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      橋梁檢測市場|90萬座橋梁,危橋病橋占45%
      日期:2020-3-31 9:31:00 作者:佚名 來源:本站原創
      新聞中心

       據不完全統計,我國公路橋梁總數達73.53萬座,各類鐵路橋梁總數達18萬座,已成為世界第一橋梁大國,但同時也進入了橋梁垮塌等安全事故高發期。目前我國公路路網中在役橋梁40%服役超20年,技術等級為三、四類的帶病橋梁達30%,15%的橋梁(約10萬座)為危橋,存在嚴重的安全隱患。此外,由于我國高速鐵路建設運營時間不長,運營階段橋梁檢測、評估、管養相關的技術和規范還很不完善,迫切需要研究相關技術,并研發相應的裝備,以確保高速鐵路的安全運營。


        實驗室主任劉自明稱,未來5年,該重點實驗室將結合國家重大橋梁工程項目實踐,并將特別關注高速鐵路橋梁的安全運營和橋梁結構的動力安全,形成具有自主知識產權的橋梁健康與安全成套關鍵技術,提升產業自主創新能力和核心競爭力,形成該領域國內領先、國際一流的研發平臺,為國家橋梁產業的可持續發展提供技術支撐和服務。


        揭牌儀式后舉辦了首屆學術委員會第一次會議,中國工程院秦順全、聶建國、杜彥良、歐進萍四位院士以及設計大師馬庭林、武廣客專有限責任公司總經理王志堅等十余名專家以及實驗室相關負責人參加了會議。實驗室主任劉自明為學術委員會主任、副主任以及各位委員正式頒發了聘書。隨后劉自明就實驗室的建設規劃向學術委員會作了工作報告,學術委員會對工作報告、學術委員會工作條例等內容進行了審議并形成了決議。


      一、為什么要建設橋梁結構健康與安全國家重點實驗室?


        橋梁工程是陸路交通運輸網絡的關鍵節點,對國民經濟的發展與社會生活的正常運行乃至國防安全的保障均發揮著關鍵性作用,因此橋梁工程被認定為生命線工程,在交通基礎設施領域具有舉足輕重的地位。


        據不完全統計,全國公路橋梁總數達73.53萬座,其中特大橋數量達3075座,大橋67677座,小橋66.5萬座,共3100萬延米(以上數據尚不含城市橋梁);全國各類鐵路橋梁總數達18萬座,約44萬孔(其中普通鐵路橋梁有14萬孔,高鐵橋梁有近30萬孔),總長880萬延米;最近20年來,我國建造的橋梁數量比世界上任何國家都要多,我國已成為名副其實的橋梁大國。


        但是,近年來不斷發生的橋梁垮塌事故,說明我國橋梁建設和運營管理方面存在不少問題,與世界發達國家也存在不小的差距,且安全事故的發生有加速趨勢,已經進入安全事故高發期,橋梁安全形勢十分嚴峻。


        除了引起人們高度關注的橋梁垮塌事故以外,我國在建和服役橋梁的健康狀況也不容樂觀,很多橋梁存在安全隱患。據不完全統計,目前我國公路路網中在役橋梁40%服役超20年,技術等級為三、四類的帶病橋梁達30%,15%的橋梁(約10萬座)為危橋,存在嚴重的安全隱患。


        在橋梁安全與健康領域建立國家重點實驗室,開展相關科學問題的理論和應用研究,對保障我國橋梁的建設和運營安全、保護人民生命財產及社會公共財富、推動橋梁行業可持續性發展、提升產業自主創新能力和核心競爭力具有重大意義。


      二、橋梁結構健康與安全重點實驗室為什么落戶中鐵大橋局?


        有“中國建橋最多的企業”之稱的中鐵大橋局集團是集科學研究、工程設計、建筑施工、裝備研發于一體的科技型企業,“風雨一甲子、彩虹兩千座”,獲得了300多項國家和省部級以上獎項,其中國家科技進步獎特等獎3項,一等獎6項,取得了315項國家專利,先后培育了中國科學院院士1名、中國工程院院士3名,全國勘察設計大師5名,國家級、省部級專家200余名。


        60年來,中鐵大橋局在橋梁建設及健康與安全研究領域中一直處于領先地位,引領著中國橋梁事業的進步與發展:


        它推動了新中國橋梁結構形式的發展。首創了新中國橋梁的主要基礎與上部結構形式,如采用連續鋼桁梁的“萬里長江第一橋”——武漢長江大橋,采用斜拉橋型式的天津永和橋,采用剛性桁柔性拱型式的九江長江大橋,采用預應力混凝土加勁梁懸索橋型式的汕頭海灣大橋,采用三索面、三主桁斜拉橋型式的武漢天興洲公鐵兩用長江大橋,采用三主桁桁架拱橋型式的南京大勝關長江大橋。


        它引領了新中國橋梁建造技術的發展。發明了適用于深水基礎的雙壁鋼圍堰施工技術,至今該技術仍是橋梁深水基礎的主要施工方法。開創了鋼桁梁整節段架設和鋼桁梁多點連續同步頂推技術,引領了中國鋼桁梁建造技術的發展方向。


