有这么一个团队,聚焦桥梁健康与安全,伴随着中国桥梁事业的腾飞一路高歌猛进。
他们自主研发的“探索者”号机器人,填补了国内斜拉索全自动无损检测领域的空白;首创国内新型竖向液体质量调谐阻尼器,有效解决了磁悬浮道岔梁的振动及噪声问题;自主研发的新型超高性能混凝土,从根本上解决当前大部分正交异性钢桥面板“钢结构疲劳开裂”和“铺装层损坏”两大难题;自主研发的新型变参数多功能抗震黏滞阻尼器成功应用于武汉杨泗港长江大桥;完成“超大跨径柱式塔斜拉桥地震易损性研究”并被鉴定为国际先进水平……
他们就是中国中铁大桥局桥科院新技术研究所团队,其一代代科研团队赶超自我,锐意创新,为国家桥梁事业的发展贡献了坚实的力量。
坚守初心,创新立本矢志不渝
1959年,铁道部大桥局桥梁科学技术研究所成立,这是中国中铁大桥局桥科院最初的模样。60多年来,桥科院始终屹立在桥梁技术前沿,以创新立本,见证和推动了中国桥梁从蹒跚起步到领先世界的发展全过程。
2005年,考虑未来桥梁行业的市场需求以及自身发展的需要,桥科院成立了新技术研究所,其目标很明确——以创新谋发展,孵化出一系列新技术、新成果。时任桥科院副总工程师的汪正兴亲自挂帅,兼任研究所所长。
汪正兴回忆:“研究所刚成立不久的那段时间,所里年轻的硕士、博士都干劲十足。我们每天夜以继日,反复进行实验和数据分析,不断改进研究方案。”
在汪正兴的带领下,研究团队一路披荆斩棘,克服种种困难,一项项新技术、新成果陆续诞生。
系列斜拉索减振器和大吨位抗震阻尼器,有效解决了海内外近百座桥梁索及拱桥吊杆等结构振动问题。目前已形成了从桥梁结构构件到结构体系的成套抑振减震专利技术产品。三大类阻尼减振抑震产品,可满足不同特征桥梁结构的使用需求,对桥梁结构可能发生的振动类型可进行全方位抑制与监测;
大型桥梁结构安全监测、信息化管养、桥梁集群智慧监管等具体自主知识产权的桥梁健康与安全成套技术和系列产品,为百余座大型桥梁和上千座中小桥梁建立智慧管养系统,开国内桥梁长期监测技术研究之先河;
液气耦合压差式竖向位移测试系统、光纤光栅式索力测试系统,实现了大跨度桥梁结构挠度及拉索索力的高精度实时同步测试;
五代缆索无损检测机器人,集机械构造、机电设备、电子通讯、无线通讯、自动控制及3D打印等技术为一体,可高效评判拉索外部损伤缺陷,并对拉索内部钢丝缺陷进行无损探伤;
新型超高性能混凝土,具有超高力学性能、超强的耐久性能、优良的体积稳定性能、优越的工作性能。
任何科研团队要想走在时代前列,立于不败之地,必须时刻保持创新思维。新技术研究所深知这一点,面对未来,他们已将发展的目光聚焦在桥梁智能建造、智慧工地、BIM技术等新兴领域,将创新这条路走到底。
勇立潮头,做时代科研
20世纪末,国内外桥梁健康监测研究逐步兴起,并初步走向实际应用。桥科院敏锐地捕捉到行业技术发展的前沿,积极投入到相关领域的研究和实践中,新技术研究所就是其中一支攻坚克难的主力军。
2000年,桥科院自主立项科研课题《桥梁结构健康监测系统》,组织桥梁、设备专业的技术骨干,开始了桥梁健康监测相关技术的理论研究。
2005年,联合武汉理工大学,承接武汉阳逻长江公路大桥长期健康监测系统研究项目,这是首个特大型桥梁健康监测系统研发并投入工程应用的开创性项目。此后,相继承接了孝襄高速、南昌洪都大桥等若干健康监测项目,工程应用业务逐步拓展开来。
2009年7月,学科带头人、时任桥梁研究一所所长钟继卫(现任桥科院总经理)调任新技术研究所所长,带领健康监测技术团队开展技术攻关。随着行业不断发展,桥科院新技术研究所在桥梁健康监测领域理念创新、技术创新、工程推广等方面不断取得丰硕成果,行业影响力不断提升,并且拥有了“桥梁健康与安全国家重点实验室”等高端研发平台的支撑。
桥梁健康监测从单体复杂结构桥梁走向中小桥大规模集群化监测、从最初仅关注运营期发展到关注从施工阶段开始的全寿命期,从仅注重自动化监测发展到监测和巡检并重……形成了具有完全自主知识产权的,多专业交叉技术全覆盖的完整核心技术体系。相关成果获得一项国家技术发明奖及多项省部级科技进步奖。
