“一橋飛架南北，天塹變通途。”

這句詩(shī)詞充分表達(dá)出毛主席改變河山、建設(shè)祖國(guó)的豪邁氣概。

而今，新世紀(jì)的一座座大橋，早已遍布祖國(guó)山河，天塹從此變通途。

實(shí)際上，現(xiàn)代化的橋梁早就超越了單純的通勤功能，已成為我國(guó)驅(qū)動(dòng)區(qū)域發(fā)展的核心動(dòng)脈與經(jīng)濟(jì)引擎。

它們大幅縮短時(shí)空距離，降低物流成本，強(qiáng)力催化經(jīng)濟(jì)一體化格局。它們不僅是保障社會(huì)民生、強(qiáng)化應(yīng)急救災(zāi)能力的生命線，更是國(guó)家交通網(wǎng)絡(luò)與戰(zhàn)略安全的基石。

那么，這些橋梁的是否存在健康風(fēng)險(xiǎn)呢?它們的健康安全誰(shuí)來(lái)監(jiān)測(cè)呢?

交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院李鵬飛博士帶領(lǐng)的橋梁服役健康與風(fēng)險(xiǎn)防控團(tuán)隊(duì)，奮戰(zhàn)在科研一線，日日夜夜為橋梁健康安全保駕護(hù)航。他們立足于橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期服役安全，多年從事服役橋梁性能評(píng)估與防災(zāi)減災(zāi)等工作，在橋梁服役健康監(jiān)測(cè)技術(shù)、橋梁有效預(yù)應(yīng)力測(cè)試方法和橋梁抗洪能力方面取得了多項(xiàng)重大成果，提高了我國(guó)公路橋梁的智慧感知和狀態(tài)評(píng)估水平。

構(gòu)建“從點(diǎn)到線再到面”的智能傳感檢測(cè)體系

公路橋梁的狀態(tài)監(jiān)測(cè)目前仍然是以“測(cè)點(diǎn)”為單位，測(cè)量范圍有限且離散性較大，無(wú)法準(zhǔn)確捕捉橋梁服役狀態(tài)。

李鵬飛團(tuán)隊(duì)聚焦光纖傳感器、分布式薄膜傳感器、結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)加速度傳感器等新型智能傳感器，提出了公路橋梁安全服役和健康監(jiān)測(cè)由點(diǎn)到線再到面的傳感指標(biāo)體系，建立了監(jiān)測(cè)特征指標(biāo)間的映射關(guān)系，構(gòu)建了新型智能監(jiān)測(cè)特征提取技術(shù)。

他們研究了不同應(yīng)用場(chǎng)景下智能傳感器選型、測(cè)點(diǎn)選取、測(cè)網(wǎng)布設(shè)方式，建立了公路基礎(chǔ)設(shè)施智能多維感知技術(shù)體系。他們分析了公路基礎(chǔ)設(shè)施不同場(chǎng)景下的響應(yīng)特征，提出了正常服役和極端條件下的傳感器自喚醒機(jī)制，降低了傳感系統(tǒng)功耗和數(shù)據(jù)冗余，提升了智能傳感系統(tǒng)的適應(yīng)性。團(tuán)隊(duì)還針對(duì)公路基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)傳感器種類多、數(shù)量大、應(yīng)用對(duì)象廣，感知數(shù)據(jù)多源海量的特點(diǎn)，聯(lián)合武漢理工大學(xué)團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“先精選，后清洗”并具備質(zhì)量自反饋機(jī)制的數(shù)據(jù)處理方法，保證了數(shù)據(jù)質(zhì)量，提升了處理效率。另外，他們還提出了基于數(shù)據(jù)處理技術(shù)的傳感系統(tǒng)智能自補(bǔ)償、自修正方法，大大提升了傳感數(shù)據(jù)質(zhì)量。團(tuán)隊(duì)提出的表征單一時(shí)間單元內(nèi)結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的感知數(shù)據(jù)封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了感知數(shù)據(jù)與特征指標(biāo)快速換算。

