“一橋飛架南北，天塹變通途。”

這句詩詞充分表達出毛主席改變河山、建設祖國的豪邁氣概。

而今，新世紀的一座座大橋，早已遍布祖國山河，天塹從此變通途。

實際上，現(xiàn)代化的橋梁早就超越了單純的通勤功能，已成為我國驅(qū)動區(qū)域發(fā)展的核心動脈與經(jīng)濟引擎。

它們大幅縮短時空距離，降低物流成本，強力催化經(jīng)濟一體化格局。它們不僅是保障社會民生、強化應急救災能力的生命線，更是國家交通網(wǎng)絡與戰(zhàn)略安全的基石。

那么，這些橋梁的是否存在健康風險呢?它們的健康安全誰來監(jiān)測呢?

交通運輸部公路科學研究院李鵬飛博士帶領的橋梁服役健康與風險防控團隊，奮戰(zhàn)在科研一線，日日夜夜為橋梁健康安全保駕護航。他們立足于橋梁結(jié)構長期服役安全，多年從事服役橋梁性能評估與防災減災等工作，在橋梁服役健康監(jiān)測技術、橋梁有效預應力測試方法和橋梁抗洪能力方面取得了多項重大成果，提高了我國公路橋梁的智慧感知和狀態(tài)評估水平。

構建“從點到線再到面”的智能傳感檢測體系

公路橋梁的狀態(tài)監(jiān)測目前仍然是以“測點”為單位，測量范圍有限且離散性較大，無法準確捕捉橋梁服役狀態(tài)。

李鵬飛團隊聚焦光纖傳感器、分布式薄膜傳感器、結(jié)構動力響應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)測由點到線再到面的傳感指標體系，建立了監(jiān)測特征指標間的映射關系，構建了新型智能監(jiān)測特征提取技術。

他們研究了不同應用場景下智能傳感器選型、測點選取、測網(wǎng)布設方式，建立了公路基礎設施智能多維感知技術體系。他們分析了公路基礎設施不同場景下的響應特征，提出了正常服役和極端條件下的傳感器自喚醒機制，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)的適應性。團隊還針對公路基礎設施監(jiān)測傳感器種類多、數(shù)量大、應用對象廣，感知數(shù)據(jù)多源海量的特點，聯(lián)合武漢理工大學團隊構建了“先精選，后清洗”并具備質(zhì)量自反饋機制的數(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)處理技術的傳感系統(tǒng)智能自補償、自修正方法，大大提升了傳感數(shù)據(jù)質(zhì)量。團隊提出的表征單一時間單元內(nèi)結(jié)構服役狀態(tài)的感知數(shù)據(jù)封裝技術，實現(xiàn)了感知數(shù)據(jù)與特征指標快速換算。

這些智能傳感器配套技術已在全國30座公路橋梁上進行了示范應用，涉及廣東、四川、廣西、山東等多個省份。智能傳感系統(tǒng)的應用讓橋梁管養(yǎng)從以往的經(jīng)驗模式轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動模式，全力保障了服役結(jié)構的運營安全。

為公路橋梁鋼束應力測試難題提供新解決方案

隨著我國橋梁數(shù)量的日益增長，我國橋梁建設已由“以建為主”轉(zhuǎn)入“建養(yǎng)并舉”新時代。橋梁服役性能退化會不可避免地誘發(fā)預應力損失，進而導致橋梁有效預應力儲備不足，而既有有效預應力檢測方法很難同時滿足無損檢測和精度保障。

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

在確定思路之后，李鵬飛帶領團隊第一時間在交通部公路交通試驗場，通過試驗方法對X射線應力測試技術進行了驗證分析，通過拉力機的“雙盲”測試試驗，驗證了該方法在應力測試場景的技術可行性，并依次確定了預應力鋼絞線最優(yōu)打磨工藝、最優(yōu)電解工藝、最優(yōu)表面處理工藝，對X射線法測試預應力鋼絞線應力公式進行了修正，并在工程中進行了適用性驗證。

