世界建橋看中國,中國建橋看武漢。
10月18日的武漢,“橋星”璀璨。橋梁隧道與結構工程創新發展高端論壇在漢舉行,陳政清、丁烈云、鄭健龍、李建成、鈕新強、馮夏庭、秦順全等14位兩院院士,高宗余、徐恭義、易倫雄、張敏4位全國工程勘察設計大師,以及全國高校教授及橋梁設計施工企業等400多位橋隧領域專家聚首武漢,聚焦、展望橋隧前沿技術創新,掀起一場橋隧技術“頭腦風暴”。
共謀新發展,圓夢中國橋。主辦該論壇的中鐵大橋勘測設計院集團有限公司,今年迎來創立70周年。該院黨委書記劉自明說,論壇圍繞交通強國、科技強國戰略,聚焦行業熱點、難點問題,探討了交通建設新理念、新技術、新材料的發展方向。
大橋“渦振”可防可治
“渦振不可怕,可防可治。”針對今年來頻頻出現的懸索橋渦振,中國工程院院士、湖南大學風工程試驗研究中心主任陳政清以“懸索橋加勁梁的多階渦振與防治”為題,為渦振現象開“藥方”。
4月,武漢鸚鵡洲長江大橋橋體發“飄”,廣東虎門大橋懸索橋頻頻“晃動”,懸索橋的這種波浪形晃動被稱為渦振。陳政清介紹,全球自上世紀90年代起,受風和橋梁自身結構影響,多個大跨度鋼箱梁橋和懸浮橋發生過渦振。
如何讓橋“淡定”下來?陳政清介紹,主要有兩種辦法法:加大阻尼比,改良橋梁氣動形狀。可借助增加阻尼器,增大橋梁阻尼比,如電渦流阻尼器,能將震動轉為電力消耗掉,變相增大阻尼比。用桁架橋結構,抗渦振能力更強,對已成型的橋梁,可通過氣動外形改良,包括橋位風環境數值模擬、大橋動力特性識別、健康監測系統升級及渦振大數據分析、大比例節段模型風洞試驗及阻尼減振措施等。
在陳政清看來,通常情況渦振不會影響現有橋梁安全,可不封橋,車輛限速通行即可。
賦能機器智能建橋
建造翻山越嶺、越江跨海的大橋如何提高效率和安全性?
中國工程院院士、華中科技大學教授丁烈云提出“賦能融合基建,發展新興業態”,對傳統建橋產業進行智能化升級。
丁烈云認為,智能建造大有可為。如建橋中大量使用的架橋機、旋挖機、塔吊機等,現在由人操控,運用新技術能賦予機器“智慧”,直接由智能系統控制,可實現橋梁建造的無人化操作。
丁烈云提到,中鐵大橋院、中鐵大橋局、中交二航局等湖北建橋軍團的不少探索收到成效,如在參建港珠澳跨海大橋時,運用多項新技術、新工藝和新材料,榮獲國際橋梁大會(IBC)超級工程獎。截至2020年,中國有26座橋梁獲IBC大獎,其中有13座大橋為湖北建橋軍團設計或建造,占據半壁江山。
迎接大跨度的新挑戰
中國工程勘察設計大師、中鐵大橋院總工程師高宗余認為,在跨度、設計速度、承載能力等主要技術指標上,中國橋梁設計建造水平均達國際領先水平。
未來大橋啥模樣?
高宗余認為,目前橋式方案開始流行“復合”“多功能”。多功能合建橋梁,一座大橋集中公、鐵及市政道路、城市軌道交通于一體,省錢、少占地。目前,長江上公鐵共用大橋有12座,其中湖北境內6座,分別為枝城長江大橋、荊州長江大橋、武漢長江大橋、武漢天興洲長江大橋,黃岡長江大橋和九江長江大橋。同時,融合斜拉橋剛度大、懸索橋跨越能力強的斜拉-懸索協作體系橋,在大跨度橋梁中開始應用,比如土耳其的博斯普魯斯三橋,我國的西堠門公鐵大橋等,靠近主塔的兩側為斜拉,兩主塔中間部分為懸索。
放眼未來,高宗余以瓊州海峽、渤海灣、臺灣海峽等為例,認為應該研究未來大跨度高鐵橋梁工程帶來的新挑戰——
高原山區大海,風大浪高流急,強風強震,高陡邊坡,高溫高濕、強紫外線,環境復雜,設計、施工、維護及工程裝備挑戰前所未有。
如何設計建造運營安全的大跨度橋梁?
高宗余認為,要認真探索復雜環境下的適用橋式、新型結構和大跨度橋型方案,研發深水、復雜地貌地質條件的先進勘察裝備,超大跨、超深水的先進施工裝備,并研發更新型的鋼材、混凝土、纖維復合材料等建橋材料,同時建立強有力的監測、預警系統予以保障,包括建大數據、云平臺的橋梁工程互聯網絡,打造橋梁全壽命期健康管理維護體系。
(湖北日報全媒記者 戴輝 通訊員 鄧達 吳茜)
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