【52监测网讯】桥见70年｜从基础试验到智能建造——中铁大桥科学研究院
|
1959年1月 中铁大桥局撤销了 因修建武汉长江大桥而成立的 中苏合作武汉科学研究基点 成立了铁道部大桥局科学研究所 （以下简称桥研所） 从桥研所到如今的中铁大桥科学研究院 （以下简称桥科院） 从跨越江河到走向海洋 从解决施工建设难题到提升工程品质 从促进桥梁行业转型升级到打造桥梁技术策源地 作为中铁大桥局乃至于中国桥梁的科技担当 桥科院在实践中不断成长壮大 用创新与科研 托举主塔的每一次攀升和桥梁的每一次跨越 成为企业发展不可或缺的力量 / 壹 / 一切经过试验 在上世纪80年代以前的计划经济背景下，中铁大桥局作为全国唯一的建桥专业工程局，几乎包揽了长江、黄河上所有大型桥梁工程。广阔的舞台不仅练就了一支能打胜仗的建桥队伍，同时也培育了桥研所，使之成长为我国桥梁科研领域的王牌军。 修建武汉长江大桥时，大桥局第一任局长彭敏提出了“一切经过试验”的口号。南京长江大桥建设期间，同样遇到了许多从未经历的技术难题，有些连文献资料也查找不到，唯一的解决办法也是做试验。
彭敏（前右三）陪同外国代表团参观武汉长江大桥 1959年下半年，刚成立不久的桥研所整体迁到南京长江大桥工地办公，从修建试验墩开始。 当时担任基础研究室主任的是从苏联留学回来的女博士李秀芝，她和试验团队一起在长江南岸试验了4种管柱基础，都顺利下到岩盘，取得了成功。试验团队通过试验解决了设计、施工和机械研制等方面的许多问题。大桥除1号桥墩外，其余8个桥墩分别采用了这4种管柱基础。如今，这座试验墩仍保留在南京长江大桥岸边。
在南京长江大桥开展4种管柱基础的试验 南京长江大桥两岸引桥上部结构采用的是32米预应力梁，在此之前，国内只能生产16米T梁。而设计研究人员手中仅有苏联的32米预应力梁分段灌注资料可以借鉴，试制后，桥研所的工程师周履觉得进展太慢，提出进行整体制造试验。经过不下千次的反复试验和改进，桥研人最终取得成功。1978年，《南京长江大桥深水基础、正桥钢梁、引桥预应力梁项目》获全国科学大会奖，实至名归。
南京长江大桥基础试验后至今仍保存在长江南岸的试验墩 “我是1963年参加工作的，那时候桥研所在南京桥头的一个小四合院里，总共二三十个人，其中不少留苏、留美的博士，比如李德寅、刘瀛洲、李秀芝等，还有韩柏林、周履、苏铁球、王邦楣等一批知名专家。”已经耄耋之年的桥科院老专家党志杰回忆起曾经并肩作战过的同事，仍能说出他们每个人的名字。
南京长江大桥专家在项目部门口合影 1965年，桥研所回迁武汉，落脚硚口区汉西路，之后迎来长达10年的特殊历史时期。据党志杰回忆，桥研所的工程师们从事理论研究的氛围很浓厚，即使在那个特殊的年代，科研活动也没有停止过。“那时候虽然缺少仪器设备，但科研力量却十分雄厚，做的工作都很有分量，大部分是铁道部直接下达的任务，很多研究成果都被收入到了当年的桥梁技术规范当中去，有些研究成果直接解决了大桥局施工现场的工程技术难题。”党志杰说。 桥科院的武汉科普教育基地里有一个“年过半百”的桥梁模型——金沙江大桥模型，见证着这段历史。“文革”后期，仪器设备不足，包括著名桥梁专家李国豪教授在内的科研人员，仅凭借普通的试验机、应变仪、百分表、千分表等仪器设备完成了金沙江大桥192米简支铁路单层钢桁梁整体受力状况和侧向稳定的模型试验研究，这也是桥研所第一个缩尺模型试验，当时已具有国际先进水平。
金沙江大桥模型 / 贰 / 人无我有 人有我优 上世纪90年代初，桥科院由大桥局拨付科研经费的事业型机构转型为自负盈亏的科研实体。“当时，一些高校和专业单位也都想在桥梁科技市场中取得份额，桥科院面临着群雄逐鹿的市场环境。要想保持领先的地位，必须要面向市场、面向需求，坚持不断创新，达到人无我有、人有我优。”1989年从西南交大硕士毕业来到桥科院的刘自明，在13年的时间里，从普通工程师成长为桥梁专家，亲历和领导了桥科院这一时期的科技发展。
