“我愛橋，不僅因?yàn)闃蛎?，更因?yàn)闃蚰芙o人帶來便利。橋是人類想象力、創(chuàng)造力的結(jié)晶，橋是創(chuàng)新的精華，我愛橋，我也愛創(chuàng)新。”秦順全院士激情洋溢。源于對橋的熱愛，對創(chuàng)新的孜孜追求，1992年，年僅29歲的秦順全首創(chuàng)的斜拉橋安裝無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論一經(jīng)發(fā)表就引起了整個(gè)橋梁界的廣泛關(guān)注。
9月21日，在國際橋梁工程技術(shù)高峰論壇大會(huì)上，中鐵大橋局總工程師秦順全院士詳細(xì)解讀了分階段施工無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論。稍后，中國橋梁網(wǎng)記者就此理論的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和發(fā)展歷程專程拜訪了秦院士。
“荷載、剛度及構(gòu)件單元的無應(yīng)力狀態(tài)量的有機(jī)統(tǒng)一是無應(yīng)力狀態(tài)控制法的核心與關(guān)鍵，影響分階段施工橋梁最終成橋狀態(tài)內(nèi)力和線形的因素除荷載、剛度外，還有構(gòu)件單元的無應(yīng)力狀態(tài)量”，秦院士解釋道，“無應(yīng)力狀態(tài)控制法就好比從武漢到北京，起點(diǎn)是武漢，終點(diǎn)是北京，只有知道過程中的一個(gè)個(gè)經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)，才能順利到達(dá)終點(diǎn)。分階段施工橋梁，橋梁建造要經(jīng)歷若干施工中間過程節(jié)點(diǎn)，目標(biāo)是滿足設(shè)計(jì)要求的成橋狀態(tài)的內(nèi)力和線形，有了構(gòu)件單元的無應(yīng)力狀態(tài)量，就成功地將施工中間過程節(jié)點(diǎn)與成橋目標(biāo)連接起來”。值得注意的是，橋梁施工控制時(shí)，不僅要關(guān)注荷載和剛度，無應(yīng)力長度和曲率亦不容忽視。只有將三要素有機(jī)結(jié)合，完全控制，橋梁施工控制才能達(dá)到預(yù)期目的。
“結(jié)構(gòu)單元的內(nèi)力和位移隨著結(jié)構(gòu)的荷載變化、體系轉(zhuǎn)換和拉索的張拉而變化，但單元的無應(yīng)力狀態(tài)量是穩(wěn)定的，拉索的無應(yīng)力長度只有人為地調(diào)整才會(huì)發(fā)生變化，認(rèn)識并把握好橋梁施工過程的‘變’與‘不變’，橋梁施工過程控制會(huì)得到極大的簡化”。秦院士表示，“任何事物都是有偏差的，無應(yīng)力長度與曲率也不例外。但此偏差卻很容易在其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移中表現(xiàn)出來，而當(dāng)荷載和結(jié)構(gòu)體系一定時(shí)，拉索無應(yīng)力長度的變化必然唯一地對應(yīng)一個(gè)單元索力的變化，只要能計(jì)算出來就可以找到針對性的措施來調(diào)整”。
談到此理論的應(yīng)用，秦順全院士回憶道，“無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論1989年便開始研究， 1993年在武漢長江二橋建造時(shí)第一次運(yùn)用，截止到目前，已有30多座大跨度橋梁在施工控制時(shí)運(yùn)用了此理論”。
1989年至今，無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論在不斷解決實(shí)際問題中完善和豐富，從分階段成形結(jié)構(gòu)理論計(jì)算到臨時(shí)荷載的過濾技術(shù)以至目前的無應(yīng)力長度和曲率對最終結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的影響，理論運(yùn)用也日益成熟。
