中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團企業(yè)。
據(jù)不完全統(tǒng)計，我國公路橋梁總數(shù)達73.53萬座，各類鐵路橋梁總數(shù)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(fā)期。目前我國公路路網(wǎng)中在役橋梁40%服役超20年，技術(shù)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(shè)運營時間不長，運營階段橋梁檢測、評估、管養(yǎng)相關(guān)的技術(shù)和規(guī)范還很不完善，迫切需要研究相關(guān)技術(shù)，并研發(fā)相應(yīng)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(jié)合國家重大橋梁工程項目實踐，并將特別關(guān)注高速鐵路橋梁的安全運營和橋梁結(jié)構(gòu)的動力安全，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的橋梁健康與安全成套關(guān)鍵技術(shù)，提升產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競爭力，形成該領(lǐng)域國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流的研發(fā)平臺，為國家橋梁產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和服務(wù)。
揭牌儀式后舉辦了首屆學(xué)術(shù)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(shè)計大師馬庭林、武廣客專有限責任公司總經(jīng)理王志堅等十余名專家以及實驗室相關(guān)負責人參加了會議。實驗室主任劉自明為學(xué)術(shù)委員會主任、副主任以及各位委員正式頒發(fā)了聘書。隨后劉自明就實驗室的建設(shè)規(guī)劃向?qū)W術(shù)委員會作了工作報告，學(xué)術(shù)委員會對工作報告、學(xué)術(shù)委員會工作條例等內(nèi)容進行了審議并形成了決議。
一、為什么要建設(shè)橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全國家重點實驗室?
橋梁工程是陸路交通運輸網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點，對國民經(jīng)濟的發(fā)展與社會生活的正常運行乃至國防安全的保障均發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，因此橋梁工程被認定為生命線工程，在交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。
據(jù)不完全統(tǒng)計，全國公路橋梁總數(shù)達73.53萬座，其中特大橋數(shù)量達3075座，大橋67677座，小橋66.5萬座，共3100萬延米(以上數(shù)據(jù)尚不含城市橋梁);全國各類鐵路橋梁總數(shù)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(shù)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(fā)生的橋梁垮塌事故，說明我國橋梁建設(shè)和運營管理方面存在不少問題，與世界發(fā)達國家也存在不小的差距，且安全事故的發(fā)生有加速趨勢，已經(jīng)進入安全事故高發(fā)期，橋梁安全形勢十分嚴峻。
除了引起人們高度關(guān)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(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國公路路網(wǎng)中在役橋梁40%服役超20年，技術(shù)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(lǐng)域建立國家重點實驗室，開展相關(guān)科學(xué)問題的理論和應(yīng)用研究，對保障我國橋梁的建設(shè)和運營安全、保護人民生命財產(chǎn)及社會公共財富、推動橋梁行業(yè)可持續(xù)性發(fā)展、提升產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新能力和核心競爭力具有重大意義。
二、橋梁結(jié)構(gòu)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(yè)”之稱的中鐵大橋局集團是集科學(xué)研究、工程設(shè)計、建筑施工、裝備研發(fā)于一體的科技型企業(yè)，“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(xué)院院士1名、中國工程院院士3名，全國勘察設(shè)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(shè)及健康與安全研究領(lǐng)域中一直處于領(lǐng)先地位，引領(lǐng)著中國橋梁事業(yè)的進步與發(fā)展：
它推動了新中國橋梁結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展。首創(chuàng)了新中國橋梁的主要基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)形式，如采用連續(xù)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(yù)應(yīng)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(guān)長江大橋。
它引領(lǐng)了新中國橋梁建造技術(shù)的發(fā)展。發(fā)明了適用于深水基礎(chǔ)的雙壁鋼圍堰施工技術(shù)，至今該技術(shù)仍是橋梁深水基礎(chǔ)的主要施工方法。開創(chuàng)了鋼桁梁整節(jié)段架設(shè)和鋼桁梁多點連續(xù)同步頂推技術(shù)，引領(lǐng)了中國鋼桁梁建造技術(shù)的發(fā)展方向。
它引領(lǐng)了橋梁運營期安全與健康技術(shù)的發(fā)展。是國內(nèi)最早開展橋梁結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究的單位之一，擁有全國唯一一家以橋梁科學(xué)研究為主體的科學(xué)研究院，成立了國內(nèi)首家“橋梁結(jié)構(gòu)安全與健康”領(lǐng)域的省級重點實驗室，搭建了國內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的“橋梁結(jié)構(gòu)安全與健康云計算數(shù)據(jù)中心”，推動了我國橋梁運營期健康與安全領(lǐng)域技術(shù)的進步和發(fā)展，并依托數(shù)千座重大橋梁工程的科研、設(shè)計、建造、檢測及加固中積累的橋梁基礎(chǔ)信息和科研數(shù)據(jù)，建立了龐大的橋梁病害特征數(shù)據(jù)庫及橋梁健康監(jiān)測數(shù)據(jù)庫，為重點實驗室的建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。
它推動了新中國橋梁新材料的發(fā)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(fā)，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(guān)長江大橋的Q420qE鋼，使國家橋梁規(guī)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(yè)精神，以“架橋鋪路、造福人類”為己任，有志于將實驗室建設(shè)成為聚集培養(yǎng)優(yōu)秀科技人才、開展高水平科學(xué)研究和高層次國際學(xué)術(shù)交流、引領(lǐng)行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、促進產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的重要基地，為解決橋梁健康與安全領(lǐng)域所面臨的重大科學(xué)技術(shù)問題做出更大貢獻。
三、橋梁結(jié)構(gòu)健康與安全重點實驗室的研究方向及主要研究內(nèi)容有哪些?
