掌握纜索設(shè)計(jì)施工的核心

文/圖 中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 衛(wèi)毓珊

近年來，我國大跨度橋梁發(fā)展取得了舉世矚目的成就，尤其是纜索承重橋梁，往往作為國家公路和鐵路交通跨越江河湖海、深切峽谷的控制性工程，跨度不斷取得突破。然而，隨著跨度的增大和技術(shù)的創(chuàng)新，纜索承重橋梁的設(shè)計(jì)和建造也出現(xiàn)了各種新的難題，成為制約大跨度橋梁進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸，同時(shí)隨著技術(shù)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)分析手段也要求更加精細(xì)化。此外，我國在柔性纜索體系橋梁的設(shè)計(jì)及施工控制方面長期高度依賴引進(jìn)的軟件，容易“卡脖子”，且引進(jìn)軟件的功能擴(kuò)展已嚴(yán)重滯后，無法滿足新的需求，限制了技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。因此，為解決大跨度纜索承重橋梁在發(fā)展中遇到的新難題和制約發(fā)展的瓶頸問題，并將核心技術(shù)掌握在自己手中，中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司（簡稱“中鐵大橋院”）聯(lián)合多所高校于2011年1月啟動了《大跨度纜索承重橋梁精細(xì)化分析關(guān)鍵技術(shù)及平臺開發(fā)》的科研攻關(guān)。

中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司

經(jīng)專家鑒定，項(xiàng)目成果“整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平”。項(xiàng)目先后獲得2018年度中國鐵路工程總公司科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎特等獎、2019年度中國施工企業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎及國家鐵路局2017-2018年度鐵路優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)軟件一等獎。

項(xiàng)目獲得授權(quán)國家發(fā)明專利15項(xiàng)、軟件著作權(quán)4項(xiàng)。目前，研究成果已成功應(yīng)用于武漢楊泗港長江大橋、連鎮(zhèn)鐵路五峰山長江大橋、張家界大峽谷玻璃橋、武漢青山長江大橋等50多座大型橋梁的設(shè)計(jì)和施工控制中，近3年新增合同額9.3億元，利潤5.922億元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。項(xiàng)目研究成果成功填補(bǔ)了我國在該領(lǐng)域的多項(xiàng)空白，標(biāo)志著我國已掌握了大跨度纜索承重橋梁設(shè)計(jì)和建造的核心技術(shù)，充分體現(xiàn)了科技創(chuàng)新能力和科技進(jìn)步，并將推動纜索承重橋梁向更大跨度發(fā)展，使我國的橋梁事業(yè)更加壯大，引領(lǐng)世界橋梁的發(fā)展。

項(xiàng)目研究總體技術(shù)路線圖

后處理1

后處理2

各種橋型模型

振型圖

經(jīng)典算例結(jié)果

創(chuàng)新成果

非線性分析理論。項(xiàng)目研發(fā)了具有超高精度、強(qiáng)收斂性的幾何非線性迭代算法，算法的精度和收斂性超過了國內(nèi)外同類軟件，經(jīng)陳政清院士、謝先啟院士等專家的鑒定，達(dá)到國際領(lǐng)先水平；提出了空間梁單元混凝土收縮徐變與幾何非線性的耦合計(jì)算方法；發(fā)展了無應(yīng)力狀態(tài)法與幾何非線性的耦合計(jì)算理論。

精細(xì)化設(shè)計(jì)分析。項(xiàng)目研發(fā)了完全空間懸鏈線索單元、空間鞍座單元、空間錨跨單元等3種精細(xì)化分析單元，目前國內(nèi)外尚無其他軟件具備這3種單元；提出了一種斜拉索之間相互獨(dú)立的非線性索力優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)了索力的精準(zhǔn)快速優(yōu)化；構(gòu)建了基于水平面內(nèi)合力控制的空間纜索線形分析的解析迭代方法，解決了強(qiáng)非線性條件下纜索系統(tǒng)線形分析的收斂性問題。

精細(xì)化建造分析。項(xiàng)目研發(fā)了超大垂度效應(yīng)斜拉索索力張拉的分階段控制技術(shù)，建立了懸索橋纜索體系施工控制的精細(xì)化分析系統(tǒng)。

改革發(fā)展

堅(jiān)持戰(zhàn)略引領(lǐng)，大力推進(jìn)各業(yè)務(wù)板塊共同發(fā)展。中鐵大橋院貫徹“以橋?yàn)橹?多元競進(jìn)”的發(fā)展戰(zhàn)略，各業(yè)務(wù)板塊競相發(fā)力，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。橋梁工程領(lǐng)域牢牢保持行業(yè)龍頭地位，市政工程、軌道交通、規(guī)劃、建筑、鐵道工程和海外業(yè)務(wù)齊頭并進(jìn)。

