掌握纜索設計施工的核心

文/圖 中鐵大橋勘測設計院集團有限公司 衛毓珊

近年來，我國大跨度橋梁發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的創新，纜索承重橋梁的設計和建造也出現了各種新的難題，成為制約大跨度橋梁進一步發展的瓶頸，同時隨著技術的發展，結構分析手段也要求更加精細化。此外，我國在柔性纜索體系橋梁的設計及施工控制方面長期高度依賴引進的軟件，容易“卡脖子”，且引進軟件的功能擴展已嚴重滯后，無法滿足新的需求，限制了技術的創新和進步。因此，為解決大跨度纜索承重橋梁在發展中遇到的新難題和制約發展的瓶頸問題，并將核心技術掌握在自己手中，中鐵大橋勘測設計院集團有限公司（簡稱“中鐵大橋院”）聯合多所高校于2011年1月啟動了《大跨度纜索承重橋梁精細化分析關鍵技術及平臺開發》的科研攻關。

中鐵大橋勘測設計院集團有限公司

經專家鑒定，項目成果“整體達到國際領先水平”。項目先后獲得2018年度中國鐵路工程總公司科學技術進步獎特等獎、2019年度中國施工企業協會科學技術進步獎一等獎及國家鐵路局2017-2018年度鐵路優秀工程設計軟件一等獎。

項目獲得授權國家發明專利15項、軟件著作權4項。目前，研究成果已成功應用于武漢楊泗港長江大橋、連鎮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多座大型橋梁的設計和施工控制中，近3年新增合同額9.3億元，利潤5.922億元，取得了顯著的經濟效益和社會效益。項目研究成果成功填補了我國在該領域的多項空白，標志著我國已掌握了大跨度纜索承重橋梁設計和建造的核心技術，充分體現了科技創新能力和科技進步，并將推動纜索承重橋梁向更大跨度發展，使我國的橋梁事業更加壯大，引領世界橋梁的發展。

項目研究總體技術路線圖

后處理1

后處理2

各種橋型模型

振型圖

經典算例結果

創新成果

非線性分析理論。項目研發了具有超高精度、強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外同類軟件，經陳政清院士、謝先啟院士等專家的鑒定，達到國際領先水平；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算方法；發展了無應力狀態法與幾何非線性的耦合計算理論。

精細化設計分析。項目研發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種精細化分析單元，目前國內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立的非線性索力優化算法，實現了索力的精準快速優化；構建了基于水平面內合力控制的空間纜索線形分析的解析迭代方法，解決了強非線性條件下纜索系統線形分析的收斂性問題。

精細化建造分析。項目研發了超大垂度效應斜拉索索力張拉的分階段控制技術，建立了懸索橋纜索體系施工控制的精細化分析系統。

改革發展

堅持戰略引領，大力推進各業務板塊共同發展。中鐵大橋院貫徹“以橋為主 多元競進”的發展戰略，各業務板塊競相發力，實現共同發展。橋梁工程領域牢牢保持行業龍頭地位，市政工程、軌道交通、規劃、建筑、鐵道工程和海外業務齊頭并進。

加快轉型升級，全面提升市場經營內生動力。積極適應市場變化，調整經營布局，堅持聚焦主業、清理低效無效資產、壓縮管理層級、加大戰略型產業培育，穩步推進海外項目和其他新興業務，逐步優化經營要素，完善經營格局，實現產業鏈和價值鏈的延伸拓展，加快企業轉型升級。

堅持雙輪驅動，不斷提高可持續發展能力。強化科研管理，擴大成果產出，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上達到國際領先水平；深水橋隧勘探技術和海上長橋測控技術達到國際先進水平；三主桁鋼桁梁、板桁組合結構、鋼混結合梁等新結構，大直徑鉆孔樁、大型沉井等橋梁深水基礎，高強度橋梁結構鋼研發應用，鐵水聯運技術等處于國內領先水平。

堅持改革創新，充分釋放基礎管理效能。嚴格規范公司治理，健全股東會、董事會、監事會議事規則并做好規范運行。黨政主要負責人認真履行推進法治建設第一責任人職責，頒布合規管理制度，健全常態化長效化合規管理機制，保障企業平穩發展。積極夯實財務管理，深化全面預算管理，切實增強預算管理剛性約束和在降本增效方面的引領作用。

