高宗余全國工程勘察設(shè)計(jì)大師,全國杰出專業(yè)技術(shù)人才,享受國務(wù)院特殊津貼專家,詹天佑大獎(jiǎng)獲得者,新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選,湖北省第十、十一、十二屆人大常委。
參加工作30余年來,高宗余一直從事橋梁工程設(shè)計(jì)和研究工作,主持了多座大型橋梁工程的設(shè)計(jì),在多塔纜索承重橋梁、高速鐵路大跨度橋梁新結(jié)構(gòu)、跨海大橋設(shè)計(jì)方面取得突出成績。主要業(yè)績?nèi)缦拢?/p>
一、開創(chuàng)性地開展多塔纜索承重橋梁技術(shù)研究,在其建造關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破,并廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。
三塔或多于三塔的多塔纜索承重橋梁(斜拉橋和懸索橋)可以用多個(gè)大跨度跨越寬闊水域,特別是對于逐步實(shí)行航道定線制的長江中下游,利用中間橋塔作為上下行航道的分界,從而提供多孔寬大航道,既保障了通航能力和安全,又節(jié)約工程投資。
(一)主持多座多塔斜拉橋設(shè)計(jì)。多塔斜拉橋結(jié)構(gòu)剛度較弱,主梁撓度、中塔彎矩、拉索應(yīng)力幅均較大,溫度效應(yīng)尤為突出,必須采取措施提高其結(jié)構(gòu)剛度。
主持武漢二七長江大橋設(shè)計(jì),該橋?yàn)橹骺?×616米三塔斜拉橋,采用混合主梁和增加中塔剛度的措施提高橋梁剛度,即主跨和輔跨主梁采用鋼-混凝土結(jié)合梁,邊跨采用混凝土主梁,同時(shí)增大中間主塔尺寸。它是目前世界上跨度最大的三塔斜拉橋和結(jié)合梁斜拉橋,用2個(gè)616米跨度解決了1200米深水區(qū)域的通航問題。
主持鄭州黃河公鐵兩用大橋設(shè)計(jì),該橋是京廣高鐵的控制性工程,為應(yīng)對黃河游蕩性河道特征,主橋采用5孔跨度均為168米的6塔斜拉橋。為克服長聯(lián)結(jié)構(gòu)的溫度力效應(yīng)的影響,支承體系采用塔-梁固結(jié)、塔-墩分離方式;為了增加橋梁的剛度,采用A字形主塔,鋼桁與混凝土橋面結(jié)合式主梁。
(二)主持大跨度三塔懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究,成果應(yīng)用于多座三塔懸索橋。三塔懸索橋擴(kuò)展了傳統(tǒng)的兩塔懸索橋的使用功能,在同等的航道覆蓋范圍條件下,主纜和錨碇的工程量約節(jié)省一半,經(jīng)濟(jì)上極具優(yōu)越性。然而,保證多塔懸索橋的主纜抗滑安全并同時(shí)提供足夠的主梁剛度(撓跨比)是多塔懸索橋設(shè)計(jì)的關(guān)鍵難題,國外雖從1930年代即有三塔懸索橋方案提出,終因此難題無法解決而未能實(shí)施。
為此,主持大跨度三塔懸索橋關(guān)鍵技術(shù)研究,通過多參數(shù)敏感性分析及試驗(yàn)研究,揭示了中塔在順橋向的合理抗彎剛度是保證主纜在跨越塔頂鞍座時(shí)的抗滑移安全、又保證主跨橋梁具有足夠的豎向剛度的關(guān)鍵因素。
針對世界上率先建設(shè)的三座大跨度三塔懸索橋,即泰州長江大橋、馬鞍山長江大橋、武漢鸚鵡洲長江大橋,根據(jù)不同的水文條件,研究確定選用不同的中塔結(jié)構(gòu)形式:泰州大橋水位變化小而采用“人”字形全鋼結(jié)構(gòu),武漢鸚鵡洲大橋水位變化大而采用下段為混凝土、上段為“人”字形鋼箱的組合結(jié)構(gòu),馬鞍山大橋采用下段為混凝土、上段為柱式鋼箱的組合結(jié)構(gòu)。這3座大橋均采用兩個(gè)1000米左右的跨度跨越長江,實(shí)現(xiàn)了可通航水域的大跨全覆蓋,既保持了河道的穩(wěn)定性、保障了船舶航行安全,又使大橋主纜、錨碇等主要結(jié)構(gòu)的工程量減少了50%,大幅降低了工程造價(jià)。
多塔纜索承重橋梁為未來建設(shè)跨越瓊州海峽、渤海灣、臺灣海峽等跨海通道提供了可能的大橋方案。
二、先后主持了武漢天興洲(施工圖階段)、南京大勝關(guān)、黃岡、安慶、銅陵、滬通等一系列鐵路(公鐵兩用)長江大橋設(shè)計(jì)技術(shù)工作。
我國多條高速鐵路跨越長江,同時(shí),公路、市政道路、城市軌道交通等也有大量過江需求。將不同交通功能合建于同一座橋上可充分利用岸線、土地等橋位資源,節(jié)約工程總投資。但多功能合建橋梁需要提升其承載能力,且高速鐵路軌道的穩(wěn)定性要求極高,傳統(tǒng)的鋼桁梁結(jié)構(gòu)不能滿足需求。為解決這些難題,持續(xù)開展了鋼桁梁橋新結(jié)構(gòu)、新材料研究,實(shí)現(xiàn)了我國大跨度鐵路鋼橋的技術(shù)升級。
(一)鐵路鋼桁梁橋整體橋面。傳統(tǒng)的鐵路鋼桁梁橋均采用明橋面結(jié)構(gòu),構(gòu)造簡單,但不能滿足高速列車運(yùn)行需求。為解決這個(gè)難題,提出并采用多橫梁無縱梁正交異性板整體鋼橋面結(jié)構(gòu),提高了橋梁的整體剛度,具有軌道勻順性好的優(yōu)點(diǎn)。“多橫梁無縱梁高速鐵路正交異性板整體鋼橋面構(gòu)造”獲得發(fā)明專利。