橋梁的健康和安全涉及設(shè)計、建造、檢測、監(jiān)測、管養(yǎng)及加固等方面，實驗室從這條主線出發(fā)，并特別關(guān)注高速鐵路橋梁的安全運營和橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)全壽命周期設(shè)計理論研究
當前橋梁技術(shù)迅猛發(fā)展，跨度不斷超越，豐富和完善超大跨度橋梁設(shè)計理論和方法是當前世界橋梁科技發(fā)展的需求。開展橋梁結(jié)構(gòu)全壽命周期健康設(shè)計理論研究，是橋梁健康與安全課題的基礎(chǔ)性工作。
?、俪罂缍葮蛄航Y(jié)構(gòu)設(shè)計方法：橋梁構(gòu)件和結(jié)構(gòu)體系的可靠度分析方法，超大跨度橋梁結(jié)構(gòu)型式。
②橋梁結(jié)構(gòu)全壽命周期健康設(shè)計理論：橋梁結(jié)構(gòu)全壽命健康設(shè)計理論和方法。
③橋梁新材料研究：超高性能混凝土及其在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用;纖維復(fù)合材料及其在橋梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。
2、復(fù)雜環(huán)境下橋梁安全建造關(guān)鍵技術(shù)
復(fù)雜環(huán)境下建造橋梁必然會遇到各種各樣的難題，因此，針對復(fù)雜環(huán)境下在建、擬建或前瞻性的橋梁結(jié)構(gòu)，進行超前研究是橋梁安全建造的前提和保證，總結(jié)歸納后研究內(nèi)容如下：
?、購?fù)雜環(huán)境下橋梁深水基礎(chǔ)建造技術(shù)：大型沉井設(shè)計與施工新技術(shù)，大直徑鋼斜樁的施工技術(shù)，深水設(shè)置基礎(chǔ)建造技術(shù)。
②海洋橋梁深水基礎(chǔ)波浪力：波浪力理論、數(shù)值模擬和實時監(jiān)測。
?、蹣蛄菏┕Ｓ么笮脱b備研發(fā)。
3、橋梁健康診斷評估及數(shù)字化養(yǎng)護
準確地診斷評估結(jié)構(gòu)的健康狀況、科學(xué)地進行養(yǎng)護決策、避免橋梁出現(xiàn)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(shù)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(huán)境的影響較大，劣化機理復(fù)雜，給橋梁安全和健康因素的檢測、監(jiān)測、識別和養(yǎng)護決策方面帶來較大的難度，需要分別開展專項研究。
①結(jié)構(gòu)損傷識別和壽命評估：荷載與環(huán)境耦合作用下混凝土構(gòu)件的功能退化機理;腐蝕和交變應(yīng)力共同作用下鋼結(jié)構(gòu)的功能退化及疲勞損傷機理;基于多學(xué)科交叉的橋梁結(jié)構(gòu)損傷機理與評估理論。
?、跈z測新技術(shù)與裝備：橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部隱蔽缺陷與損傷檢測技術(shù);橋梁外觀圖像識別檢測技術(shù);索結(jié)構(gòu)損傷自動檢測機器人;橋梁結(jié)構(gòu)快速檢測系統(tǒng)集成。
?、刍谖锫?lián)網(wǎng)和云計算的橋梁健康監(jiān)測及數(shù)字化養(yǎng)護技術(shù)：基于物聯(lián)網(wǎng)的新型智能傳感技術(shù);基于大數(shù)據(jù)分析的健康狀態(tài)預(yù)測和報警;橋梁安全云計算網(wǎng)絡(luò)平臺研發(fā)與應(yīng)用;基于北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的橋梁監(jiān)測系統(tǒng);橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)指南和標準;橋梁數(shù)字化養(yǎng)護技術(shù)。
4、橋梁結(jié)構(gòu)功能恢復(fù)及提升
針對病害橋梁開展結(jié)構(gòu)功能恢復(fù)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(yù)防和避免橋梁垮塌安全事故發(fā)生的必要手段，在資金效率最優(yōu)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(shù)進行研究，而且還需對特殊典型橋梁病害處治新技術(shù)進行深入研究。我國大型深水橋梁建設(shè)正逐漸增多，進行深水基礎(chǔ)改造技術(shù)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(shù)和環(huán)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(fù)和提升技術(shù)研究。因此，結(jié)構(gòu)功能恢復(fù)和提升是橋梁健康與安全的重要研究課題。
①橋梁功能恢復(fù)與提升新材料和新技術(shù)：橋梁結(jié)構(gòu)加固高性能復(fù)合材料;橋梁結(jié)構(gòu)加固關(guān)鍵技術(shù)。
②典型橋梁功能恢復(fù)：大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)體系結(jié)構(gòu)下?lián)暇C合修復(fù)技術(shù);基于剛度匹配的多重材料正交異性鋼橋面板修復(fù)技術(shù);城市橋梁快速修復(fù)成套技術(shù);火災(zāi)致?lián)p橋梁評估及修復(fù)成套技術(shù);文物橋梁修繕技術(shù)。