這些智能傳感器配套技術(shù)已在全國(guó)30座公路橋梁上進(jìn)行了示范應(yīng)用，涉及廣東、四川、廣西、山東等多個(gè)省份。智能傳感系統(tǒng)的應(yīng)用讓橋梁管養(yǎng)從以往的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ睫D(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模式，全力保障了服役結(jié)構(gòu)的運(yùn)營(yíng)安全。

為公路橋梁鋼束應(yīng)力測(cè)試難題提供新解決方案

隨著我國(guó)橋梁數(shù)量的日益增長(zhǎng)，我國(guó)橋梁建設(shè)已由“以建為主”轉(zhuǎn)入“建養(yǎng)并舉”新時(shí)代。橋梁服役性能退化會(huì)不可避免地誘發(fā)預(yù)應(yīng)力損失，進(jìn)而導(dǎo)致橋梁有效預(yù)應(yīng)力儲(chǔ)備不足，而既有有效預(yù)應(yīng)力檢測(cè)方法很難同時(shí)滿足無(wú)損檢測(cè)和精度保障。

基于這一背景，李鵬飛團(tuán)隊(duì)在廣泛調(diào)研基礎(chǔ)上，從金屬材料測(cè)試中獲得靈感，首次引入了X射線衍射法測(cè)試有效應(yīng)力的技術(shù)方案，其技術(shù)原理是：通過(guò)X射線衍射峰位置變化推算測(cè)量鋼材晶面間距，反算應(yīng)力水平。

在確定思路之后，李鵬飛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)第一時(shí)間在交通部公路交通試驗(yàn)場(chǎng)，通過(guò)試驗(yàn)方法對(duì)X射線應(yīng)力測(cè)試技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證分析，通過(guò)拉力機(jī)的“雙盲”測(cè)試試驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法在應(yīng)力測(cè)試場(chǎng)景的技術(shù)可行性，并依次確定了預(yù)應(yīng)力鋼絞線最優(yōu)打磨工藝、最優(yōu)電解工藝、最優(yōu)表面處理工藝，對(duì)X射線法測(cè)試預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力公式進(jìn)行了修正，并在工程中進(jìn)行了適用性驗(yàn)證。

為了解決既有X射線測(cè)試裝置設(shè)備體積大、調(diào)試速度慢、測(cè)試角度受限等問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)聯(lián)合應(yīng)力測(cè)試單位研發(fā)了便攜式方案和四腳式方案兩套工裝，搭配微型測(cè)距儀，形成適用于橋梁結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)的DX-4001型X射線法測(cè)試裝置。研發(fā)的“StOnline在線應(yīng)力檢測(cè)軟件”可對(duì)測(cè)試條件進(jìn)行可視化處理，自動(dòng)開展測(cè)試過(guò)程和生成測(cè)試報(bào)告。他們還對(duì)研發(fā)設(shè)備在X射線應(yīng)力測(cè)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)輻射強(qiáng)度進(jìn)行了全方位測(cè)試，表明全時(shí)段輻射周圍劑量當(dāng)量率不大于1mSv/h，滿足《低能射線裝置放射防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定。

該項(xiàng)技術(shù)已在全國(guó)50余座橋梁上進(jìn)行示范應(yīng)用，相關(guān)成果授權(quán)專利2項(xiàng)，發(fā)表論文3篇，包含此項(xiàng)技術(shù)在內(nèi)的集成成果獲得了中國(guó)公路建設(shè)行業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

積極推動(dòng)汛期公路橋梁抗洪能力可視化管養(yǎng)方案落地

近年來(lái)，橋梁水毀事故頻發(fā)，特別是每年“七下八上”的汛期時(shí)段，橋梁作為公路組網(wǎng)的咽喉節(jié)點(diǎn)，其安全運(yùn)營(yíng)是保障人民群眾安全的重要基礎(chǔ)。