為了解決既有X射線測試裝置設備體積大、調(diào)試速度慢、測試角度受限等問題，團隊聯(lián)合應力測試單位研發(fā)了便攜式方案和四腳式方案兩套工裝，搭配微型測距儀，形成適用于橋梁結(jié)構現(xiàn)場的DX-4001型X射線法測試裝置。研發(fā)的“StOnline在線應力檢測軟件”可對測試條件進行可視化處理，自動開展測試過程和生成測試報告。他們還對研發(fā)設備在X射線應力測試過程中的實時輻射強度進行了全方位測試，表明全時段輻射周圍劑量當量率不大于1mSv/h，滿足《低能射線裝置放射防護標準》規(guī)定。

該項技術已在全國50余座橋梁上進行示范應用，相關成果授權專利2項，發(fā)表論文3篇，包含此項技術在內(nèi)的集成成果獲得了中國公路建設行業(yè)協(xié)會科技進步一等獎。

積極推動汛期公路橋梁抗洪能力可視化管養(yǎng)方案落地

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

為全面加強橋梁汛期安全保障，李鵬飛團隊根據(jù)交通運輸部公路災害隱患排查的相關文件要求，積極推進涉水橋梁的防洪標識設置工作。通過在橋梁上設置防洪標識，可以指導現(xiàn)場工程養(yǎng)護人員直觀判斷橋梁是否經(jīng)歷超過橋梁設計頻率的洪水，快速判定橋梁洪水風險，并制定相應的安全管養(yǎng)措施。

為進一步服務橋梁標識設置工作，今年4月至8月，李鵬飛帶領團隊多次奔赴廣東地區(qū)，開展了高速公路涉水橋梁防洪水尺設置工作。根據(jù)不同地區(qū)的水文特點，團隊提出了涉水橋梁現(xiàn)狀河道勘察的工作方案和橋梁防洪水位的計算方法，并給出了按照輕重緩急程度分為優(yōu)先設置、暫緩設置和不建議設置的三項設置原則。工作內(nèi)容包括橋梁篩選、橋梁/河道現(xiàn)場勘測、水文條件分析、防洪水尺計算、計算書編制等內(nèi)容，有效指導了養(yǎng)護單位的現(xiàn)場防洪標識安裝工作。

防洪標識的設置不僅直接保障了人民生命財產(chǎn)安全，更是“人民至上、生命至上”理念在交通運輸領域的具體實踐，同時也為應對日益頻發(fā)的極端天氣事件、保障道路交通安全提供了至關重要的基礎保障。

專家簡介

李鵬飛，男，工學博士，交通運輸部公路科學研究院中青年首席專家/領銜研究員，舊橋檢測與加固技術交通行業(yè)重點實驗室副主任。交通運輸行業(yè)科技創(chuàng)新青年拔尖人才，北京市應急管理領域青年學科帶頭人，國家重點領域創(chuàng)新團隊“橋梁結(jié)構長期性能與安全可靠性團隊”核心成員，中國土木工程學會工程風險與保險研究分會青年委員，中國交通運輸協(xié)會新技術促進分會“橋梁專家組”委員。長期從事公路橋梁安全保障的科研和工程應用的工作。

主持國家重點研發(fā)計劃課題1項，承擔國家及省部級科研項目5項，主持重大工程科技攻關項目13項，發(fā)表論文40余篇，授權發(fā)明專利9項，主參編交通運輸部行業(yè)標準5部，獲省部級科技獎勵一等獎3項(排名1)，二等獎5項，獲中國交通運輸協(xié)會“科技創(chuàng)新青年獎”。獲交通運輸部五四青年獎章標兵、交通運輸部優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、交通運輸部十大最美公路人(團體)、廣東省五一勞動獎狀(團體)、虎門大橋渦振處置突出貢獻(團體)、院十大杰出青年、院優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、中國交通報交通青年科技創(chuàng)新百人團等榮譽稱號。

(新媒體責編：wa12)