打印
??火車緩緩駛上武漢長江大橋,年輕的苑仁安緊貼車窗,目光被這座橫跨天塹的鋼鐵巨龍深深吸引。那是2006年的夏天,他從家鄉前往長沙求學,第一次親眼見到“萬里長江第一橋”的雄姿。江水奔涌,橋身巍然,那一刻他忽然意識到——人類用智慧與勇氣征服自然的壯舉,莫過于此。
??“如果有一天,我也能參與建造這樣的橋梁……”這個念頭如同一顆飽滿的種子,瞬間落入心田,生根發芽。彼時剛考入土木工程專業的他,對橋梁領域尚未萌生出特別的敏感與情愫,但武漢長江大橋的震撼一幕,讓他找到了畢生為之奮斗的方向,那便是孜孜以求,追尋跨越天塹的“收斂解”(指在數值計算或數學分析中,隨著計算參數的變化,計算結果逐漸趨于穩定并達到一定精度的解)。
??二十載春秋流轉,當年的青澀大學生,已成長為中鐵大橋勘測設計院第一設計院副院長。他的職業生涯,與一座座世界級大橋緊密交織:滬蘇通長江大橋、楊泗港長江大橋、荊州公鐵長江大橋、銅陵長江三橋、常泰長江大橋……這些響徹國際橋梁界的名字,見證著他從懵懂學子到世界級橋梁設計者的華麗蛻變。
??創新突破:精細化設計的技術革命
??對苑仁安而言,武漢長江大橋不僅是交通樞紐,更是精神的燈塔。初次途經大橋的經歷,成為他職業生涯的起點。
??2013年研究生畢業后,他毫不猶豫地選擇了中鐵大橋院——這個孕育中國橋梁設計師的搖籃。
??初出茅廬便趕上中國橋梁建設的黃金時代。他參與設計的滬蘇通長江大橋被譽為“世界最大跨度公鐵兩用斜拉橋”。
??在大橋設計中,他發現在斜拉橋理想成橋狀態確定需要反復試算,且主梁線形很難調平,成為制約項目進展的關鍵技術難題。無數個深夜,辦公室里燈火通明,他對著復雜的力學模型苦苦思索;無數個日夜,他反復思考無法調平的原因,不放過任何一個細節。最終,他成功研發出“非線性索力優化算法”,一舉解決了困擾業界多年的技術瓶頸,為大橋的順利建設奠定了堅實基礎。
??“橋梁設計不僅僅是冰冷的計算和枯燥的繪圖,更是一種藝術,需要用心去感受結構的韻律。”苑仁安常常這樣告訴團隊的年輕人。從武漢長江大橋的震撼到親手參與世界級大橋的設計,他完成了一個輪回,也開啟著新的征程。
??在常泰長江大橋的設計中,苑仁安遇到傳統超高橋塔偏心距增大系數過于保守導致材料浪費的行業通病。他帶領團隊夜以繼日地鉆研,建立了考慮非線性效應和初始缺陷的偏心距增大系數方程。經過反復驗算和試驗,成功將偏心距增大系數計算精度提升45%。這一突破,不僅節約了大量寶貴的建筑材料,更為后續類似橋梁的設計提供了全新的思路和方法。
??常泰長江大橋的設計任務,將苑仁安的創新能力推向了新高度。這座集城際鐵路、高速公路、普通公路“三位一體”的超級工程,是世界最大跨度斜拉橋,其公鐵非對稱荷載及多功能斷面布置帶來了史無前例的技術挑戰。
??面對這一世界級難題,苑仁安跟隨秦順全院士,創新性地開發了“溫度自適應塔梁縱向約束體系”等新結構,成功降低梁端位移30%,提高梁端伸縮裝置的耐久性能,同時減小橋塔彎矩25%,有效降低了基礎規模;創新設計的“三位一體”鋼桁梁斜拉橋結構,有效集約了布局,減少兩岸用地面積660畝,為保護綠水青山做出實實在在的貢獻。
??精準掌控:施工控制的技藝巔峰
??千米級大橋的線形控制一直是世界性難題。傳統的控制方法精度有限,無法滿足現代大跨度橋梁的建設需求。苑仁安決心改變這一現狀。