加快轉(zhuǎn)型升級，全面提升市場經(jīng)營內(nèi)生動力。積極適應(yīng)市場變化，調(diào)整經(jīng)營布局，堅(jiān)持聚焦主業(yè)、清理低效無效資產(chǎn)、壓縮管理層級、加大戰(zhàn)略型產(chǎn)業(yè)培育，穩(wěn)步推進(jìn)海外項(xiàng)目和其他新興業(yè)務(wù)，逐步優(yōu)化經(jīng)營要素，完善經(jīng)營格局，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的延伸拓展，加快企業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

堅(jiān)持雙輪驅(qū)動，不斷提高可持續(xù)發(fā)展能力。強(qiáng)化科研管理，擴(kuò)大成果產(chǎn)出，在公鐵兩用特大橋、大跨度高速鐵路橋梁、多塔多跨斜拉橋和懸索橋、跨海大橋等大型橋梁建造技術(shù)上達(dá)到國際領(lǐng)先水平；深水橋隧勘探技術(shù)和海上長橋測控技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)水平；三主桁鋼桁梁、板桁組合結(jié)構(gòu)、鋼混結(jié)合梁等新結(jié)構(gòu)，大直徑鉆孔樁、大型沉井等橋梁深水基礎(chǔ)，高強(qiáng)度橋梁結(jié)構(gòu)鋼研發(fā)應(yīng)用，鐵水聯(lián)運(yùn)技術(shù)等處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

堅(jiān)持改革創(chuàng)新，充分釋放基礎(chǔ)管理效能。嚴(yán)格規(guī)范公司治理，健全股東會、董事會、監(jiān)事會議事規(guī)則并做好規(guī)范運(yùn)行。黨政主要負(fù)責(zé)人認(rèn)真履行推進(jìn)法治建設(shè)第一責(zé)任人職責(zé)，頒布合規(guī)管理制度，健全常態(tài)化長效化合規(guī)管理機(jī)制，保障企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展。積極夯實(shí)財(cái)務(wù)管理，深化全面預(yù)算管理，切實(shí)增強(qiáng)預(yù)算管理剛性約束和在降本增效方面的引領(lǐng)作用。

科技創(chuàng)新

2018年至2020年，中鐵大橋院持續(xù)加大科技研究與技術(shù)創(chuàng)新投入，加大各類科研項(xiàng)目申報(bào)實(shí)施力度，并與國內(nèi)外高等院校、研究院所積極合作，科研立項(xiàng)工作穩(wěn)步推進(jìn)，共獲得外部縱向科研課題42項(xiàng)，其中國家級課題3項(xiàng)，省部級（含國鐵集團(tuán)）課題9項(xiàng)，中國中鐵重大專項(xiàng)3項(xiàng)、重大課題5項(xiàng)、重點(diǎn)課題6項(xiàng)、引導(dǎo)課題16項(xiàng)?？萍汲晒ㄟ^湖北省或中國中鐵科技成果評審（鑒定）15項(xiàng)，其中達(dá)到國際領(lǐng)先5項(xiàng)，國際先進(jìn)8項(xiàng)，國內(nèi)領(lǐng)先2項(xiàng)。

3年來，中鐵大橋院獲得各級各類科技獎勵180余項(xiàng)，其中國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎2項(xiàng)，國家級勘察設(shè)計(jì)獎22項(xiàng)、優(yōu)秀咨詢成果獎3項(xiàng)，省部級科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎8項(xiàng)、勘察設(shè)計(jì)獎4項(xiàng)、優(yōu)秀咨詢成果獎1項(xiàng)，中國中鐵科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎10項(xiàng)、勘察設(shè)計(jì)獎52項(xiàng)、優(yōu)秀咨詢成果獎37項(xiàng)，社會力量科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎項(xiàng)25項(xiàng)，國家優(yōu)質(zhì)工程獎13項(xiàng)（其中金獎3項(xiàng)），國際橋梁大會“亞瑟海頓”獎1項(xiàng)，F(xiàn)IDIC優(yōu)秀工程獎2項(xiàng)，詹天佑大獎3項(xiàng)；共取得專利授權(quán)98項(xiàng)，其中發(fā)明專利52項(xiàng)，實(shí)用新型專利46項(xiàng)。

根據(jù)科技創(chuàng)新發(fā)展需要，中鐵大橋院相繼設(shè)立組建了橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北省橋梁綠色建造工程技術(shù)研究中心等研發(fā)平臺6個。

優(yōu)異的成績離不開精良的隊(duì)伍。中鐵大橋院現(xiàn)有中國工程院院士1人、全國勘察設(shè)計(jì)大師4人、國家級突出貢獻(xiàn)專家1人、百千萬人才國家級人選3人、全國杰出專業(yè)技術(shù)人才2人、享受國務(wù)院政府特殊津貼專家8人、中國青年科技獎獲得者1人、詹天佑科學(xué)技術(shù)獎獲得者6人、茅以升鐵道工程師獎獲得者8人、省科學(xué)技術(shù)突出貢獻(xiàn)獎獲得者1人、省部級突出貢獻(xiàn)專家6人、享受省政府專項(xiàng)津貼專家1人、省勘察設(shè)計(jì)大師2人、省部級青年科技拔尖人才3人、中國中鐵首席專家1人、中國中鐵特級專家3人、中國中鐵專家6人。

