为大桥体检

2019-04-15 09:16
中国公路 2019年3期
关键词:大桥桥梁监测

张宇峰给到访在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室的同行讲解相关技术

张宇峰代表团队接受国家技术发明二等奖颁奖

在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室主任张宇峰

张宇峰,在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室主任。这位国家级实验室的带头人,给人的第一印象是谦谦学者。

张宇峰带领团队围绕我国长大桥梁运营管理中急需解决的在役长大桥梁损伤机理、健康诊断、状态评价等关键问题取得了一系列突破性成果,在2015年获批江苏省交通行业第一个企业国家重点实验室,在2017年荣获了交通运输部重点领域创新团队称号。

十四年前,博士毕业的张宇峰甫一进入苏交科集团股份有限公司(简称苏交科)即担任了南京、苏州、江阴、常州等地诸多桥梁监测和施工控制的项目负责人,每个项目所在地均留下了他挥洒的汗水,一切努力都是值得的,这些项目为其之后先后承担江阴大桥、苏通大桥等国家重点工程健康监测项目打下了坚实的基础,更是为国家重点实验室写下了序章。

土生土长的江苏人

江苏是张宇峰土生土长的地方,跨江滨海,水网密布,湖泊众多,大小桥梁不胜枚举,善于观察、沉稳耐心、投身工科学习的他,注定将和桥梁结下不解之缘。桥梁是支撑社会、经济发展的交通生命线工程中的关键节点,动态监测桥梁的健康问题,确保桥梁的结构安全,是保障人民生命财产安全的重中之重。

张宇峰开创了苏交科桥梁施工控制及健康监测两大技术方向,为江苏省桥梁结构的科研发展起到了重要的推动和促进作用。在他的职业生涯中,创造了许多个“第一”:主持完成的沪宁高速公路扩建工程桥梁极限承载能力实桥试验研究项目,是国内公路桥梁领域首次开展的实桥极限承载能力(破坏性)试验研究,也是国际上首次完成的预应力混凝土简支T梁桥和预应力混凝土连续箱梁桥的公路实桥破坏性试验,验证了一系列传统结论,完善了相应的证明体系,发现了有关开裂位置、最大缝宽等多项与传统认识不同之处,提出了一种简便实用的动态可靠度计算方法和对我国传统承载力检算评定公式的改进建议。主持了江苏省国省干线公路上首座垮塌桥梁——常州运村大桥的事故调查与分析,用短短一周的时间就完成了已倒塌幅桥梁的现场调查、材料试验和仿真分析,未倒塌桥梁的现场检测与荷载试验,给出了令人信服的结论,指出了当年设计规范中存在的不足与问题,消除了同类桥梁的安全隐患。主持了江阴长江公路大桥结构健康监测系统升级改造项目,是我国首个大型桥梁健康监测系统升级改造项目,找到了英国公司设计

与实施的健康监测系统所存在的问题,提出了对应的处置方案,为国家挽回了巨大的损失。

检测和监测并驾齐驱

桥梁结构检测与监测,是张宇峰主要的专业方向,他始终全身心地投入在这份事业之中。作为在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室的主任,张宇峰在桥梁的结构健康问题上,默默奉献。在他眼中,健康监测系统就类似于人的神经系统,桥上安装的各类传感器相当于神经末梢,通过相当于人的神经网络的通讯网络将采集到的数据传输到数据中心的计算机上时,计算机就相当于大脑,通过预设的程序对接收的数据进行处理与分析,辅助专业人员对桥梁的状况进行评估。

自2003年苏通长江公路大桥健康监测系统研究与设计项目始,张宇峰带领着团队不断改进并推广结构安全监测技术,先后主持了“大型桥梁结构健康监测系统自身状态评估技术研究”“西部大型桥隧结构物分布式安全监测和灾变预警系统的研究与开发”“桥梁结构健康监测与状态评价成套技术”等30余项重大科研项目;苏通长江公路大桥、马鞍山长江公路大桥等10座长江大桥在内的60余座大桥的结构健康监测系统设计与实施;云南金东大桥、鄂尔多斯乌兰木伦河4号大桥等50余座大桥的施工监测监控工作;上海杨浦大桥、贵州乌江大桥等数百座桥梁的检测、评价与维修工作。

在张宇峰主持的60余座大桥结构健康监测系统设计与实施中,江阴长江公路大桥结构健康监测系统升级改造项目给他留下了最深刻的印象。这是我国首个大型桥梁健康监测系统升级改造项目,1999年通车时引进使用了英国公司设计的系统,但不到4年时间,系统就已完全无法使用。2000年,张宇峰团队中标,对系统进行了改造。

苏交科集团股份有限公司关注人才培养、公益和传承,创办了桥梁健康监测奖学金,张宇峰为获奖者颁发奖学金。

在分析系统损坏原因时发现,虽然造成英国公司所做的监测系统过早损坏的原因很多,但英国公司简单照搬以往经验,也是主要原因之一。比如,英国公司直接使用了当时在英国已经成熟应用的防水密闭机箱技术,但这项技术更适用于类似伦敦湿冷环境的开敞式主梁桥梁。江阴长江大桥采用的是正交异性板扁平钢箱梁,是封闭式的,且夏季高温箱梁内空气温度可达60摄氏度以上,在这种情况下,内部设备的工作温度长期高达70摄氏度,造成设备快速老化。很显然,英国公司设计的系统并不符合江阴公路大桥的实际。这个项目也让张宇峰和他的团队更多地感受到,因地制宜、科学合理地设计系统十分关键,不能完全照搬固有经验,细节决定成败。

