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张成东:杨泗港大桥设计创新助推特大跨度悬索桥材料国产化

发布日期:2022/5/17 11:10:08      来源:      作者:
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      人物简介:张成东,2002年7月毕业于西南交通大学土木工程学院,现就职于中铁大桥勘测设计院集团有限公司,任第二设计院副院长,正高级工程师,从事桥梁设计和研究工作。党的十八大以来,我国的桥梁建设从桥梁大国逐渐向桥梁强国转变,张成东积极投身桥梁建设,为我国的桥梁建设做出自己力所能及的贡献。


张成东在杨泗港长江大桥项目

      宁波象山三门口跨海大桥、北京地铁立水西桥、南京大胜关长江大桥、武汉杨泗港长江大桥、苏通长江公路大桥、宜昌至喜长江大桥、荆岳铁路洞庭湖大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥……从事桥梁设计工作以来,张成东参与设计和咨询的桥梁遍布祖国大江南北。
开拓创新,桥梁设计遍布大江南北
      北京地铁立水西桥是国内首座轨道交通曲线斜拉桥,张成东通过空间计算及非对称配索,解决了塔、梁、索受力不对称、不平衡的难题,在计算和监控实践中优化升级了公司自主开发空间计算软件3d-bridge,软件成功应用于武汉天兴洲长江大桥、安庆长江大桥等大型铁路跨江桥梁中,取得了良好的效果。
      京沪高速铁路南京大胜关大桥采用三片桁双主拱结构,空间结构复杂。在方案设计中,他通过复杂的空间计算分析,充分比选了不同杆件截面及平横联结构,优化了三片拱桁受力不均匀问题,指导了大桥主桁和平横联结构设计;在施工监控中对不同安装阶段、不同荷载工况进行敏感性分析,并对数据归纳总结,分析得出计算与实测数据的内在关联性,减少了主拱双悬臂施工的临时吊索张拉次数,提高了钢梁安装效率,缩短了施工工期。
      武汉杨泗港长江大桥为主跨1700m双层公路悬索桥,跨度位于世界第二,双层桥世界第一,设计技术难度非常大。张成东对两岸的疏解方案进行深入思考和比选论证,充分结合桥梁结构特点和两岸交通需求,研究采用了大跨度双层悬索桥方案,首次在武汉跨江大桥上设置非机动车道和人行观光道,并提出了切实可行的交通疏解方案,体现了以人为本的桥梁设计理念,并取得了一系列创新成果。超大跨度双层悬索桥全焊钢桁梁新结构,充分利用了过江通道资源,实现了城市桥梁多功能交通需求,采用全新设计构造、整体制造全焊连接,简化了大桥结构,钢材节省了4.9%,节省工程投资约4300万元。在双层钢桁梁设计中,结合钢梁制造、运输条件,首次采用大节段全焊结构设计制造和整体吊装,以缩短钢梁架设工期、减少现场焊接工作量,降低了施工期间对航道的影响,保证了钢梁架设施工的质量,实现了加劲梁快速安装与合龙,提高了主缆安装精度和效率,创造了36天完成钢梁安装施工和单日架设12根索股的世界纪录,节省施工费用约900万元。


张成东在杨泗港大桥主梁制造厂

勇于担当,以科技创新助推桥梁发展
      张成东思路开阔,工作中善于独立思考,喜欢琢磨研究,具备创造性思维和解决实际问题的能力。在讨论重要方案时有个人的独特的见解,经常从桥梁的发展和创新方面考虑问题。他经常了解国内国际桥梁最新的科研成果、设计理论及方法,并在设计过程中能够充分地吸收和应用,使桥梁设计取得了良好的效果。
      武汉杨泗港大桥的主缆由许多钢丝编制而成,是大桥的主要受力构件,也是大桥的生命线。为了能够让大桥用上国际品质最优的钢丝,作为设计负责人,张成东与大桥总设计师一起,到处联系钢丝生产厂家进行研究和试制。
      很多厂家考虑近期研究和升级钢丝产品未必能获得较大的经济效益,对开发新产品的动力不足。于是,他带领设计团队努力说服业主以及潜在的钢丝生产单位,让他们明白我国悬索桥跨度做得越来越大,但在主要材料上并没有实质性创新。“我们虽然设计建造了那么多超大跨度的桥,但是在材料上,尤其是高性能材料上还是依赖日本、韩国等国家。”张成东提出,一定要通过特大型桥梁的建设带动主要结构材料的进步以及国产化,首要的就从设计开始。
      随着设计的推进,有的厂家着手对高强主缆钢丝材料进行研究和试制,在设计团队的指导下,最终研制出直径为6.2mm、公称抗拉强度为1960MPa的镀锌铝合金高强钢丝,并成功应用于大桥主缆。这较好地解决了主缆钢丝长效耐久性问题,极大满足了国内特大跨度悬索桥的规划、设计和建设,促进了国产高强钢丝材料性能和生产技术的进步,大直径超高强主缆钢丝新材料的研发和使用,仅原材料一项节省采购进口费用约7500万元,推动了国产桥梁材料的生产加工和技术进步。


工作中的张成东

初心不改,以人为本服务武汉市民
      桥梁设计是从无到有的过程有很多工程解决方案,能最大满足交通功能需求才是最优的设计方案。在武汉杨泗港大桥方案前期研究过程中,张成东始终践行建桥初心,为大桥的多功能和人性化设计,付出了大量的心血。
      在进行桥梁交通疏解方案研究时,他提出了双层桥梁设计方案,并对单双层方案进行了充分论证。大桥最早的规划方案是采用单层八车道设计,后来通过交通流量预测,需要十个车道的规模,而且根据武汉市城区道路桥梁要求,需要设置非机动车道和人行道。他带领设计团队对单双层方案进行了多轮的讨论、汇报和相关决策,不仅自己要做好方案,还要同规划部门对接,与既有道路连接,还要上报市政府会议决策。

      最后,在市里的一次专题会议上,大桥体现的前瞻性和以人为本的设计理念,使得大桥的双层方案获得了一致通过。大桥通车之后,实践证明双层建设方案是必要的,也获得了市民的充分肯定。


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