复杂问题简单化——设计大师徐恭义谈桥梁设计理念和体会

1984年我毕业于西南交通大学土木系桥梁工程专业。毕业时，老师推荐我去行政单位或从事教学工作，我觉得自己普通话说得不够好，没有去。老师觉得我适合做设计工作，就把我的档案调给了铁道部大桥局，然后我就来到武汉中铁大桥勘测没计院报到。多年之后回想往事，都会深深庆幸这次明智的人生选择。武汉大桥局设计院是藏龙卧虎之地，有着深厚的专业技术积淀，同时也是人才成长的沃土和摇篮


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我们的桥梁前辈们呼吁很多的理念，比如项海帆院士——要有创新才能称桥梁强国，要把专业融会贯通；方秦汉院士——要淡泊名利，先要做到一专，再争取多能；郑皆连院士——要平凡求真地工作，谦虚朴实地做人；范立础院士——学理工科尤其要多看书，这样才能更有判断力……他们这些理念都是高屋建瓴的，能够给人很多启迪和教诲。多年的工程实践，大家都会慢慢地有一些个人的体会，或者说是个人理念吧。这些理念都是在实践锻炼中融会贯通、慢慢摸索出来的，当然也有灵光一现、茅塞顿开的时候。

简单来说，这些设计理念和风格就是，第一，要把复杂问题简单化——工程师是做应用科学的，应该注重把各学科的知识能够集成应用在具体工程中，作出因地制宜的设计，所以应该把复杂问题简单化，使原本复杂又难于施工的结构变得受力简单、施工方便；第二，使用功能与建筑景观的和谐统一




——




设




计师应牢记所设计的建筑首先要具备实用的功能，要真正体现以民为本，并非




个别人的主旨；第三，技术创新不求奇异




——




技术进步并非靠结构奇异和浪费




投资；第四，因地制宜不生搬硬套——不以破纪录为目标，不盲目克隆国外设计；第五，注重细节与耐久性设计——优秀设计必须注重每一个细节，经受实践考验。这些都是我一直在努力追求和奉行的设计理念




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澳门西湾大桥可以说是原本受力复杂、施工困难的结构，通过巧妙的构思设计变得受力简单且施工方便,并在交通功能和建筑效果方面达到了和谐统一的一个例子。

澳门西湾大桥曾是一个公开招标的国际项目，当年参加投标的单位提出多达23个设计方案参加竞选。业主要求这座桥不仅要担负公路、城市轨道和大型输水管等过海交通，而且还要求在台风来袭时不中断行车使用。面对国际上十余家著名的投标联合体，唯独我们这家是由内陆国有企业组成的


“中



铁——大桥




”



投标集团。能否中


标，当时还是个未知数


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我在设计这座桥梁时，设计了全预应力无横隔板混凝土箱梁作斜拉桥和引桥的主梁。这个箱梁里面不仅能跑汽车，还能跑火车，许多技术就具有创新性。该桥跨海总长2200米，分上下两层，上层为双向6车道，下层箱内为双向4车道，可以在8级台风时保证过海交通，同时箱内还预留了铺设轻型城市轨道交通的空间。

我当时的考虑是，建桥要适合当地的建设条件和使用环境。如果该桥采用惯常的钢箱梁，那么这座桥的投资将会很高，使用时噪音也会很大；如果采用混凝土箱梁，不仅工程投资可节省一半，而且有利于海上的抗风安全；设计时还把这座桥设计成左右分离式双主梁结构，主要考虑的是方便施工，使复杂结构简单化。现在回头看来，这样一个设计的确从总体上预先解决了后续施工和使用阶段的一系列难题，使多个矛盾得到巧妙的化解，也形成了有中国特色的建桥技术，设计技术论文被邀请在美国国际桥梁大会发言讲解。

由于这个设计方案为业主考虑得较多，而且构思新颖，价格适中，又很有地域特色，因此这个方案很快从23个方案中脱颖而出，一举中标。这次中标，刷新了中国桥梁在国际工程中高价中标的历史，使我们的国际工程竞争真正赢在了设计技术上。过去我国桥梁工程在海外投标中，往往是以劳动力资源优势的低价中标。

还有的桥虽然很小，但是小桥也不是说随随便便就可以做好，也是要下功夫去用心修建的。我们在神农架天燕景区内修了一座钢拱人行桥——燕天飞渡桥。原来的环境没有大开挖，以自然为本的生态理念得到贯彻。两边景区都在山上，这两个山头相距六七十米，下面的山中间有高速路，要修一座桥把两个景区连起来。在神农架景区，树不允许砍，山不允许炸，也不能搞大开挖，所以我就做了这样一个轻型钢拱结构。怎么做到比较安全呢？我把中间做窄一点，两端做宽一点。顶上窄了，顶上能站的人群就有限，荷载作用到这里是最不利的，所以只让很少的人轮流站到顶上去看，更多的人可以在两端宽阔的地方看，这样就保证了结构的安全。梁高中间是矮的，越到受力大的两端就越高，立面和平面上都符合力学构造，给人稳定的感觉，所以大家都说这个桥很美。小小的细节可能很微不足道却用心良苦，大大方便了游客，体现了以人为本的设计原则。

我比较关注的问题第一个就是抗震安全性。关于地震的安全性，首先是人们对地震的危害性认识不够；其次是心存侥幸忽视抗震设防：再就是对结构抗震计算理论和计算方法没有掌握或者缺乏抗震方面的基础知识训练，那么这样做出来的抗震措施就很难有效。结果是我们工程结构无法抵御地震作用。

第二是结构使用耐久性。结构的耐久性也有很多方面，首先应检讨设计上是否存在先天不足，某一个设计构件不具备可以检修、可以更换的操作条件，结构后期很难维修，很难保养，造成使用不长久；其次是施工工艺不到位，内在的工程质量有缺陷，所引用的产品本身就是不合格的，无法使结构耐久。另外，我们自己的知识面也不够宽，多学科的知识掌握得不够，不能全面做好一个复杂的工程设计。

第三是建筑可观赏性。首先，假如我们的设计水平有限，就很难设计出来一个建筑上很耐看又很美观的作品。其次，我们讲美观只是挂到口头上，没有落实到行动上，仅追求了一个肤浅的标志，损失了根本。还有，我们的财力支持不到位，要想做得很美观，需要精工细作，需要有一定的财力物力来支持。这些方面跟国外还是有很大差距的。

第四，结构的适用性。这个结构是不是正好适合这个地方的建设环境和使用环境的需求，这是最重要、最核心的一点。

第五，工程项目设计周期和施工周期太短，会造成很多问题。设计周期很短，这是很普遍的问题，施工的周期也是这样，实际上已是非常不合理的工期，还要求下面要不惜代价来赶工，最后结算临时工程的费用比主结构工程费用还要大。这样施工单位还没有利润，怎么办呢？有些地方只好偷工减料，不仅造成投资上的浪费，内在质量也不会高，使用上也不安全。

第六,结构奇异。有些工程从设计开始就一味追求奇异构造,结果既不好用也不见得好看,还浪费了巨大的资金。这些和工程师的责任心也有很大关系。