為全面加強(qiáng)橋梁汛期安全保障，李鵬飛團(tuán)隊(duì)根據(jù)交通運(yùn)輸部公路災(zāi)害隱患排查的相關(guān)文件要求，積極推進(jìn)涉水橋梁的防洪標(biāo)識(shí)設(shè)置工作。通過(guò)在橋梁上設(shè)置防洪標(biāo)識(shí)，可以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工程養(yǎng)護(hù)人員直觀判斷橋梁是否經(jīng)歷超過(guò)橋梁設(shè)計(jì)頻率的洪水，快速判定橋梁洪水風(fēng)險(xiǎn)，并制定相應(yīng)的安全管養(yǎng)措施。

為進(jìn)一步服務(wù)橋梁標(biāo)識(shí)設(shè)置工作，今年4月至8月，李鵬飛帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)多次奔赴廣東地區(qū)，開展了高速公路涉水橋梁防洪水尺設(shè)置工作。根據(jù)不同地區(qū)的水文特點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)提出了涉水橋梁現(xiàn)狀河道勘察的工作方案和橋梁防洪水位的計(jì)算方法，并給出了按照輕重緩急程度分為優(yōu)先設(shè)置、暫緩設(shè)置和不建議設(shè)置的三項(xiàng)設(shè)置原則。工作內(nèi)容包括橋梁篩選、橋梁/河道現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、水文條件分析、防洪水尺計(jì)算、計(jì)算書編制等內(nèi)容，有效指導(dǎo)了養(yǎng)護(hù)單位的現(xiàn)場(chǎng)防洪標(biāo)識(shí)安裝工作。

防洪標(biāo)識(shí)的設(shè)置不僅直接保障了人民生命財(cái)產(chǎn)安全，更是“人民至上、生命至上”理念在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的具體實(shí)踐，同時(shí)也為應(yīng)對(duì)日益頻發(fā)的極端天氣事件、保障道路交通安全提供了至關(guān)重要的基礎(chǔ)保障。

專家簡(jiǎn)介

李鵬飛，男，工學(xué)博士，交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院中青年首席專家/領(lǐng)銜研究員，舊橋檢測(cè)與加固技術(shù)交通行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。交通運(yùn)輸行業(yè)科技創(chuàng)新青年拔尖人才，北京市應(yīng)急管理領(lǐng)域青年學(xué)科帶頭人，國(guó)家重點(diǎn)領(lǐng)域創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)“橋梁結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期性能與安全可靠性團(tuán)隊(duì)”核心成員，中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)工程風(fēng)險(xiǎn)與保險(xiǎn)研究分會(huì)青年委員，中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)新技術(shù)促進(jìn)分會(huì)“橋梁專家組”委員。長(zhǎng)期從事公路橋梁安全保障的科研和工程應(yīng)用的工作。

主持國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題1項(xiàng)，承擔(dān)國(guó)家及省部級(jí)科研項(xiàng)目5項(xiàng)，主持重大工程科技攻關(guān)項(xiàng)目13項(xiàng)，發(fā)表論文40余篇，授權(quán)發(fā)明專利9項(xiàng)，主參編交通運(yùn)輸部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)5部，獲省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)一等獎(jiǎng)3項(xiàng)(排名1)，二等獎(jiǎng)5項(xiàng)，獲中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)“科技創(chuàng)新青年獎(jiǎng)”。獲交通運(yùn)輸部五四青年獎(jiǎng)?wù)聵?biāo)兵、交通運(yùn)輸部?jī)?yōu)秀共產(chǎn)黨員、交通運(yùn)輸部十大最美公路人(團(tuán)體)、廣東省五一勞動(dòng)獎(jiǎng)狀(團(tuán)體)、虎門大橋渦振處置突出貢獻(xiàn)(團(tuán)體)、院十大杰出青年、院優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、中國(guó)交通報(bào)交通青年科技創(chuàng)新百人團(tuán)等榮譽(yù)稱號(hào)。

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