彭敏（左二）与西林（左三）在武汉桥工地 施工监控业务的先行者 随着桥跨规模的扩大，悬臂施工逐渐成为主流。为保证顺利施工、结构安全，不仅需要精确知道结构内力、线型的变化过程，还需要随时对其控制，使之能在合理、有效的范围内，这就提出了桥梁结构施工监控、监测的课题。 桥科院科技人员看准了这个发展方向，在国内率先研究、开发这个领域，成为了先行者。由他们监控的桥梁工程均能实现高精度合龙，为企业赢得可观效益的同时占领了稳定的市场。 2002年，桥科院在武汉军山长江大桥施工监控中自行研究的《自校正调节法在大跨度斜拉桥施工中的应用》被评定为“国际先进水平”。大数据中心成立之后，桥科院施工监控业务逐步向智能化、数字化和可视化方向发展。
减振抗震领域的“领头羊” 1992年冬日里的一天，九江长江大桥正在建设，H型刚性吊杆却在大风中发生大幅振动。当时阻尼技术被日本及欧美国家垄断，桥科院顾金钧、汪正兴等人组成团队，爬上32米高的钢拱，绑传感器、测数据，夜以继日地画图纸、选材料，之后又到各地找厂家生产，最终成功研发出了多重调谐质量阻尼器，解决了振动的问题。
研发的调谐阻尼器安装在九江长江大桥上 “当时的媒体称：当100多根吊杆装上这个重15公斤、平板电脑大小的‘小盒子’后，大桥振动奇迹般消失。1996年，我们研发的TMD专利技术摘得国家科技进步奖三等奖。”享受国务院津贴的汪正兴博士回忆起当时的成就，满脸自豪。他带领的团队目前已经研发出了拉索阻尼器、液体黏滞阻尼器、调谐式阻尼器三大类阻尼减振产品，拥有相关专利技术100多项，研发的以高速铁路大跨度桥梁多目标协同控制技术为代表的减振技术，实现了高端减振产品的进口替代，推动相关产品价格大幅下降，使桥科院成为国内最大的大跨度桥梁阻尼器供应商。
TMD专利技术摘得国家科技进步奖三等奖 最好的“桥梁医院” 桥科院开启既有桥梁诊治评估业务是从济南洛口黄河大桥开始的。当时这座有着“亚洲第一大桥”之称的桥梁面临着拆除还是保留的争议，桥科院在对大桥进行了科学的剩余寿命评估后，得出“经过康复疗法，进行改造加固后可以继续使用”的结论，并得到认可。至今，济南洛口黄河大桥仍在安全使用。
洛口黄河铁路大桥剩余寿命评估试验 2000年，桥科院对我国自行设计、建造的第一座公铁两用桥——钱塘江大桥开展了病害检测、承载力评估及维修加固设计和施工“一条龙”服务，使这座饱经战火摧残的大桥焕发青春。
2002年底，“武汉桥梁建筑工程诊治有限公司”挂牌成立，成为国内首家可以提供检测、评估、设计、施工“一条龙”服务的公司。这个创新性工作使当时大量桥梁“疑难杂症”得到精准“诊治”，既为国家改造和合理使用这些老桥提供了科学依据，节约了建设资金，也为企业创造了效益，赢得了“桥梁医院”的美誉。 2005年10月7日，在南京长江第三大桥通车庆典上，南京市政府将由桥科院主持编写的《主桥技术总结》和《钢索塔技术》两本书作为礼物，送给了包括胡锦涛总书记在内的参加通车典礼仪式的所有专家和嘉宾，这是桥科院闪光的荣耀。
