然發(fā)生振動(dòng)。初步認(rèn)為是吊索要更換，用了20多年了，換吊索用了一些隔離措施，叫水馬，就是塑料桶里裝一些水用來分隔車道的，保護(hù)它的換索安全。這個(gè)水馬高度有一米四、五，這就改變了懸索橋氣動(dòng)外形。在一定風(fēng)速、風(fēng)向的作用下，就發(fā)生了振動(dòng)，振幅最大達(dá)到了30多cm。當(dāng)振幅達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別，就要采取預(yù)案，或者停止交通、減少通行量。

事后也對(duì)錨、索鞍、吊索都做了檢查，包括橋道梁，沒有造成損壞，不會(huì)危及橋梁的安全，但是使人不舒服，司機(jī)在上面開車會(huì)感到上下左右都在晃動(dòng)，心里受到比較大的影響。把水馬去掉之后，還發(fā)生振動(dòng)。5月15日通車以后，可能還有些振動(dòng)，但幅度小了。所以現(xiàn)在還在觀測。渦激共振不至于使橋梁坍塌，它不像1940年美國塔科馬大橋造成的振動(dòng)，振幅越來越大，導(dǎo)致橋梁垮塌。

虎門大橋/圖片來源：央視《航拍中國》

《科學(xué)大師》：橋梁在我們普通公眾的眼里都是一樣的，但是這次我們知道，橋梁分懸索橋、拱橋等種類，這些不同的橋，在安全標(biāo)準(zhǔn)和要求上有差別嗎？

鄭皆連：無論是哪種橋，安全都是第一的，但是各個(gè)橋還是有區(qū)別的。你說的懸索橋和斜拉橋都是柔性橋，或者說叫索支撐橋，就是用索來作為主要的受力構(gòu)件。懸索橋是主纜，斜拉橋是斜拉索，索支撐橋道梁。這類橋?qū)儆谌嵝越Y(jié)構(gòu)，所以它在風(fēng)力的作用下發(fā)生振動(dòng)是常見的。

至于拱橋，它屬于重力式結(jié)構(gòu)，梁橋的跨徑比較小，風(fēng)對(duì)它的影響比較小，不會(huì)發(fā)生風(fēng)致振動(dòng)，這是它的重要的優(yōu)點(diǎn)。所以如果拱橋能夠建成，它的適應(yīng)性是最好的，剛度也大。

但是我也希望不要給大家造成一種拱橋可以包打天下的印象，每種橋都有它的使用環(huán)境，都要根據(jù)它的建橋條件來綜合判斷。比如懸索橋，雖然它有風(fēng)致振動(dòng)的問題，但是目前跨徑最大的還是懸索橋，在海上，其他橋?qū)崿F(xiàn)不了那么大的跨徑。設(shè)計(jì)工程師就是要選擇一種最適合橋址條件的橋型。

雖然拱橋有很多優(yōu)點(diǎn)，但是有些地方也不太適合建。比如在軟土地上就很難建，上海的盧浦大橋，是在軟土地上建，但是花的代價(jià)比較大，他比斜拉橋貴。所以也不能說因?yàn)榛㈤T大橋這個(gè)事發(fā)生，就不建懸索橋了，因?yàn)轱L(fēng)振渦激共振也不止虎門這一個(gè)橋，我們國家至少有3個(gè)橋發(fā)生了比較厲害的渦激共振，西堠門大橋啊，武漢鸚鵡洲長江大橋，國外的也有。

武漢鸚鵡洲長江大橋也發(fā)生過晃動(dòng)/圖片來源：漢陽政務(wù)

2，中國拱橋耐久能扛，壽命長，是瑰寶

《科學(xué)大師》：是不是可以理解，拱橋是目前橋梁界最安全的橋型？

鄭皆連：中國趙州橋是在1400多年前建立的，這是世界上第一個(gè)敞肩拱的石拱橋。至今這個(gè)趙州橋還屹立在河上。拱橋?yàn)槭裁磯勖绱酥L，這是它受力合理的一個(gè)結(jié)果。我們橋梁有四種橋型：有梁橋，有懸索橋，有斜拉橋，也有拱橋。我說它是受力結(jié)構(gòu)極為合理的一種橋梁，就是它把結(jié)構(gòu)物理自重或者說荷載通過這個(gè)彎曲的拱圈，把它轉(zhuǎn)化成了拱圈上的軸向受力，就是把垂直荷載變成拱圈上的軸向受力。如果我們拱軸線選的好的話，它就在小偏心受壓。正因?yàn)樗且允軌簽橹鳎运湍途眯苑浅：?，因?yàn)闆]有疲勞問題。

如果說趙州橋是不走汽車的，那北京的盧溝橋也800年了，它是走汽車的，跨越永定河，而且它還走過400噸的平板車，它的超載能力非常強(qiáng)。所以我們現(xiàn)在講古橋，中國的古橋絕大部分指的就是拱橋。因?yàn)槠渌麡?，它的耐久性是扛不住各種人為的或自然災(zāi)害影響的。

