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桥梁建设告别“重建轻养” 首个桥梁国家重点实验室落户武汉

    来源:武汉晚报 记者 崔梦欣 通讯员 付丽 张静
 
 
 
    实验室全自动缆索检测“机器人”。记者胡伟鸣 摄
 
 
    我国桥梁建设告别“重建轻养”时代:昨天上午,全国首个桥梁结构健康与安全国家重点实验室落户武汉,着力对桥梁全寿命周期展开研究。
 
    昨天上午,中国工程院院士秦顺全、聂建国、杜彦良、欧进萍四名院士为实验室揭牌。
 
    桥梁结构健康与安全国家重点实验室主任、中铁大桥局董事长刘自明介绍,近20年来,我国建造的桥梁数量世界第一。据不完全统计,截至目前,我国公路桥梁总数达73.53万座,然而,在役桥梁中有四成以上已超期服役20年以上,三成则被划分为技术等级三、四类的带病桥梁,还有15%的桥梁被鉴定为危桥,这一数量约为十万座。
 
    “经历了多年发展,中国桥梁建设是该‘回头看’了。”中国工程院院士杜彦良如是说。去年9月30日,国家科技部正式批准建设桥梁安全领域的首个国家重点实验室,并将建设单位选在有“建桥国家队”之称的中铁大桥局。
 
    杜彦良认为,实验室挂牌标志着我国桥梁建设领域结束了以前“重建轻养”的阶段,开始进入对桥梁全寿命周期的研究与突破上。此外,实验室以建桥企业作为依托,新的科技成果也能更加及时的转化和投入使用,加快技术的更新换代。
 
    未来5年,该重点实验室将结合国家重大桥梁工程项目实践,开展桥梁结构健康与安全应用基础领域的前沿技术、共性技术、关键技术研究和装备研发,成为桥梁健康与安全领域内国内领先、国际一流的研发平台。
 
    “特制”混凝土、探伤机器人、智能传感器
 
    揭秘重点实验室三大“黑科技”
 
    昨天,记者实地探访了桥梁结构健康与安全国家重点实验室的桥梁健康监测云计算中心、桥梁结构试验大厅等研究基地,发现由该实验基地研发的三大“绝技”已开始推广应用。
 
    一块不起眼混凝土
 
    根治“破皮”世界性难题
 
    一块不起眼的灰色长条型混凝土,竟然内藏着世界领先的“黑科技”。昨天,桥科院桥梁研究一所副所长周尚猛介绍,这块混凝土材料结构致密,内部有头发丝般的细钢筋组成的网状结构,如同把棉絮撑起变成“席梦思”,通过装配“剪力钉”,能将整张“席梦思”与钢桥面牢牢固定。
 
    这种新型混凝土的问世,更是破解了困扰白沙洲长江大桥多年的世界性难题:承受不了大货车的碾压,沥青桥面屡屡“破皮”,整个桥面凸凹不平,夏季高温时这一情况更为严重。新型混凝土由于其自身的抗疲劳性,铺设在桥面后可有效改善“破皮”情况。
 
    在桥梁结构试验大厅,有一座高达6米的巨型机器引人注目。机器中探出6根钢柱,不断冲击着由超高性能混凝土铺设的“模拟桥面”。
 
    周尚猛介绍,机器对桥面释放的冲击力是82.5吨,是目前一般过江大桥桥面设计荷载能力的1.5倍,钢柱每秒向下冲击两次,可以模拟出车辆通过桥面的状态。
 
    由这种抗疲劳测试得知,新型混凝土能有效承受500万次冲击,由此测算出,在钢桥面上铺设该混凝土,使用寿命可以达到20年以上,而铺设目前最好的普通沥青,使用寿命最长不会超过5年。
 
    周尚猛介绍,本月内,他们将在天兴洲大桥上铺设一段新型混凝土进行实测,待实测通过后,白沙洲大桥和天兴洲大桥未来或将换装,告别桥面“破皮”。
 
    箱型智能“蜘蛛人”
 
    “环抱”爬行给桥梁拉索探伤
 
    在为桥梁拉索“体检”时,智能“蜘蛛人”能大显身手了。
 
    昨天,桥梁拉索无损智能检测机器人“探索者-Ⅳ”亮相。它外型如同一个小箱子,能“环抱”在拉索上,实现匀速前进或后退。
 
    据桥科院高级工程师伊建军介绍,该机器人机身一共装有5个高清分辨率数字式摄像头,能在爬行过程中对桥梁拉索外的PE层进行检测,不仅如此,它还“身怀绝技”——通过脉冲电流砺磁技术,如同对拉索“做B超”,传感器能监测到异常信号,从而发现外层下拉索钢丝是否锈蚀。
 
    大桥承重的缆索的安全性,一直是工程界的重点与难点。以前用人工检测时,需要在桥梁主塔顶安装吊篮,两名检测员高空作业,比较危险。
 
    2010年,桥科院开始动手研制这类智能机器人,前后投入数百万元,经过多次改良,两年后,智能“蜘蛛人”在长江二桥的拉索检测中大显身手。
 
    伊建军说,对比上一代产品,智能“蜘蛛人”在拉索上爬行时,稳定性更好,还能“走走停停”。此外,新一代产品还增加了测距定位功能,即在对拉索进行检查时,能准确定位损伤点的位置,为后面的检修提供方便。
 
    桥上车辆超载显红色
 
    桥梁管家随时远程监测
 
    在桥梁健康监测云计算中心的墙面上,挂着五块显示屏,分别呈现不同桥梁的实时运营状态。
 
    中间最大的显示屏上,正在实时播放军山长江大桥的运营情况,在桥面上移动的小车如同一块块积木,车顶有绿色和黄色两行数据,分别显示车辆载重和实时速度。如果车辆超载或超速,数据便会变成红色。
 
    这是作为“健康管家”的桥梁健康监测系统正在工作,其原理是:在大桥建成运营后,桥梁上不同位置分别安装有重量、速度、温度、风速、风向传感器,实时收集有关桥梁结构安全性和耐久性的数据,传输到云计算安全中心,做到时刻监测、评价桥梁的健康状况。
 
    据高级工程师郭翠翠介绍,一旦发现数据异常,中心即可通知桥梁的业主单位,进行干预。
 
    目前,武汉地区共有鹦鹉洲长江大桥、军山长江大桥、二七长江大桥等七座桥梁已安装了这一“健康管家”。郭翠翠介绍,今年一月底,武汉连续遭遇低温极寒天气,传感器在温度低于零度时发出报警,该中心实时通知了二七长江大桥的管理中心。
 
    目前,该中心为全国30多座大桥和50多座中小型桥梁提供远程监测服务。
 

责编:许宝月

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