【2018国家科技奖】土木学院朱宏平教授团队:匠心之至,打造长大跨桥梁精准体检方案

来源:宣传部 浏览次数: 发布时间:2019-01-08 编辑:郭雨辰

■记者 高翔 郭雨辰


土木结构现已进入建养并重的新时代,如何在精准诊断评估基础上实现其安全与长寿命服役业已上升为国家重大需求。围绕这一"刚需",我校土木学院朱宏平教授带领团队钻研了近20年。1月8日,国家科技奖在京公布,朱宏平团队项目"长大跨桥梁安全诊断评估与区域精准探伤技术"荣获国家技术发明二等奖。



图为朱宏平教授在大会现场


靶向定位,直达长大跨桥梁病灶


"一桥飞架南北,天堑变通途。"64年前,毛泽东主席提写的诗词生动诠释了长江大桥令长江险滩变通途的历史性巨变。改革开放以来,桥的数量随着经济发展日益增多,中国桥梁已成为中国建造的新名片。而如何让它少灾少病地"成长"直至"高寿",一直是困扰广大桥梁工作者的难题。以往大桥健康监测采取的是"面面俱到"的方式,安装传感器费时费力且存活率低、系统产生的大量冗余数据造成分析困难……一系列问题导致健康监测系统难以达到精确诊断评估的目的。


作为国内较早从事土木工程防灾减灾研究单位之一,朱宏平团队另辟蹊径,走出了一条"以点带面"的新路。"给桥体检和给人体检的不同之处在于,不同结构桥梁的关键区域即‘心脏'各不相同。我们的创新之处是先定位‘心脏',再利用团队研发的新型检测技术与装置进行精准检测,从而显著提高诊断评估的精度和效率,目前整段效率可提高10倍以上。"团队成员高飞教授介绍道。



基于此,朱宏平团队先后开展了"区域子结构-整体结构安全诊断评估技术""混凝土微裂缝压电智能精准探测技术与装备"等发明研究工作。


学科交叉,直击监测系统痛点


"我校土木学院、机械学院、香港理工大学及中铁大桥科学研究院是本项目的共建团队,四个团队的精心浇筑,才能使得‘创新之火'如此耀眼。"对于此次获奖,朱宏平首先想到的是共建单位的贡献。


"以前进行检测是靠遍布桥身的传感器收集数据,但是传感器的灵敏使用对其安装的角度、位置等要求很高,只能我们自己去放置。"在团队待了十多年的翁顺副教授仍然记得2004年冬天的一场大雪。那天下着鹅毛大雪,实验室技术人员却依然爬到几十米高的大桥顶端安装传感器。"下来的时候,他整个人都冷得没知觉了……"


人工安装费时费力,有时还很危险,能不能有什么替代的方法去完成这项任务?带着这个想法,团队和机械学院康宜华教授、孙燕华副教授团队开始了合作。三个团队历经四年上千次的测试,将原本只能在七八厘米拉索上爬行的机器人改造为可以根据拉索直径进行自动调整的"桥梁攀爬机器人二代",使桥梁斜拉索等两端固结支撑体的内部钢检测也得以顺利实现。



为了了解国际最新发展动态,团队也将合作视野转向了校外。香港理工大学夏勇教授是朱宏平的师弟,两个团队的合作渊源颇深。在一次次交流中,双方共同完成了区域子结构-整体结构安全诊断方法等研究。朱宏平认为:"与该校的合作,拓宽了团队的视野,使我们的技术得以应用在有较大国际影响力的工程上,如大家熟知的香港青马大桥和广州塔等。"


工程企业与高校在创新技术方面是相辅相成、互助共赢的。谈到与中铁大桥科学研究院的合作,王丹生教授感触颇深。"前期测试都是研究院与各单位进行协调,再派专人为我们带路。有时实地测试的桥箱里是没有路的,要现场铺路;有时桥洞很小,钻一个都特别费劲,他们都会打头阵,一钻就是几十个啊。"这份"同甘共苦的情谊"促成了双方在科研攻关、成果转化和设备仪器等方面的资源共享,也促使新技术更快地走向了市场。


通力合作,直面创新攻关难题


"我个人做得很少,都是团队老师一起努力的结果。"这是每一位团队成员说得最多的一句话。"互为垫脚石"的精神在整个团队的科研过程中体现得淋漓尽致。


没有实验设备,那就先借;场地太小,那也先借;团队人员少,大家更是互相借力。王丹生教授从2000年开始做压电损伤检测实验,对于最初的工作场景,他仍记忆犹新。"那时条件虽然苦,但是大家心里的目标很坚定,劲儿往一处使。这种传统也一直在我们团队里延续着。"也是从那时起,团队就已经在研究压电智能探伤理论与方法,这为关键区域混凝土智能精准探伤奠定了扎实的基础。



记者 朱必勇 摄


凌晨的街头总是清冷而寂寞的,为了不影响桥梁和地铁的正常运行,在从理论、实验走向实际应用的过程中,团队成员们甘做"夜行者"。罗辉教授说:"成果形成过程中,需要在实际桥梁上做验证试验。于是团队的老师和学生们就背着仪器,像蜘蛛侠一样在桥梁上爬行,略微低头一看,底下就是滔滔江水。闷热的夏天,体感温度达到五六十度,我们也得在钢箱梁内弯腰穿梭,一待就是几个小时。"


"做实验时,师兄们都很体谅,争先恐后地做重活儿累活儿。"作为团队为数不多的女性,翁顺对师兄们的照顾一直很感激。"数据采集回来了,分析整理的工作量是相当大的,翁老师承担了许多这样的事务性工作。"王丹生接过话说道。"我那只是小事,都是我应该做的……"。你来我往中,不仅仅是谦虚,更生动地诠释着团队互相体谅、共同攻坚克难的精神。


无数次缜密推算,无数次爬桥钻洞,无数次时差颠倒……通力协助下,朱宏平团队最终探索出了直达桥梁"心脏"的健康精准体检方案,而"为人民建造安心放心舒心长大跨桥梁"的信念,则是他们一直的追求。


"大桥的安全和质量关系到国计民生,未来的研究和攻关之路依然漫长。进一步提高精度,加强自动化程度,继而让诊断评估更加可靠,是团队继续努力的新航标。"朱宏平如是说。