另外，所有受壓材料都可以用來建橋 ，我們拱橋有磚的、有石頭的、有鐵的、也有鋼的，這是其他橋不可能具備的。

有天下第一橋美稱的中國拱橋鼻祖趙州橋/圖片來自網(wǎng)絡(luò)

《科學(xué)大師》：從原創(chuàng)性來講，拱橋是中國原產(chǎn)，懸索橋是國外引進(jìn)，可以這樣講么？

鄭皆連：拱橋是歷史非常悠久的一種橋型。敞肩拱式的拱橋，我們老祖宗是第一個(gè)做出來的， 距今1400多年，大概比歐洲早了500年。這種敞肩拱式，使石拱橋的跨徑可以加大。什么是敞肩拱式?原來的拱橋是實(shí)腹式的，沒有挖孔，所以它的跨徑就做不大。而空腹拱，它是把恒載減輕了，所以它跨徑才可以做的大。石拱橋30米以上跨徑的基本都是空腹拱，這是我們祖宗的一個(gè)很大的貢獻(xiàn)。我們現(xiàn)代拱橋，圍繞著特別是鋼管混凝土拱橋、勁性骨架混凝土拱橋，這些主要工法，我們都有它的主要知識(shí)產(chǎn)權(quán)，都把它用專利保護(hù)起來了。

過去大家把拱橋看作是落后的東西，現(xiàn)代化的懸索橋和斜拉橋，斜拉橋是二戰(zhàn)以后才有的，德國人發(fā)明的。實(shí)際上，我們建設(shè)的跨徑575米的平南三橋，它和斜拉橋和懸索橋比，幾乎把所有的優(yōu)點(diǎn)都占完了，在全國還有好多地方都適合建（據(jù)中新網(wǎng)稱：平南三橋?yàn)槟壳笆澜缱畲罂鐝降墓皹颍淇萍己恐?、制造過程之精密、設(shè)計(jì)施工技術(shù)之尖端，均是世界同類型橋梁之最）。拱橋是傳統(tǒng)，但實(shí)際上蘊(yùn)含著許多中國哲學(xué)。我把它稱為中國的一個(gè)瑰寶，影響是非常深遠(yuǎn)的。雖然在這方面我也做了一些科普，但是做得還不夠。

《科學(xué)大師》：您在拱橋工程方面代表性的科研貢獻(xiàn)是實(shí)現(xiàn)了無支架建設(shè)，這個(gè)無支架技術(shù)為什么那么重要？

鄭皆連：一千多年以來，拱橋都沒擺脫一個(gè)問題：拱圈施工非常困難，必須搭支架。我大學(xué)畢業(yè)三年，在工地轉(zhuǎn)了三年，就發(fā)現(xiàn)搭支架不行，洪水一來把支架沖跑了。能不能不搭支架，我當(dāng)時(shí)就有這個(gè)逆向思維。

現(xiàn)代化的拱橋，跨徑要修大，第一步就必須不搭拱架。如果我們還持續(xù)搭拱架，跨徑再大也大不到哪里去。1968年推廣雙曲拱橋的時(shí)候，我首次提出不用搭支架修拱橋的方法：鋼絲繩斜拉扣掛，松索合攏形成拱圈，就是把下面的支撐變?yōu)樯厦娴膽业酰☉移?，包括轉(zhuǎn)體來建設(shè)拱橋。因?yàn)橛辛藷o支架施工、轉(zhuǎn)體，我們拱橋的跨徑就從石拱橋的最大跨徑146米，發(fā)展到現(xiàn)在是575米，我們想做到700米，但是還沒有實(shí)現(xiàn)。

建設(shè)中的平南三橋，以575米的跨徑成為目前世界最大跨徑的拱橋/圖源：廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)公司

3，我們不能因?yàn)闃蛄簲?shù)量多、跨徑大就滿足了

《科學(xué)大師》：您說到拱橋有可能首先完成大國向強(qiáng)國突破，橋梁方面也存在大國和強(qiáng)國的提法么？

鄭皆連：說我們是橋梁大國，因?yàn)槲覀兘ǖ臉蛄鹤疃?，專利也最多，除了懸索橋第一跨徑在日本，其他所有大跨徑橋都在我們中國，全世?5座超過430米跨徑的拱橋，大概有3座在國外，其他12座在中國。1990年開始，30年我們建橋的跨徑從110米發(fā)展到575米。跨徑增長之快，在橋梁史上罕見，數(shù)量也發(fā)展到近500座。廣西正在建跨徑600米的拱橋。所以稱為大國是毫無疑問的，是大家認(rèn)可的。

但為什么我們還沒有成為強(qiáng)國呢，一個(gè)計(jì)算軟件不是我們的，我們現(xiàn)在用的軟件都是國外的，我們自己編的功能還不如國外。第二個(gè)就是橋梁的耐久性，我們還有一些短板。為什么這個(gè)耐久性可以在拱橋方面得到突破，那是祖師爺李春的趙州橋帶了頭。我們現(xiàn)在完全可以搞到最好，耐久性最好。當(dāng)然在軟件上我們還要努力，應(yīng)該組織國家隊(duì)來攻堅(jiān)，搞一些比較好的軟件出來。