        它引領了橋梁運營期安全與健康技術的發展。是國內最早開展橋梁結構健康監測技術研究的單位之一,擁有全國唯一一家以橋梁科學研究為主體的科學研究院,成立了國內首家“橋梁結構安全與健康”領域的省級重點實驗室,搭建了國內技術領先的“橋梁結構安全與健康云計算數據中心”,推動了我國橋梁運營期健康與安全領域技術的進步和發展,并依托數千座重大橋梁工程的科研、設計、建造、檢測及加固中積累的橋梁基礎信息和科研數據,建立了龐大的橋梁病害特征數據庫及橋梁健康監測數據庫,為重點實驗室的建設打下了堅實的基礎。


        它推動了新中國橋梁新材料的發展。在承建的幾座里程碑式工程中進行了新一代的橋梁用鋼的研發,從南京長江大橋的16Mnq鋼、九江長江大橋的15MnVNq鋼、蕪湖長江大橋的14MnNbq鋼,到南京大勝關長江大橋的Q420qE鋼,使國家橋梁規范中鋼種強度提升到新的高度。


        中鐵大橋局一直秉承“跨越天塹,超越自我”的企業精神,以“架橋鋪路、造福人類”為己任,有志于將實驗室建設成為聚集培養優秀科技人才、開展高水平科學研究和高層次國際學術交流、引領行業技術創新、促進產學研結合的重要基地,為解決橋梁健康與安全領域所面臨的重大科學技術問題做出更大貢獻。


      三、橋梁結構健康與安全重點實驗室的研究方向及主要研究內容有哪些?


        橋梁的健康和安全涉及設計、建造、檢測、監測、管養及加固等方面,實驗室從這條主線出發,并特別關注高速鐵路橋梁的安全運營和橋梁結構的動力安全兩個方向,主要從6個方向開展研究:


        1、超大跨度橋梁及橋梁結構全壽命周期設計理論研究


        當前橋梁技術迅猛發展,跨度不斷超越,豐富和完善超大跨度橋梁設計理論和方法是當前世界橋梁科技發展的需求。開展橋梁結構全壽命周期健康設計理論研究,是橋梁健康與安全課題的基礎性工作。


       、俪罂缍葮蛄航Y構設計方法:橋梁構件和結構體系的可靠度分析方法,超大跨度橋梁結構型式。


       、跇蛄航Y構全壽命周期健康設計理論:橋梁結構全壽命健康設計理論和方法。


       、蹣蛄盒虏牧涎芯浚撼咝阅芑炷良捌湓跇蛄航Y構中的應用;纖維復合材料及其在橋梁結構中的應用。


        2、復雜環境下橋梁安全建造關鍵技術


        復雜環境下建造橋梁必然會遇到各種各樣的難題,因此,針對復雜環境下在建、擬建或前瞻性的橋梁結構,進行超前研究是橋梁安全建造的前提和保證,總結歸納后研究內容如下:


       、購碗s環境下橋梁深水基礎建造技術:大型沉井設計與施工新技術,大直徑鋼斜樁的施工技術,深水設置基礎建造技術。


       、诤Q髽蛄荷钏A波浪力:波浪力理論、數值模擬和實時監測。


       、蹣蛄菏┕S么笮脱b備研發。


        3、橋梁健康診斷評估及數字化養護


        準確地診斷評估結構的健康狀況、科學地進行養護決策、避免橋梁出現安全風險、降低使用維護成本,是保障服役橋梁安全與健康需要解決的核心技術問題。服役橋梁的病害和缺損往往處于隱蔽部位,受交通荷載及環境的影響較大,劣化機理復雜,給橋梁安全和健康因素的檢測、監測、識別和養護決策方面帶來較大的難度,需要分別開展專項研究。


       、俳Y構損傷識別和壽命評估:荷載與環境耦合作用下混凝土構件的功能退化機理;腐蝕和交變應力共同作用下鋼結構的功能退化及疲勞損傷機理;基于多學科交叉的橋梁結構損傷機理與評估理論。


       、跈z測新技術與裝備:橋梁結構內部隱蔽缺陷與損傷檢測技術;橋梁外觀圖像識別檢測技術;索結構損傷自動檢測機器人;橋梁結構快速檢測系統集成。


       、刍谖锫摼W和云計算的橋梁健康監測及數字化養護技術:基于物聯網的新型智能傳感技術;基于大數據分析的健康狀態預測和報警;橋梁安全云計算網絡平臺研發與應用;基于北斗衛星導航系統的橋梁監測系統;橋梁健康監測系統指南和標準;橋梁數字化養護技術。