未來發(fā)展

堅(jiān)持“以橋?yàn)橹鳌⒍嘣傔M(jìn)”發(fā)展戰(zhàn)略，以引領(lǐng)中國橋梁技術(shù)發(fā)展、勇踞世界橋梁技術(shù)前沿為己任，中鐵大橋院始終堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展道路，全力建設(shè)具有可持續(xù)創(chuàng)新能力的國際一流設(shè)計(jì)咨詢企業(yè)。

中鐵大橋院治理向規(guī)范高效化轉(zhuǎn)變。進(jìn)一步建立健全法人治理結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格落實(shí)黨委研究討論重大事項(xiàng)的前置程序，切實(shí)維護(hù)董事會依法行使重大決策權(quán)力，充分保障經(jīng)理層經(jīng)營自主權(quán)，確保決策科學(xué)、規(guī)范、高效。

科技創(chuàng)新向持續(xù)主動化轉(zhuǎn)變。完善以橋?yàn)橹?、多元競進(jìn)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，突出橋梁關(guān)鍵技術(shù)自主研發(fā)，強(qiáng)化自主科技創(chuàng)新能力。培養(yǎng)一支結(jié)構(gòu)合理、創(chuàng)新能力強(qiáng)的科技人才隊(duì)伍，整合企業(yè)與社會科研力量，在關(guān)鍵核心技術(shù)上持續(xù)保持領(lǐng)先地位，以科技創(chuàng)新帶動公司高質(zhì)量發(fā)展。

人才激勵向市場化轉(zhuǎn)變。以深化激勵約束機(jī)制建設(shè)為重點(diǎn)，建立健全以崗位管理為核心、以提高效益為目標(biāo)、以科學(xué)的績效考核為支撐、與市場化相適應(yīng)的差異化中長期激勵約束機(jī)制，實(shí)施更加靈活高效的工資總額管理方式，充分激發(fā)公司發(fā)展內(nèi)生活力。

基礎(chǔ)管理向精細(xì)化流程化轉(zhuǎn)變。加強(qiáng)公司基礎(chǔ)管理，瞄準(zhǔn)同行先進(jìn)企業(yè)，主動對標(biāo)，查找問題，提高信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，有效防控風(fēng)險(xiǎn)，確保高質(zhì)量發(fā)展。

企業(yè)發(fā)展歷程

1950年8月

經(jīng)政務(wù)院通過，鐵道部設(shè)計(jì)局成立武漢大橋設(shè)計(jì)組。

1953年3月

隨著國民經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，為適應(yīng)當(dāng)時(shí)大規(guī)模鐵路新線建設(shè)的需要，在武漢大橋設(shè)計(jì)組和武漢大橋測量鉆探隊(duì)的基礎(chǔ)上成立了大橋設(shè)計(jì)事務(wù)所。

1954年4月

部分參加武漢長江大橋勘測設(shè)計(jì)的技術(shù)人員和工人到武漢，組建成武漢大橋工程局設(shè)計(jì)事務(wù)所。

武漢長江大橋

1956年6月

鐵道部設(shè)計(jì)總局直屬特種工程勘測設(shè)計(jì)隊(duì)并入大橋設(shè)計(jì)事務(wù)所。

1957年12月

鐵道部設(shè)計(jì)總局將下屬的5個專業(yè)設(shè)計(jì)事務(wù)所，合并組成鐵路專業(yè)設(shè)計(jì)院，大橋設(shè)計(jì)事務(wù)所改為專業(yè)設(shè)計(jì)院大橋設(shè)計(jì)處。

1958年9月

鐵道部決定，將專業(yè)設(shè)計(jì)院大橋設(shè)計(jì)處歸并到大橋工程局，與大橋局設(shè)計(jì)處及測量鉆探隊(duì)合并，成立大橋局勘測設(shè)計(jì)處。

1986年3月

為適應(yīng)改革開放形勢的需要和經(jīng)營開發(fā)的需要，經(jīng)鐵道部和大橋局批準(zhǔn)，大橋工程局勘測設(shè)計(jì)處更名為鐵道部大橋工程局勘測設(shè)計(jì)院。

2001年10月

隨著企業(yè)改革的深化、經(jīng)營機(jī)制的改變，更名為中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院，為中國鐵路工程總公司下屬二級單位。

2003年12月

完成公司制改制，成立有限公司，正式啟用“中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司”新名稱。

2010年12月

中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司升格為正局級單位，由中國中鐵股份有限公司直接管理。

2011年8月

設(shè)立集團(tuán)，中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院有限公司更名為“中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司”。