科技創新

2018年至2020年，中鐵大橋院持續加大科技研究與技術創新投入，加大各類科研項目申報實施力度，并與國內外高等院校、研究院所積極合作，科研立項工作穩步推進，共獲得外部縱向科研課題42項，其中國家級課題3項，省部級（含國鐵集團）課題9項，中國中鐵重大專項3項、重大課題5項、重點課題6項、引導課題16項。科技成果通過湖北省或中國中鐵科技成果評審（鑒定）15項，其中達到國際領先5項，國際先進8項，國內領先2項。

3年來，中鐵大橋院獲得各級各類科技獎勵180余項，其中國家科學技術進步獎2項，國家級勘察設計獎22項、優秀咨詢成果獎3項，省部級科學技術進步獎8項、勘察設計獎4項、優秀咨詢成果獎1項，中國中鐵科學技術進步獎10項、勘察設計獎52項、優秀咨詢成果獎37項，社會力量科學技術進步獎項25項，國家優質工程獎13項（其中金獎3項），國際橋梁大會“亞瑟海頓”獎1項，FIDIC優秀工程獎2項，詹天佑大獎3項；共取得專利授權98項，其中發明專利52項，實用新型專利46項。

根據科技創新發展需要，中鐵大橋院相繼設立組建了橋梁結構健康與安全國家重點實驗室、湖北省橋梁綠色建造工程技術研究中心等研發平臺6個。

優異的成績離不開精良的隊伍。中鐵大橋院現有中國工程院院士1人、全國勘察設計大師4人、國家級突出貢獻專家1人、百千萬人才國家級人選3人、全國杰出專業技術人才2人、享受國務院政府特殊津貼專家8人、中國青年科技獎獲得者1人、詹天佑科學技術獎獲得者6人、茅以升鐵道工程師獎獲得者8人、省科學技術突出貢獻獎獲得者1人、省部級突出貢獻專家6人、享受省政府專項津貼專家1人、省勘察設計大師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。

未來發展

堅持“以橋為主、多元競進”發展戰略，以引領中國橋梁技術發展、勇踞世界橋梁技術前沿為己任，中鐵大橋院始終堅持高質量發展道路，全力建設具有可持續創新能力的國際一流設計咨詢企業。

中鐵大橋院治理向規范高效化轉變。進一步建立健全法人治理結構，嚴格落實黨委研究討論重大事項的前置程序，切實維護董事會依法行使重大決策權力，充分保障經理層經營自主權，確保決策科學、規范、高效。

科技創新向持續主動化轉變。完善以橋為主、多元競進的產業結構，突出橋梁關鍵技術自主研發，強化自主科技創新能力。培養一支結構合理、創新能力強的科技人才隊伍，整合企業與社會科研力量，在關鍵核心技術上持續保持領先地位，以科技創新帶動公司高質量發展。

人才激勵向市場化轉變。以深化激勵約束機制建設為重點，建立健全以崗位管理為核心、以提高效益為目標、以科學的績效考核為支撐、與市場化相適應的差異化中長期激勵約束機制，實施更加靈活高效的工資總額管理方式，充分激發公司發展內生活力。

基礎管理向精細化流程化轉變。加強公司基礎管理，瞄準同行先進企業，主動對標，查找問題，提高信息化管理水平，優化管理流程，有效防控風險，確保高質量發展。

企業發展歷程

1950年8月

經政務院通過，鐵道部設計局成立武漢大橋設計組。

1953年3月

隨著國民經濟的全面發展，為適應當時大規模鐵路新線建設的需要，在武漢大橋設計組和武漢大橋測量鉆探隊的基礎上成立了大橋設計事務所。

1954年4月

部分參加武漢長江大橋勘測設計的技術人員和工人到武漢，組建成武漢大橋工程局設計事務所。

武漢長江大橋

1956年6月

鐵道部設計總局直屬特種工程勘測設計隊并入大橋設計事務所。

1957年12月

鐵道部設計總局將下屬的5個專業設計事務所，合并組成鐵路專業設計院，大橋設計事務所改為專業設計院大橋設計處。

1958年9月

鐵道部決定，將專業設計院大橋設計處歸并到大橋工程局，與大橋局設計處及測量鉆探隊合并，成立大橋局勘測設計處。

1986年3月

為適應改革開放形勢的需要和經營開發的需要，經鐵道部和大橋局批準，大橋工程局勘測設計處更名為鐵道部大橋工程局勘測設計院。

2001年10月

隨著企業改革的深化、經營機制的改變，更名為中鐵大橋勘測設計院，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“中鐵大橋勘測設計院有限公司”新名稱。

2010年12月

中鐵大橋勘測設計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

設立集團，中鐵大橋勘測設計院有限公司更名為“中鐵大橋勘測設計院集團有限公司”。