《科學(xué)大師》：對(duì)于一個(gè)國家來講，成為橋梁強(qiáng)國的意義是什么？為什么必須要成為橋梁強(qiáng)國？

鄭皆連：我覺得也是基于我們基建部門的短板而言，我們不能因?yàn)闃蛄簲?shù)量多、跨徑大就滿足了，我們還要不斷追求技術(shù)的升級(jí)或者優(yōu)化。實(shí)際上我覺得，從大國向強(qiáng)國過渡，也是一個(gè)過程，是一個(gè)前進(jìn)的過程，激勵(lì)我們能解決更多問題和難題，對(duì)我們發(fā)展技術(shù)，推進(jìn)這個(gè)事業(yè)更上一層樓，是有好處的。

施工中的世界第一拱——平南三橋/圖源：廣西日報(bào)

4，橋梁建設(shè)危險(xiǎn)作業(yè)將來可以交給機(jī)器人完成

《科學(xué)大師》:時(shí)代越來越發(fā)展， 對(duì)于我們這個(gè)橋梁建設(shè)的科技含量會(huì)不會(huì)要求也越來越高？

鄭皆連：當(dāng)然會(huì)越來越高，因?yàn)闃蛄航ㄔO(shè)的作業(yè)環(huán)境比較艱苦，而危險(xiǎn)性比較大的。在一般人們的心目中，拱橋就是風(fēng)險(xiǎn)比較大，施工風(fēng)險(xiǎn)比較大，施工比較麻煩，設(shè)計(jì)比較麻煩。比如我們拱橋高空作業(yè)，拱上的那些東西都要人去焊接、連接。如果將來都能由機(jī)器人代替，把最危險(xiǎn)的作業(yè)交給機(jī)器人做就更好了，它們還能做得更好。因?yàn)樗粫?huì)受情緒影響。高空作業(yè)你如果沒睡好覺，都可能從上面掉下來。機(jī)器人就沒有這些問題。這個(gè)也在逐步摸索，還有很大的增長空間。如果以后我們這個(gè)大拱上面基本看不到作業(yè)工人，那就厲害了。

5，全廣西就我一個(gè)院士，非常不恰當(dāng)

《科學(xué)大師》：資料上講您是廣西本地唯一的全職院士，您自己怎么看這個(gè)“特別”的狀況？

鄭皆連：我對(duì)這個(gè)“唯一”就很不滿意。5000多萬人的廣西，相當(dāng)于歐洲一個(gè)比較大的國家了，就我一個(gè)院士，非常不恰當(dāng)。這里面，我認(rèn)為也有廣西相對(duì)科技發(fā)展慢一點(diǎn)的原因，也反映出院士產(chǎn)生的機(jī)制有些問題。不完全說明，廣西就是只有這一個(gè)院士，才符合廣西的科技發(fā)展水平。我覺得（這樣看問題是）不恰當(dāng)?shù)?，廣西不應(yīng)該只有一個(gè)院士。但是非常可悲的，現(xiàn)在就我一個(gè)院士。那么我能起什么作用呢，我都快80歲了。我還是希望新的院士產(chǎn)生，新的帶頭人產(chǎn)生。

現(xiàn)在學(xué)校也在引進(jìn)人才，正在談的過程中。我的接班人，也是很緊迫的事。這個(gè)必須盡快到位。目前這個(gè)適合的接班人確實(shí)還是比較難找，因?yàn)楸旧砀愎皹虻娜司蜕佟，F(xiàn)在我們國家的院士隊(duì)伍里面，也只有我一個(gè)人專門在搞拱橋。為什么這個(gè)拱橋院士會(huì)產(chǎn)生在廣西，也不是說我本人有多大的本事，就是廣西這個(gè)區(qū)域適合修建拱橋。廣西修了大量的拱橋。大量修拱橋，就會(huì)產(chǎn)生大量的技術(shù)，就會(huì)遇到大量的問題要解決，是這樣在這個(gè)過程中產(chǎn)生的。

鄭皆連工作現(xiàn)場/圖源：廣西路橋工程集團(tuán)有限公司

《科學(xué)大師》：您對(duì)年輕的科技工作者有什么話要說？

鄭皆連：首先要找準(zhǔn)問題，然后持之以恒地，不斷地去研究它。要持之以恒是比較難的，尤其是我們大家如果都比較傾向于怎么能掙更多的錢，恐怕就不會(huì)做出大的事情來?？茖W(xué)研究可能要坐幾十年的冷板凳，不斷地發(fā)現(xiàn)新的問題、解決新問題，它不會(huì)是一蹴而就，不是憑著你的靈光一閃一下子把問題解決了。除非這個(gè)問題本身不是那么困難。當(dāng)然，金錢還是需要的，你要生活嘛，不能夠脫離這個(gè)問題，但在基本問題解決的情況下，基本生活能保證的情況下，恐怕要把主要精力聚焦在需要解決的問題上，去不斷努力。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的郑皆连院士：中国是桥梁大国却非桥梁强国 输在了软件上的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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