        4、橋梁結構功能恢復及提升


        針對病害橋梁開展結構功能恢復及針對承載能力不足的橋梁進行功能提升,是維持及提升橋梁使用功能,預防和避免橋梁垮塌安全事故發生的必要手段,在資金效率最優的條件下,確保橋梁的使用安全,延長橋梁的使用壽命。大量既有橋梁存在各種不同病害,不僅需對大量常見病害處治技術進行研究,而且還需對特殊典型橋梁病害處治新技術進行深入研究。我國大型深水橋梁建設正逐漸增多,進行深水基礎改造技術的研究是非常必要的。古舊文物類橋梁通常地處鬧市中心,技術和環保要求都很高,在“修舊如舊”的總體要求下需要開展其功能恢復和提升技術研究。因此,結構功能恢復和提升是橋梁健康與安全的重要研究課題。


       、贅蛄汗δ芑謴团c提升新材料和新技術:橋梁結構加固高性能復合材料;橋梁結構加固關鍵技術。


       、诘湫蜆蛄汗δ芑謴停捍罂缍阮A應力混凝土連續體系結構下撓綜合修復技術;基于剛度匹配的多重材料正交異性鋼橋面板修復技術;城市橋梁快速修復成套技術;火災致損橋梁評估及修復成套技術;文物橋梁修繕技術。


       、奂扔需F路重載化與提速改造的橋梁功能提升技術:重載化改造典型橋梁承載力綜合提升技術;既有鐵路提速改造典型橋梁橫向剛度增強技術;預應力加固系統靜力及疲勞性能。


        5、高速鐵路橋梁安全運營關鍵技術


        我國高速鐵路運營里程數已躍居世界首位,高速鐵路建設取得了舉世矚目的成就,但是,由于高速鐵路橋梁數量眾多、橋型多樣、結構復雜,而我國高速鐵路建設運營時間不長,運營階段橋梁檢測、評估、管養相關的技術和規范還很不完善,迫切需要建立高速鐵路橋梁安全運營指標體系,制定管養相關的規范,研究高速鐵路橋梁檢測、管養、防護方面的技術,并研發相應的裝備,以確保高速鐵路的安全運營。


       、俑咚勹F路橋梁安全運營指標體系及養護標準:高速列車荷載作用下橋梁結構功能退化機理研究;高速鐵路橋梁高應力構件及高強螺栓延遲斷裂機理研究;高速鐵路橋梁健康與安全運營指標評價體系;高速鐵路橋梁檢定與養護研究。


       、诟咚勹F路橋梁檢測監測技術及裝備:高速鐵路橋梁靜動力特性非接觸檢測監測技術;高速鐵路路橋過渡段沉降監測技術;高速鐵路橋梁伸縮縫及軌道伸縮調節裝置監測技術;橋上軌道溫變機理及變形監測技術;高速鐵路異物侵入智能復合預警技術。


       、鄹咚勹F路橋梁養護、快速修復技術及裝備:高速鐵路橋梁自動化養護及修復技術;高速鐵路橋梁標準梁段的快速更換技術。


        6、橋梁結構防護及動力安全控制技術


        隨著新材料、新工藝的應用,橋梁結構日益向高、大、輕、柔的方向發展,導致結構剛度與阻尼減小。橋梁結構在風、海浪、列車、地震等動力荷載作用下,會產生明顯的振動。大幅振動輕則引起行車、行人不適,影響其使用功能,重則因過大響應的累積使橋梁結構產生疲勞損傷,乃至疲勞破壞,強烈的振動甚至會使橋梁結構動力失穩而導致垮塌。因此,為保證大跨度橋梁結構的健康與安全,必須對橋梁結構進行動力安全控制技術與裝備的研究。我國橋梁基礎遭遇船舶撞擊的事故也多次發生,應研究新材料新構造的橋墩基礎防撞裝置,提高橋梁基礎防撞效果。處于室外自然狀態中的橋梁要經受各種惡劣氣候的交替作用,加上大氣污染物排放導致的酸雨等腐蝕因素,橋梁的防腐技術顯得尤為重要。


         ①橋梁防護技術:橋梁防撞技術;橋梁防腐技術。


       、跇蛄航Y構動力安全控制技術:被動、半主動及主動控制方法及效率的比較研究;橋梁結構動力安全控制多目標參數優化方法;時變橋梁結構高效振動控制系統的魯棒控制策略。


       、蹣蛄航Y構動力安全控制裝備:超低頻調諧式減振器;主動、半主動及智能魯棒控制器與作動器;高承載力與多功能耐久抗震裝備。


      四、什么是國家重點實驗室?


        國家重點實驗室是依托法人單位建設、具有相對獨立的人事權和財務權的科研實體,作為國家科技創新體系的重要組成部分,是國家組織高水平基礎研究和應用基礎研究、聚集和培養優秀科學家、開展高層次學術交流的重要基地,實驗室實行“開放、流動、聯合、競爭”的運行機制。在科學前沿的探索中具有創新思想;或滿足國民經濟、社會發展及國家安全需求,在重大關鍵技術創新和系統集成方面成果突出;或積累基本科學數據、資料和信息,并提供共享服務,為國家宏觀決策提供科學依據。


        國家重點實驗室計劃于1984年由國家計委制定開始實施,1998年交給科技部。截至2008年上半年,國家重點實驗室共計220個,覆蓋了中國基礎研究和應用基礎研究的大部分學科領域。


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