分階段成形結(jié)構(gòu)理論計(jì)算在武漢長江二橋的安裝控制時(shí)首次提出。初生牛犢不怕虎的秦順全院士撥冗去繁，把自己關(guān)在電腦房里，分析現(xiàn)有斜拉橋的安裝計(jì)算方法，為克服傳統(tǒng)計(jì)算方法的不足，提出了用構(gòu)件單元的無應(yīng)力狀態(tài)量建立最終狀態(tài)與施工過程之間的聯(lián)系，直接求解中間過程，取代用‘倒退分析’去尋找中間過程的計(jì)算方法，創(chuàng)建了基于無應(yīng)力索長的控制軟件系統(tǒng)，解決了大跨度斜拉橋結(jié)構(gòu)規(guī)模大、施工階段多、計(jì)算時(shí)間長的矛盾。無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論在武漢長江二橋建設(shè)初期僅限于安裝計(jì)算，實(shí)際施工中，根據(jù)斜拉橋索力調(diào)整實(shí)質(zhì)是調(diào)整其無應(yīng)力長度的特點(diǎn)，提出了索結(jié)構(gòu)橋梁“多工序并行作業(yè)技術(shù)”，滿足了施工現(xiàn)場需要。“橋梁的荷載變化與索力調(diào)整不論經(jīng)歷怎樣的過程、狀態(tài)，其內(nèi)力和位移變化只與最終的荷載變化量和最終的索長調(diào)整量有關(guān)。因此，橋梁施工中引起荷載變化的工序可與索力調(diào)整不分先后次序的并行作業(yè)，用索長變化量來調(diào)整拉索力，可以解決工程實(shí)際中索力調(diào)整與荷載變化的交叉影響”，秦院士說。
無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論在招寶山大橋的維修加固中發(fā)展與完善，“臨時(shí)荷載過濾技術(shù)”得以提出。當(dāng)時(shí)，招寶山大橋主梁斷裂，大橋局臨危受命，承擔(dān)起加固、設(shè)計(jì)、監(jiān)控、施工的總承包任務(wù)，總工程師秦順全院士成為指揮長的最佳人選。面對橋梁拆除時(shí)不穩(wěn)定狀態(tài)下結(jié)構(gòu)狀態(tài)極難把握的困境，秦順全院士沒有退縮，他憑著對橋梁未知領(lǐng)域探究和實(shí)踐的極大勇氣，探索出全新的斷橋調(diào)整結(jié)構(gòu)體系，完成了橋梁界驚詫的漂亮一筆，為修復(fù)工程的順利完成做出了重大貢獻(xiàn)。“大橋的永久恒載的大小及位置都是確定的，但施工臨時(shí)荷載的大小和位置變化卻異常頻繁，工地上到處堆放著施工材料，這些臨時(shí)荷載對大橋會(huì)產(chǎn)生影響，如果不妥善處理，最終會(huì)影響大橋整體的內(nèi)力和線形。”秦順全院士意味深長地說。
另外，無應(yīng)力狀態(tài)控制法理論發(fā)展到現(xiàn)在，構(gòu)件單元長度和曲率對結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的影響可以通過計(jì)算得到結(jié)論，如此，“我們在橋梁施工控制時(shí)，對前一階段構(gòu)件無應(yīng)力狀態(tài)量的偏差可以用實(shí)測和理論方法來識別，必要時(shí)用調(diào)整后續(xù)階段安裝構(gòu)件的無應(yīng)力狀態(tài)量來彌補(bǔ)，最終使整個(gè)結(jié)構(gòu)達(dá)到最優(yōu)”，秦順全院士滿臉自信。
“橋梁科技工作者的職責(zé)就是要在實(shí)踐中不斷探索創(chuàng)新，發(fā)現(xiàn)并填補(bǔ)橋梁科技領(lǐng)域的空白”，秦順全院士表示，“我追求那種為橋癡迷、奉獻(xiàn)的精神狀態(tài)，同時(shí)我也希望我和我的團(tuán)隊(duì)能在此狀態(tài)的感召下不斷創(chuàng)新橋梁技術(shù)，加快橋梁技術(shù)健康發(fā)展，使中國在成為橋梁大國的同時(shí)更以橋梁強(qiáng)國的姿態(tài)屹立在國際頂端。”
采訪結(jié)束瞬間，秦順全院士霍然起身，提起電腦作勢一個(gè)箭步就要奔往樓下，“實(shí)在抱歉，沒時(shí)間了，還要趕飛機(jī)”他行色匆匆，但仍不忘解釋原由?？粗鴺翘莨战翘幭У谋秤?，我感慨萬千，“橋梁建設(shè)者總是如此繁忙，奔波于各大城市之間，奔走于施工現(xiàn)場各個(gè)角落”。短短十幾分鐘的采訪，記者切身體會(huì)了秦順全院士自身特有的魅力，意氣風(fēng)發(fā)而嚴(yán)謹(jǐn)睿智，謙和堅(jiān)韌而深入淺出，感情豐富而表達(dá)多樣……