从未停下脚步

张宇峰在深入学习和研究的过程中,从未停下脚步,不断前进,超越自我。作为“长大跨桥梁结构状态评估关键技术与应用”项目的主要完成人,他坚持创新,开发了多种桥梁结构健康监测专用设备和系统,研发了监测自系统诊断技术,实现了桥梁缆索腐蚀、断丝无损检测技术、桥梁无线传感技术、异常数据识别与特征分离等技术的深入研究。项目组在研究过程中,发表SCI论文29篇,撰写专著3部,参编国家行业标准1部,主编江苏省地方标准1部,项目研究成果成功应用于苏通大桥、润扬大桥、江阴大桥、崇启大桥等十余座具有世界影响的大跨桥梁之中,并推广到了内蒙古、云南、贵州等西部地区。该项目最终荣获国家科技进步二等奖,这也是他职业生涯中第一个富有分量的国家级奖项。

近年来,随着健康监测领域技术的逐步发展与成熟,苏交科的业务领域也在逐步拓宽,从单一的桥梁结构健康监测领域,逐步拓展到隧道、海洋平台等其他基础设施的健康监测领域,在这些新兴的领域内,张宇峰成功主持了胜利油田中心一号平台实时安全状态监测项目,克服了海洋高湿度、高盐度、高腐蚀等恶劣环境及施工组织困难,首次建立了适用于海洋平台的监测系统,并成功实现了海洋平台在大风浪荷载下的结构安全预警。

与团队同行

从业十余载,张宇峰凭借着踏实稳重的专业精神,获得了许多荣誉,除了项目荣誉外,他还是国务院政府特殊津贴专家、交通运输部优秀科技人才、江苏省优秀科技工作者、江苏省“333”工程第二层次培养对象、南京市有突出贡献中青年专家、东南大学产业教授等。在学术领域,他还担任了国际智能结构健康监测协会(ISHMII)理事、中国公路学会青年专家委员会委员、中国振动工程学会结构抗振与健康监测专业委员会委员、全国水运专用计量器具计量技术委员会委员、江苏省土木建筑学会预应力专业委员会副主任委员等。

然而,对于张宇峰而言,他始终坚信着:一切的成功与荣誉应归功于团队,而非个人。在注重个人发展的同时,张宇峰紧抓团队建设,以身作则,鼓励团队共同进步。

由张宇峰带领的团队与东南大学等高校联合完成的土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测关键技术项目,针对土木工程结构健康监测的传感、装置、评估方法所面临的三大瓶颈,率先提出了结构区域分布传感探测与监测评估理念。其基本思想是对照人体早期病变诊断,开发具有微宏观损伤覆盖与多功能直接映射功能的传感探测装置,安装在结构关键区域获取信息,进而实现结构全面识别、损伤早期探测及性能评估与预测。同时在结构区域分布传感及监测原理创新的基础上,进一步通过结构区域分布光纤传感及光纤网络一体化监测原理、技术、装置等核心发明,建立开发了土木工程结构(群)健康监测与评估的理论体系及成套技术装备。项目成果包括授权国际国内发明专利28项,形成了针对结构区域分布光纤传感与健康监测技术的中英文专著,相关成果被写入国内地方标准和协会标准及日美土木工程学会权威报告与相关指南。研究成果广泛推广应用于苏通大桥、江苏大剧院、长江隧道、无锡地铁、日本新干线铁道、美国高速公路桥等50多个国内外重要工程,建成包含11座特大桥梁在内的长江流域结构群协同监测中心(其中千米级桥梁6座),解决了大量实际工程难题,直接经济效益超4亿元。该项目最终荣获了国家技术发明二等奖,实现了健康监测领域技术的又一次标志性进步。

2017年度,张宇峰带领的“在役长大桥梁安全与健康创新团队”荣获了交通运输部重点领域创新团队称号(当年度全国仅5个),他带领着研发团队走向了另一个新的起点,开启了另一段新的征程。

深藏若虚的实干者

宇峰带领创新团队组织各类考察交流活动

张宇峰在第十二届苏港力学及其应用论坛上作学术报告

张宇峰周围充溢着众多的荣誉与奖励,他不屈不挠的奋斗精神、优质的工作成果得到了越来越多的认可。先后获得了国家科技进步二等奖1项、国家技术发明二等奖1项、江苏省科技进步一等奖2项、中国公路学会科学技术特等奖1项等十余项省部级奖项,发表论文40余篇,编著专著两部,参编著作两部,主编参编地方标准8本……然而,再多荣誉与光环也并没有改变他深藏若虚的品质,每每谈及自己所获的荣誉,他总是很谦逊。他常常将自己的一切荣誉归功于他的团队,归功于培养他的苏交科。躬自厚而薄责于人是他做事一贯的风格,也正因如此,在他身边凝聚了一批优秀的技术人员,科技研发力量稳步提升。

在役长大桥梁安全与健康国家重点实验室主任这一身份,对张宇峰,对他的团队,对苏交科,是认可,是鼓励,更是新的征程。如今,紧随国家“十三五”规划前进的步伐,围绕交通强国战略的部署与实施,重点围绕基础设施全寿命周期安全监测技术及装备、桥梁隧道结构高精度量化无损检测技术及装备、桥梁预防性养护、隧道健康诊断和隧道预防性养护技术等方面深入开展研究工作,苏交科也正在践行着“为客户价值和环境改善持续创新”的使命,坚守着“最具活力,值得信赖,勾画新世界”的愿景。未来,张宇峰也期待与更多优秀的人才一起,互相学习,为国家交通运输行业奉献更多的努力。

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