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登录日期:2018-06-29 【编辑录入:xwfgtx】 文章出处:关工委办公室

“中国的桥梁都是中国造”
——葛耀君谈改革开放40年同济桥梁科技成就
作者:同济大学土木学院桥梁系 葛耀君  阅读次数:6458

  许多新技术、新工艺在同济桥梁人手里诞生


  2016年,我校葛耀君教授团队的“大跨度桥梁结构和行车抗风安全的气动控制技术”获得参会高校所获的唯一大会金奖。“桥梁创新永远在路上,同济人不敢懈怠。”获奖后的葛耀君告诉记者,我国的高速公路里程已超过13万公里、高速铁路也已超2万公里,均居世界第一;与此相适应的是公路桥梁超过80万座,2万余公里高铁线路上桥梁部分超过一半。

  葛耀君说,桥梁跨度一大,就面临着三大难关:一是可导致桥梁结构毁坏的“颤振失稳”,二是危及行车安全的“涡激共振”,三是“侧向大风”影响行车安全。什么叫颤振?心电图很多人都做过,那样的上下颤动的弧线就是颤振。专业上的解释是弹性结构在均匀气流中由于受到空气动力、弹性力和惯性力的耦合作用,发生振幅发散性的自激振动,抖、颤并呈水波纹状连续前行,持续一段时间,飞机就会解体,桥梁就会断裂,后果不堪设想;涡激共振,顾名思义就是风过来了,经过了一个非直线的物体,风开始打转,形成漩涡,这个漩涡一大,就会激发桥梁振动“你说这时恰巧走上桥面的车危险不危险?”。

  针对这些难题,葛耀君团队经过十余年的研究,成功研发出包括控制桥梁“颤振”的“检修轨道结构、分体箱梁结构和稳定板结构”3项技术,控制桥梁“涡振”的“竖直风障结构、建筑膜结构和导流板结构”3项技术,加上控制桥面“侧向大风”的竖直和水平姿态可变的活动风障技术,这7项气动控制技术成功解决了我国近年来5座最具抗风挑战性大跨度桥梁的抗风安全技术难题。

  “西堠门大桥是应用七项技术中最多的桥梁。”葛耀君说。西堠门大桥是连接舟山本岛与宁波的五座跨海大桥中技术要求最高的特大型跨海桥梁。按照设计,主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥,主跨1650 米。设计通航等级3 万吨,使用年限100 年。关键是,西堠门大桥位于受台风影响频繁的海域,桥位所在地水文、地质、气候条件复杂,“形象地说,此桥所在位置是‘风喉’区,风到这里被勒了一下。”葛耀君介绍,一般气象预报的12 级台风,风速就是36米/ 秒,但这里百年一遇极端风速41.12米/秒,达到14 级。浙江人还要求路通,桥就得通。面临的问题是:双向四车道(桥宽不到30 米)、悬索长度 1650 米的大桥悬在50余米高的海峡半空,狂风中会是怎样一幅情景?“如果做不好抗风设计,就会像一挽孤零零的秋千,在狂风中飘来荡去。”


629西堠门大桥 8


西堠门大桥


  2005 年后的那些日子里,葛耀君带领的团队天天泡在风洞试验室,加风嘴、导流板,加……能不能把桥分开?一个大胆的想法蹦出来。经过反复试验、改进、完善,最后,课题组将桥面分开的宽度定格在6米,“也就是说,在双向四车道的桥中间,留出的空隙差不多是两条车道的宽度。问题解决了,桥也好看了。”葛耀君说,团队采用的分体式钢箱梁设计,也被称为第三代钢箱梁,西堠门大桥是全世界第一座采用分体式钢箱梁进行抗风的。后来,分体箱梁结构广为流传:韩国主跨1545 米的李舜臣大桥采用了分体钢箱梁,丹麦一座跨海大桥也打算采用这一技术。此项成果先后获得上海市科技进步奖一等奖、2015年国家技术发明奖二等奖。“成果奠定了大跨度桥梁颤振、涡振和侧风等控制的技术基础,市场需求度高,具有广泛推广应用价值和国际竞争优势。”评审专家说。

  汶川地震让许多桥梁瞬时垮塌,但采用范立础团队抗震技术成果的四川雅泸高速公路上30余座桥梁全都完好无损。原来,1976年的唐山大地震,开启了同济大学的抗震研究。时任同济大学校长的李国豪院士布置自己的学生范立础研究桥梁抗震技术。30多年里,范立础提出了基于寿命期与性能的大跨桥梁抗震设计方法,用尽可能少的投入,实现桥梁大震不倒、中震可修、小震不坏,突破了如何经济合理地保证大桥抗震安全性的关键技术难题。2010年,“大跨高墩桥梁抗震设计关键技术”获得国家科技进步一等奖,成果写进国家行业标准《公路桥梁抗震设计细则》中,成为桥梁建设的国家标准。

  新世纪以来,同济的抗风抗震研究和实验条件越来越好,不少已经独步世界。“党的十九大,习近平总书记发出建设‘科技强国’和‘交通强国’的号召,我们桥梁人在新时代应该要有新作为,为将我国建设成为‘交通强国’,特别是‘桥梁强国’作出我们应有的贡献。”葛耀君说。



荐稿人:xwf 2018-06-29  执行编辑:xwf 2018-06-29  责任编辑:ffy 2018-06-29

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