(二)三索面三主桁斜拉橋結(jié)構(gòu)。公鐵合建或多條鐵路合建橋梁,可節(jié)約橋位資源和工程總投資、減少建橋?qū)Νh(huán)境的影響,但橋梁荷載更重、寬度更大。為此,深入研究三索面三主桁的鋼桁梁斜拉橋新結(jié)構(gòu);建立了基于空間結(jié)構(gòu)、多種活載加載的橋梁設(shè)計(jì)方法并開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的空間橋梁設(shè)計(jì)軟件;成功解決了橋梁跨度大、橋面寬、活載重、列車速度快帶來的難題。
(三)主持滬通長江大橋設(shè)計(jì)。該橋?yàn)橹骺?092m公鐵兩用斜拉橋,通行4線鐵路,6車道高速公路,荷載巨大。提出鋼箱桁組合新結(jié)構(gòu);首次采用工廠全焊接兩節(jié)間大節(jié)段制造吊裝技術(shù),高強(qiáng)度螺栓使用量減少了90%,減小了工地高空作業(yè)量,加快了施工進(jìn)度;合作研究Q500級高強(qiáng)度橋梁專用鋼、2000MPa高強(qiáng)度斜拉索;研究采用大型沉井基礎(chǔ)。該橋正在建設(shè)中。
鐵路鋼桁梁整體橋面、三索面三主桁斜拉橋等新結(jié)構(gòu)以及高性能材料在大跨度高速鐵路橋梁獲得推廣應(yīng)用,滿足了高速列車的運(yùn)行需求,實(shí)現(xiàn)了我國鐵路鋼橋從傳統(tǒng)的明橋面向整體式橋面、從單一的兩片桁向多片桁的技術(shù)升級,跨度從300米級到500米級、正在向千米級邁進(jìn)的跨越。
三、系統(tǒng)開展跨海大橋工程建造技術(shù)研究,主持多座跨海大橋工程設(shè)計(jì)。
(一)主持東海大橋外海段(9.7km)橋梁設(shè)計(jì)。首創(chuàng)主航道橋的箱形結(jié)合梁斜拉橋新結(jié)構(gòu),既解決了大橋位于海洋環(huán)境中的防腐蝕問題,又合理解決了重載車輛專用橋?qū)蛎娴膰?yán)格要求。提出海洋環(huán)境下橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)方案:混凝土結(jié)構(gòu)在采用高性能混凝土的基礎(chǔ)上,采用分區(qū)段、多級防護(hù)策略,鋼管樁采用犧牲陽極陰極保護(hù)方案,在后續(xù)多座跨海大橋建造中獲得大規(guī)模應(yīng)用;
(二)主持杭州灣大橋的水中區(qū)非通航孔橋、灘涂區(qū)引橋(共約32km)設(shè)計(jì)。研究整孔箱梁預(yù)制吊裝、先簡支后連續(xù)方案,提出灘涂區(qū)橋采用整孔預(yù)制、多輛臺車同步梁上運(yùn)梁的方案。
(三)主持平潭海峽大橋設(shè)計(jì)。全長16.32km的公鐵兩用大橋,橋位處設(shè)計(jì)風(fēng)速高,波浪大,航道多,暗礁多,全年有效施工作業(yè)時(shí)間不足100天,建設(shè)難度比東海大橋、杭州灣大橋更大。針對惡劣風(fēng)浪條件,提出大橋建成后在大風(fēng)下的通行能力與兩岸接線一致、建設(shè)期海上施工作業(yè)效率優(yōu)先的設(shè)計(jì)原則。研究采用固定式雙層風(fēng)屏障、中等跨度鋼桁梁全焊接整孔制造安裝、直徑4m鉆孔樁基礎(chǔ)及相關(guān)裝備。該橋正在建設(shè)中。
高宗余同志學(xué)風(fēng)正派、虛心好學(xué)、勇于創(chuàng)新、專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí);積極開展國內(nèi)外科技交流與合作,注重產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新,推動橋梁技術(shù)領(lǐng)域自主創(chuàng)新能力和核心競爭力不斷增強(qiáng)。
高宗余同志在橋梁工程設(shè)計(jì)方面獲得了一系列重大技術(shù)成果,并多次榮獲國家或省部級獎(jiǎng)勵(lì):
(1)海上長橋整孔箱梁運(yùn)架技術(shù)及裝備,國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2005年。
(2)柔性橋梁非線性設(shè)計(jì)和風(fēng)致振動與控制的關(guān)鍵技術(shù),國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2007年。
(3)東海大橋工程,國家優(yōu)秀工程設(shè)計(jì)金獎(jiǎng),2008年;國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)(重大工程類),2007年。
(4)分階段施工橋梁的無應(yīng)力狀態(tài)控制法,國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2009年。
(5)強(qiáng)潮海域跨海大橋建設(shè)關(guān)鍵技術(shù),國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),2011年。
(6)三索面三主桁公鐵兩用斜拉橋建造技術(shù),國家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng),2013年。
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