风大、浪高、水深、流急,神秘、危险而恐怖……这里是与百慕大、好望角齐名的世界三大风口海域——平潭海峡,它被国外桥梁建设同行称为“建桥禁区”。
在这个令同行望而却步的地方,中国中铁大桥局勇担当、敢作为,承建了国内目前施工难度最大的桥梁——平潭海峡公铁两用大桥。
2013年11月,平潭桥开工建设,复杂、恶劣的作业环境,严重制约了现场施工的开展。不仅如此,海洋气象预报覆盖的范围过于宽泛,无法满足现场短期施工调度的需要。因此,如何科学利用天窗时间施工,尤为重要。
何时是天窗时间?如何利用它为桥梁安全保质地建设争取时间?没有人能轻易地给出答案。
2014年底,桥科院新技术研究所成立了平潭桥风浪监测项目小组,刘鹏飞博士担任负责人。他们冒着狂风大浪进驻在施工现场,其目的只有一个:解决这个“天窗”问题。
进入现场后,他们原本的自信被海浪给吞噬了。刘鹏飞回忆:“原以为海上桥梁数据监测难度不大,但随着了解深入后才发现这是一块难啃的硬骨头。”
在进行风、浪、流监测时,他和同事们常被数米高的大浪袭扰,头顶上的烈日时常将他们的皮肤晒得通红。此外,监测需要对大尺度结构波浪力做原位测试,但相关研究在国内较少,基本没有经验可借鉴。这些,让小组成员举步维艰,但他们从未想过放弃,“困难只会使我们越战越勇。”
在各级领导、同事及现场施工人员的帮助和支持下,小组成员们在“学习—思考—实践”的循环中,逐渐明晰了前进的方向。从传感器选型、测点的布置,到仪器设备的安装、调试、维护,再到监测系统的搭建、监测数据分析,他们一步一个脚印,克服恶劣的天气阻碍,按计划扎实前行。
在大桥4年的施工里,事实证明了他们所监测及预测的数据是可靠的,这为大桥指挥部选择天窗时间指明了方向。
通过现场实测、数值模拟等方法,他们研究了大临结构(小尺度钢管桩、大尺度围堰结构)承受的波浪力,积累了大量实测数据,实测波浪力与数值模拟结果吻合良好。在这一过程中,项目小组还以平潭海峡公铁两用大桥为研究对象,开发了一套适用于复杂海域跨海桥梁环境要素的监测方法,为后续类似桥梁建设提供了珍贵的参考信息,这一研究成果获得了国家发明专利授权4项。
薪火相传,年轻一代正在成长
1988年,汪正兴从清华大学工程力学系毕业,满怀豪情来到桥科院,一干就是30多年。30余年里,他始终保持对桥梁科学研究近乎“痴迷”的热爱,并将这份热爱传递了下来。
作为第一任所长,汪正兴为新技术研究所持续注入新鲜活力,让研究所形成了“传、帮、带”的科研平台。在这里,年轻的科研人飞得更高、更远。
2008年,华中科技大学桥梁与隧道工程专业博士王波毕业后来到桥科院,被分配到新技术研究所工作,成为了汪正兴的徒弟。
入职不久,王波便深刻体会到师父汪正兴的工作态度:“桥梁人应用科学严谨的做事态度、简洁明了的处事风格,为桥梁强国梦奋斗终生。”他深以为然,并以师父为榜样,学习、奋斗。
在汪正兴的指导下,王波进步飞快。十多年来,他作为负责人先后完成了“斜拉索杠杆质量阻尼减振技术”“国内首台‘探索者’斜拉索检测机器人”等重大项目,发表学术论文40余篇,荣获8项省、部级科技进步奖,并获得50余项国家发明专利授权,研究成果成功应用于我国百余座大跨度桥梁工程。
除了王波之外,这里还涌现了一大批优秀的科研人才。现任新技术研究所所长荆国强专攻桥梁结构数值分析技术研究及软件开发,副所长王翔专研桥梁结构、高速铁路检测、监测新技术和新装备等方面,相关成果均取得了很好的社会、经济效益。
如今,“老所长”汪正兴已是享受国务院政府特殊津贴专家,第二任所长钟继卫已担任桥科院总经理,成为桥梁健康监测领域的权威专家。创新与发展的接力棒交到了以马长飞、伊建军、刘鹏飞等高级工程师为代表的新一代团队手中。他们对自己提出的要求,正是昔日师父留下的教诲。
得益于这样的良性传承,新技术研究所前进的脚步从未停歇。这个创新型团队,将在创新驱动发展的大道上越走越远,越走越坚定。