为了保证桥梁达到设计寿命，方便后人对桥梁进行维修和保养，桥科院组织专家针对汕头海湾大桥、杭州湾跨海大桥、宁波招宝山大桥、湛江海湾大桥、武汉阳逻大桥等多座桥梁的工程结构和所处的腐蚀环境开出了千万字的特有养护“处方”。 / 叁 / 智能与绿色建造 为落实习近平总书记关于“推动大数据、互联网、人工智能、区块链等新技术与交通行业深度融合”“加强绿色基础设施建设”等重要指示批示，我国的桥梁建设与运营逐步向智能与绿色方向发展，而作为中铁大桥局的重要科技力量，桥科院始终响应国家号召，保持发展步伐与时俱进。 智慧管养的先锋队 进入新世纪，桥科院以广阔的视野、敏锐的眼光准确捕捉了行业技术发展前沿，于2000年自立项目科研课题，开展桥梁健康监测相关技术的理论研究。2005年成功承接了武汉阳逻长江公路大桥长期健康监测系统研究项目，创下了单个监测项目额超过1000万的纪录，并通过该项目培养打造了以时任桥研一所所长钟继卫为首的一支集桥梁结构工程、通讯工程、软件工程等交叉学科于一体的协同创新团队。2011年桥梁结构健康监测研究中心正式成立。
武汉阳逻长江大桥健康监测系统 经过多年的发展，桥梁健康监测业务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周期，从仅注重自动化监测发展到监测和巡检并重，成功打造了涵盖系统设计、硬件研发、软件开发、安装集成、运营维护、分析评估的桥梁健康监测全过程一体化产品与服务体系。 目前，桥科院完成了大型桥梁健康监测系统、桥梁集群智慧管理系统、桥梁智能巡检管理养护系统等成套产品多次迭代优化，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，相关产品成功应用于80余座大型桥梁、400余座中小桥梁健康监测以及万余座区域级和线路级中小桥梁。 BIM与智能建造 “我们已经在智慧平台建设方面有了丰富的经验，也采集了海量的桥梁数据，我们要发挥这些数据的作用，将大数据、云计算、BIM、物联网等技术与桥梁施工主战场整合，推动桥梁建造走向信息化、智能化。”桥科院2018年的一次党委会上，在新任桥科院总经理钟继卫的提议下，大数据中心成立了。
桥梁大数据服务平台系统 2019年11月，武汉国际桥梁博览会上，由大数据中心建设的“中铁大桥局施工管理BIM平台”高调亮相，受到各级媒体关注。这个平台可对各项目工程进度、安全、质量进行全过程协同管理，对现场各要素状态进行自感知与控制，对工地安全情况进行实时视频识别与预警，推动了工程智慧管理和企业数字化转型。
“我们面向重大桥梁工程，研发了特大桥梁工程智能建造成套技术与数字孪生平台，实现了沉井下沉、大节段吊装、转体施工等大型结构物施工智能监测与预警，能够预演建造难点，监控建造过程，控制建造质量，呈现建造效果，实现桥梁建造工艺工法的技术革新和升级，提升了桥梁智能建造的创新能力和水平。”大数据中心主任吴巨峰介绍，他们已申报相关发明专利16项，授权软件著作权6项，相关技术已经在深中通道、大渡河特大桥、常泰长江大桥、黄茅海跨海通道、巢马城际马鞍山长江大桥等30余项重大工程中成功应用，多个成果获得第四届“联盟杯”铁路工程BIM应用大赛一等奖、中国公路学会交通BIM工程创新奖特等奖、第三届工程建设行业高推广价值专利大赛特等奖等奖项。
智能建造数字孪生平台 绿色新材料研发 混凝土是桥梁工程的主体建筑材料，桥科院的传统业务部门材料研究所就致力于建筑材料的研发。他们从2001年开始进行高性能混凝土试验研究，研制电通量仪等设备，通过大量的试验，相继开发出了自流密实混凝土、海工耐久混凝土、水下絮凝混凝土等多种配制新技术，各种性能均处于先进水平，既降低了施工成本，还利于环保。例如，为杭州湾跨海大桥配制的海工耐久混凝土，解决了混凝土早期开裂的难题，大桥局标段生产使用的540片预制箱梁，内实外美，吸引了众多国外专家到现场参观，社会效益显著。
后来，材料研究所成功研出低收缩免蒸养超高性能混凝土（UHPC），有效解决了正交异性钢桥面板“钢结构疲劳开裂”和“铺装层损坏”两大难题，技术成果已经应用在武汉军山长江大桥、沪苏通长江大桥、宜昌长江公路大桥等数十座大跨度公路、铁路桥梁中，推动了超高性能混凝土在桥梁结构领域的创新发展。