??他將無應力狀態法理論拓展至非線性結構,基于構件幾何線性和幾何非線性變形特征,定義了構件單元無應力構形與無應力狀態量的關系,解決了利用構件單元無應力狀態量可直接制造的問題。
??更令人振奮的是,他首次建立了非線性結構的力學平衡方程和線形控制方程,創造性解決了常泰長江大橋恒載非對稱結構的成橋線形、內力控制的難題。這意味著這座世界級大橋不僅能以完美的姿態橫跨長江,而且其內部結構也非常健康、安全,能夠承受長期使用的考驗。
??理論創新需要技術支撐。苑仁安帶領團隊研發了多項線形控制技術,就如同一套超高精度的“造橋導航系統”:用新的掃描工具代替傳統測量工具,讓測量精度達到“發絲級”;團隊開發的數字拼裝和線形調控技術,能夠提前預測橋梁的變形趨勢,從而主動調整,確保大橋能夠嚴絲合縫對接;通過分析大橋在靜止和振動下的數據,精準把控橋梁核心構件的參數狀態。
??這些技術在常泰長江大橋、銅陵長江三橋的成功應用,使得兩座大橋貫通后線形精度均控制在5厘米以內,讓建造千米級大橋像搭積木一樣精準可控,將中國橋梁施工控制技術推向了世界領先水平。
??突破瓶頸:從追隨到引領的飛躍
??邊界非線性動力分析算法的突破,只是開始。苑仁安深知,在既有的邊界非線性理論下,大跨度橋梁非線性動力分析在計算精度和計算效率上,仍面臨根本性制約。要實現非線性動力分析技術的完全自主與領先,必須攻克更多技術堡壘。
??他首次建立了全新的基于阻力平衡的[y1]非線性動力方程,構建了8種非線性單元數學模型,研發了自適應步長非線性迭代算法,實現了對非線性動力求解問題的超高精度和強收斂性。
??同時,他帶領團隊成功開發了結構邊界非線性動力分析軟件。這一軟件對于同類型千米級跨度橋梁,相比商業軟件計算精度提升2個數量級,計算效率提高20倍以上,徹底打破了國外技術的壟斷。
??在大跨度鐵路橋梁的設計中,采用常規方法所確定的梁端位移設計值往往遠大于實際監測值,導致必須選用規格較大的梁端伸縮裝置,不僅使伸縮裝置更易發生損傷,還引起高速鐵路橋梁限速通行等問題。
??苑仁安針對這一技術難題,開展了系統的理論分析與大量計算研究,提出了考慮邊界非線性效應的列車過橋計算方法,有效克服了常規方法的不足,將計算偏差從原來的50%顯著降低至6%。
??此外,他提出的結構動力體系設計方法,明確了斜拉橋、懸索橋等不同類型橋梁在列車過橋及地震等動力工況下的分析標準,有力推動了大跨度鐵路橋梁項目的順利建設。
??十一年的堅守與創新,苑仁安交出一份亮眼的成績單:獲得授權國家發明專利35項;發表EI論文23篇;研究成果成功應用于常泰長江大橋、銅陵長江三橋、楊泗港長江大橋等數十座大型橋梁設計建造中,節約工程造價約9.5億元;主持編制江蘇省地方標準1項;獲得省部級獎項8項,其中特等獎3項、一等獎4項、二等獎1項;先后獲得“湖北省青年崗位能手”“湖北省向上向善好青年”“2024年度詹天佑中國中鐵專項獎貢獻獎”“中央企業優秀青年科技人才”等榮譽。
??面對未來,苑仁安有著清晰的規劃:“我們將繼續深化大跨度纜索橋梁的設計理論,推動橋梁工程的智能化、數字化轉型,同時更加注重橋梁與環境的和諧共生。”他的話語中充滿了對未來的憧憬和信心。(吳楠)