2025-04-15 2907 0
目前，我國基建市場已進入緊縮期，但存量市場巨大。中國已建成橋梁數量位居世界之首，如何保障這些橋梁的運營安全？將智能化技術運用于橋梁全產業鏈上，尤其是橋梁建造和運維中，需要實現哪些突破？本期讓我們一起走近橋梁工程安全及韌性全國重點實驗室執行副主任耿波，聽聽他的看法。
記者 您從同濟大學橋梁系畢業后就投入到橋梁安全研究領域，如今成為深耕橋梁防災減災領域的專家，求學過程中有哪位導師對您的學術和職業方向產生了深遠影響？ 耿波 我博士期間就開始了橋梁船撞沖擊以及橋梁抗震方面的研究。那時是本世紀初，國內橋梁船撞領域研究剛剛起步。那幾年，中國發生了多起船舶撞擊橋梁的事故，包括大家熟悉的2007年發生于廣東佛山的九江大橋船舶撞擊橋梁事故、金塘大橋船舶撞擊事故等等。這些事故當時引起了工程界的極大關注，而那時我國在橋梁船撞方面沒有相應的規范來指導設計，所以在寫畢業論文時，我的導師王君杰教授就建議我作橋梁船撞沖擊領域的研究。 我在論文里主要分析了如何評估橋梁的船撞風險，以及如何計算橋梁結構在船撞作用下的響應，并提出相應的主動、被動保護措施，以最大程度減少損失。工作后，我對這個方向也非常感興趣，一直在從事該領域的相關研究工作。
記者 您能否圍繞某一座橋梁，介紹一下“橋梁結構安全監測與評估”在解決橋梁運維安全隱患方面的應用？ 耿波 廈漳跨海大橋是我畢業后參與的第一個橋梁設計項目，因此印象最為深刻。廈漳跨海大橋是連接廈門和漳州的重要通道，全長9.33公里，橋梁主要由北汊橋和南汊橋兩座主橋構成。橋梁臨近臺灣海峽地震區域，多次跨越地震斷層，地震設防烈度7至9度。橋梁跨越的航道處于繁忙的通航區域，通航密度大、船舶噸位高，大橋面臨著較高的船撞風險。 廈漳跨海大橋 針對這些特點，我們對橋梁減振抗震進行了深入研究。當時國內高烈度區跨海橋的設計經驗還不是特別豐富，我們在調研國內外尤其是日本許多類似橋梁設計、建設、管養經驗的基礎上，對橋梁采取了許多減隔震措施，包括采用當時國內最大噸位2500噸的鉛芯減隔震橡膠支座。目前這些減隔震支座已經使用了16年，對于提升整座橋梁的抗震韌性來說，效果非常好。 鉛芯橡膠支座 另外在橋梁船撞方面，因為通航密度大，北汊橋規劃船舶的通航噸位3萬噸左右，南汊橋是5000至8000噸，如此大噸位的船舶安全通行，對橋梁撞擊防護提出了很大挑戰。基于多方面考慮和實際需要，我們研發了施工與防撞兩用的鋼套箱，這在當時是國內首例。這種鋼套箱既能用于施工過程中，又能在運營期間轉為防護結構，對于提高橋梁抗撞韌性發揮了重要作用。
記者 您認為目前中國橋梁的“韌性設計”與國外相比有哪些特色技術路徑？ 耿波 “韌性”（英文：Resilience）最早就是從國外引進的一個詞。“韌性”的內涵是什么呢？對于橋梁來說，一是抵抗災害的能力，二是災后橋梁結構快速恢復的能力。增強橋梁抵抗災害的能力，我們可以在結構上下功夫，比如安裝減隔震或者防止船撞的一些裝置。我們還可以在結構上考慮加強或增加冗余措施，保證災害發生以后橋梁不至于倒塌或中斷交通，造成更為嚴重的后果，并且能夠快速恢復交通通行。 中國基建高峰期比國外晚，上世紀七八十年代左右，國外很多發達國家就走過了建設高峰，而中國的基建高峰期是在2000年以后，尤其是2005年到2020年之間，建設了許多大型基礎設施。我國基建高峰來臨的初期，關于“韌性”的很多設計理念都是借鑒于歐美的一些規范。 楊泗港長江大橋 二七長江大橋 西堠門大橋 嘉紹大橋 杭州灣跨海大橋 港珠澳大橋 但如今伴隨我國橋梁技術的不斷發展，我們也有了許多自己的發展思想與理念。 經過建設高峰期之后，很多橋梁會進入養護運維階段。如何保障既有橋梁安全運營，這是一個非常大的研究方向。我國已從三個方面做好相關應對工作。一是新材料研發，即研發使用更加輕質高強、更耐腐蝕的新材料來提升橋梁結構的強度和耐久性，增強抵抗自然災害的能力。二是新結構體系的研究，在橋梁結構體系研究中增加韌性結構或構造，讓橋梁結構在應對災害時，不發生連鎖倒塌。三是在運維過程中，引入許多與人工智能相關的監測和預警手段，一旦發生事故后立即響應，不至于造成非常大的二次傷害。這些也都是我們今后在橋梁領域需要持續關注的重要方面。