?、奂扔需F路重載化與提速改造的橋梁功能提升技術(shù)：重載化改造典型橋梁承載力綜合提升技術(shù);既有鐵路提速改造典型橋梁橫向剛度增強技術(shù);預(yù)應(yīng)力加固系統(tǒng)靜力及疲勞性能。
5、高速鐵路橋梁安全運營關(guān)鍵技術(shù)
我國高速鐵路運營里程數(shù)已躍居世界首位，高速鐵路建設(shè)取得了舉世矚目的成就，但是，由于高速鐵路橋梁數(shù)量眾多、橋型多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而我國高速鐵路建設(shè)運營時間不長，運營階段橋梁檢測、評估、管養(yǎng)相關(guān)的技術(shù)和規(guī)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(yǎng)相關(guān)的規(guī)范，研究高速鐵路橋梁檢測、管養(yǎng)、防護方面的技術(shù)，并研發(fā)相應(yīng)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(yǎng)護標準：高速列車荷載作用下橋梁結(jié)構(gòu)功能退化機理研究;高速鐵路橋梁高應(yīng)力構(gòu)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(yǎng)護研究。
?、诟咚勹F路橋梁檢測監(jiān)測技術(shù)及裝備：高速鐵路橋梁靜動力特性非接觸檢測監(jiān)測技術(shù);高速鐵路路橋過渡段沉降監(jiān)測技術(shù);高速鐵路橋梁伸縮縫及軌道伸縮調(diào)節(jié)裝置監(jiān)測技術(shù);橋上軌道溫變機理及變形監(jiān)測技術(shù);高速鐵路異物侵入智能復(fù)合預(yù)警技術(shù)。
?、鄹咚勹F路橋梁養(yǎng)護、快速修復(fù)技術(shù)及裝備：高速鐵路橋梁自動化養(yǎng)護及修復(fù)技術(shù);高速鐵路橋梁標準梁段的快速更換技術(shù)。
6、橋梁結(jié)構(gòu)防護及動力安全控制技術(shù)
隨著新材料、新工藝的應(yīng)用，橋梁結(jié)構(gòu)日益向高、大、輕、柔的方向發(fā)展，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)剛度與阻尼減小。橋梁結(jié)構(gòu)在風、海浪、列車、地震等動力荷載作用下，會產(chǎn)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(yīng)的累積使橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞損傷，乃至疲勞破壞，強烈的振動甚至?xí)箻蛄航Y(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)而導(dǎo)致垮塌。因此，為保證大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的健康與安全，必須對橋梁結(jié)構(gòu)進行動力安全控制技術(shù)與裝備的研究。我國橋梁基礎(chǔ)遭遇船舶撞擊的事故也多次發(fā)生，應(yīng)研究新材料新構(gòu)造的橋墩基礎(chǔ)防撞裝置，提高橋梁基礎(chǔ)防撞效果。處于室外自然狀態(tài)中的橋梁要經(jīng)受各種惡劣氣候的交替作用，加上大氣污染物排放導(dǎo)致的酸雨等腐蝕因素，橋梁的防腐技術(shù)顯得尤為重要。
①橋梁防護技術(shù)：橋梁防撞技術(shù);橋梁防腐技術(shù)。
②橋梁結(jié)構(gòu)動力安全控制技術(shù)：被動、半主動及主動控制方法及效率的比較研究;橋梁結(jié)構(gòu)動力安全控制多目標參數(shù)優(yōu)化方法;時變橋梁結(jié)構(gòu)高效振動控制系統(tǒng)的魯棒控制策略。
?、蹣蛄航Y(jié)構(gòu)動力安全控制裝備：超低頻調(diào)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(shè)、具有相對獨立的人事權(quán)和財務(wù)權(quán)的科研實體，作為國家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分，是國家組織高水平基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究、聚集和培養(yǎng)優(yōu)秀科學(xué)家、開展高層次學(xué)術(shù)交流的重要基地，實驗室實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制。在科學(xué)前沿的探索中具有創(chuàng)新思想;或滿足國民經(jīng)濟、社會發(fā)展及國家安全需求，在重大關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和系統(tǒng)集成方面成果突出;或積累基本科學(xué)數(shù)據(jù)、資料和信息，并提供共享服務(wù)，為國家宏觀決策提供科學(xué)依據(jù)。
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(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的大部分學(xué)科領(lǐng)域。