沪通长江大桥钢桥面UHPC铺装现场 “桥梁建设的进步离不开材料技术的革新。我们这个团队现在的研究方向就是聚焦桥梁绿色建造，落实中央‘双碳’战略，开展混凝土品质提升工程，研发高性能、资源利用率高的低碳环保材料。”桥梁智能与绿色建造全国重点实验室一所负责人龙勇介绍说，“我们研发出的清水混凝土让深中通道、宁波舟山港主通道等桥梁工程内实外美，展示了良好的企业形象。巢马长江大桥主塔C60混凝土使用我们研发的降粘剂，既节约了水泥用量，又避免了裂纹产生，收获业主和项目部的一致好评。”
C60混凝土运用于舟山港主通道建设 打造科技创新平台 为了保持科技创新能力，培养人才，桥科院2005年成立了新技术研究所，由刚从清华大学博士毕业回院的汪正兴兼任所长，这个部门没有生产任务指标，专门招收高学历人才开展桥梁科研课题研究。现任桥科院副总经理王波2009年博士毕业后直接进入新技术研究所工作，参与了系列减振器、智慧管养新技术、智能检测新装备的研发。 2011年，新技术研究所孵化出了健康监测中心和产品研发中心两个新业务生产部门。以清华硕士研究生王翔为首的团队研发了斜拉索检测机器人、梁底检测机器人、智能巡检无人机等系列智能检测技术与装备，使现有桥梁检测与管养技术水平发生了较大的变革。
第六代“探索者”机器人在白沙洲长江大桥“出诊” 在平潭海峡大桥，团队成员刘鹏飞博士带领队伍针对常年风高浪急制约现场施工的问题，研发建设了风、浪、流监测系统，精准预测桥址处5天内的风浪，成功寻找到所有的施工“天窗”，全天候指导大桥施工。
平潭海峡公铁两用大桥 桥科院对科技创新的高度重视还体现在平台建设上。桥科院2009年成功申报了桥梁结构安全与健康湖北省重点实验室之后，开始申报国家重点实验室，2015年科技部批准依托中铁大桥局建设“桥梁结构健康与安全国家重点实验室”。桥科院以新技术所为基础吸收各部门的精英组建了四个研究所，面向重大工程现实需求、桥梁科技发展未来，围绕桥梁全寿命周期的健康与安全，以及桥梁智能和绿色建造开展了诸多基础的、实用的、前瞻的课题研究。
2023年5月，重组后的桥梁智能与绿色建造全国重点实验室获批。桥科院目前有7个研发团队，近百名硕士以上学历的技术人员，开展桥梁建造数字孪生、UHPC技术创新与产业化应用、桥梁基础智能建造及安全控制、桥梁结构振动控制技术、建造机器人与装备智能化绿色材料工程应用和耐久性提升、桥梁状态智能监测评估技术等方面的基础理论研究和应用技术研发，致力于推进桥梁产业转型升级，促进行业数字化、智能化、绿色化发展，努力打造桥梁产业链链长和原创技术策源地。
桥科院目前已经形成“产学研用”相结合的良性发展机制，桥梁智能与绿色建造全国重点实验室研发的成熟技术成果将通过桥科院或桥研科技公司进行推广应用，实现成果转化，将技术研发迅速转化为企业生产力。 （文章源自桥科院，本文由中铁大桥局集团上传并发布，此文系转载，仅用来学习及交流，版权归属原作者及原刊载媒体所有，侵权删） 52监测网——专业、共享、开放的检测、监测信息交流平台，以自动化监测技术交流为主，为广大检测/检测从业人员提供行业资讯、招投标信息、硬件产品展示、技术资料下载等服务。同时也是监测人员交流经验、分享资料、吐槽灌水的平台。关注52监测网，获取更多实时资讯。  |
2019-12-05
2021-07-07
2021-06-29
2021-09-06
2021-09-07
Powered by Discuz! X3.2@ 2001-2013 Comsenz Inc. 京ICP备16000992号-2 
京公网安备 11010802022300号
请发表评论