記者 在橋梁全產業鏈上，可以說橋梁安全維護是智能化運用得最為深入的領域。在您看來，現在以及未來一段時間，要將智能化技術運用于橋梁全產業鏈上，我們還需要在哪些方面努力實現突破？ 耿波 智能建造是目前非常熱門的一個方向，也是將來的發展趨勢。要更好地推進智能建造，我認為需要在三個方面努力實現突破。 首先是政策層面，需要國家有相應的政策支持或引導，因為推廣智能建造，前期需要大量投入，可能造成初期成本上升，比如建設“智能建造工廠”或者“智慧工廠”。但一旦形成規模或定式之后，成本就會大幅度下降。 第二方面是標準規范層面，也相應得有配套的技術規范來支撐裝配式或者智能化建造的投用。如果我們把橋梁看作一個工業產品的話，相應的標準規范就需要繼續完善健全，否則工廠生產出來的產品到底以什么樣的標準投入市場，目前還有點難界定。 第三個方面就是實踐層面，目前許多橋梁在建設過程中已經采用了裝配式結構，這些結構的使用也取得了非常好的效果。但目前裝配式技術在使用階段，大家非常關心的一個問題依舊是成本造價。可能在我國東南部經濟相對發達的地區，情況好一些。但在西部地區，裝配式結構的應用較低，若沒有大規模復制推廣，要想降低成本是很難的。所以如果一個省或者一個區域能進行統籌謀劃，規劃建設一些標準化梁場或工廠來輻射一定的范圍，把成本降下來，裝配式施工將會有很大的發展應用空間。 京港澳改擴建5標項目智能梁場
記者 您所任職的橋梁工程安全及韌性全國重點實驗室，在推動產學研用協同創新方面有哪些經驗可以與其他同級別實驗室分享？ 耿波 我所工作的實驗室原來叫橋梁工程結構動力學國家重點實驗室，2019年響應國家科技部要求進行重組，歷時3年完成重組，重組后的名稱叫橋梁工程安全及韌性全國重點實驗室。實驗室由招商局重慶交科院牽頭，聯合湖南大學陳政清院士的抗風團隊、北京工業大學杜修力院士的抗震團隊，三家優勢互補、強強聯合，形成產、學、研、用的全鏈條體系。交科院代表“產”和“研”，兩家高校代表“學”，一起做好了就是“用”了。過程中由企業出題，提出橋梁實際需求問題，實驗室來解題，一起把實驗室的科研成果推向市場，真正發揮產學研用全鏈條體系的優勢。 橋梁檢測與評估創新型裝備體系 依托實驗室的運行，我們孵化了不少企業，涵蓋拉索研制、鋼橋面鋪裝、橋梁防撞、橋梁檢測、橋梁監測、橋梁養護維修等多方面。如果說實驗室是平臺，那么過程中我們有專業的研發團隊做相應的研發工作，下屬的公司在面向市場時，會反饋遇到的問題，再由實驗室進行研發改進，來解決這些實際問題。經過技術升級迭代后，我們再將新產品或新裝備推向市場，從而形成以研促產、以產養研的良性循環機制，來保證實驗室的運行。
記者 橋梁工程安全及韌性全國重點實驗室未來的發展方向是什么？ 耿波 大家已經明顯感受到，如今我國的基建市場已處于緊縮時期，但存量市場卻是巨大的。就拿橋梁來說，現在我國的存量橋梁已達120萬座，是世界數量最多的。如何保證這120萬座橋梁的運營安全，是未來非常艱巨的任務。同時，我國幅員遼闊，橋梁的服役環境復雜，比如東部的海洋氣候環境、西部高原的凍土環境、西北戈壁的風沙環境等。另外，部分地區自然災害頻發，橋梁遭受強震、強風、洪水侵襲以及撞擊的可能性非常高，這些都給橋梁運維帶來很大挑戰。 我們實驗室的主要定位就是解決橋梁在地震、強風、沖擊等典型動力荷載下的防災減災以及全壽命期間的長期性能監測與保障等問題。 現在國家正在制定“十五五”發展規劃，其中一個重要的方面就是交通基礎設施的運營維護，我們實驗室正在智能防災和智能運維這兩個領域積極進行準備工作。同時，我們的團隊在主導編制很多標準規范，包括交通部行標《公路斜拉橋設計規范》《公路橋梁抗震設計規范》等，可以說這些都將對中國橋梁行業的行穩致遠發揮重要作用。
耿波 招商局重慶交通科研設計院有限公司橋梁研究所所長、橋梁工程安全及韌性全國重點實驗室執行副主任。致力于橋梁防災減災、振動控制、抗沖擊及結構安全工作，主持或參與了3項國家重點研發計劃項目，牽頭或關鍵參與了30余項省部級科研項目。在結構振動控制與抗沖擊技術領域的貢獻，為他贏得了2項省部級特等獎、5項一等獎及10余項二等獎。發表論文100余篇，專著5部，擁有80余項專利，并對8項國家（行業）標準和7項地方標準的制定作出重要貢獻。獲得多項榮譽，包括中央企業勞動模范、重慶市杰出青年專家、交通運輸行業重點科研平臺創新人物等。
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