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                    邵旭東:創新成就橋梁夢,立足需求攀高峰

                    2021-06-28    作者:admin  閱讀:348次

                    1968年9月30日,南京城里萬人空巷,5萬多人相繼擠上了剛剛完工的南京長江大橋,橋下的路上、樹上也都是人,跟著一列7節車廂的火車從南京長江大橋鐵路橋平穩駛過,這些人歡呼、慶?!瓕υS多老一輩的南京人來說,這一幕場景成了刻在心里一輩子難忘的記憶。

                      生長于浙江富陽的邵旭東盡管沒有親眼見證這場慶祝南京長江大橋注冊的盛況,但這卻成了他愿望的初步。其時7歲的邵旭東深深震撼于這項偉大的工程,他小小的腦袋里隨即蹦出一個問題:人們到底是怎樣在水上建起了這樣一座大橋?伴跟著這個問題的呈現,一個橋梁夢悄然在他的心里扎了根、發了芽。

                      幾十年后的今日,邵旭東現已生長為一位首席橋梁專家。最初困擾著他的那個問題,他也早就知道了答案。答案之外,他經過不斷立異,在攻克鋼橋首要技能瓶頸、消除大跨徑箱梁橋開裂頑癥、研制橋梁結構新系統等方面做出了突出的奉獻。從愿望萌發到愿望生長為參天大樹,邵旭東頂天立地、全神貫注,繼續為我國的橋梁事業奉獻青春,輸出技能,培育人才。

                      十年磨一劍,攻克鋼橋面的世界性難題

                      2020年7月1日,滬蘇通鐵路注冊運營,列車必經的滬蘇通長江公鐵大橋同步建成通車。滬蘇通長江公鐵大橋正橋長5827米,南北岸引橋長5245米,主跨1092米,是我國自主規劃建造的世界上首座4線鐵路+6車道公路、主跨超千米的公鐵兩用斜拉橋。其鐵路橋鋼橋面大規模運用的正是邵旭東團隊自主研制的“鋼-超高功能混凝土(UHPC)輕型組合橋面結構”技能。

                      鋼橋面,是大橋的“門面”,具有自重輕、承載力高、施工便當等長處。20世紀90年代今后,跟著我國大跨徑懸索橋、斜拉橋的許多建筑,鋼橋面得到了遍及運用。然而,國內外許多工程實踐標明,這種慣例橋面計劃存在兩大難題且長時間得不到有用處理:一是鋼橋面板易疲憊開裂,一般不到10年便呈現疲憊裂縫,危及橋梁安全;二是鋼橋面瀝青鋪裝極易破損,需頻頻修理,社會反響強烈,個別橋梁乃至遭遇過“10年24修”,導致橋面鋪裝翻修成本飆升。這兩種病害是公認的世界性難題,國內外學者研討了諸多處理計劃,均無法治本。

                      2000年前后,我國大跨徑橋梁的鋼橋面病害問題開端頻發。邵旭東在充分了解和剖析了許多國內外橋梁工程范疇的狀況后,將研討方向定位在大跨與新式橋梁結構研討及橋梁檢測與加固技能上,并開端了長達10年的鋼橋面病害難題攻堅之路。

                      與此一起,邵旭東的“老搭檔”——湖南大學黃政宇教授現已在UHPC資料方面展開了許多研討作業并取得了一系列開展。邵旭東聯想到:是否能夠將這種資料運用到鋼橋面上?所以,他和黃政宇教授及團隊成員對這種可能性展開了探討,并提出了許多主意和計劃。

                      什么是UHPC資料?邵旭東解釋道,這是一種抗壓強度在120MPa以上,一起具有超高耐性、超長耐久性的水泥基復合資料,最早由法國學者于1993年研制成功,首要由水泥、硅灰、細骨料、減水劑及鋼纖維等資料組成,依照最大密實度原理構建,從而可使資料內部的缺陷(孔隙與微裂縫)減至最少。UHPC資料組本分不包含粗骨料,顆粒粒徑一般小于1mm,因高度的細密性而具有超高強度及優異的耐久性。研討標明,UHPC抗壓強度可達200MPa以上,一起資料耐久性可達200年以上。此外,因為UHPC中渙散的細鋼纖維可大大減緩資料內部微裂縫的擴展,從而使資料表現出超高的耐性和延性功能。

                      以UHPC資料為打破口,邵旭東帶領團隊經過許多的實踐,不斷分配方法,不斷調整結構方式,終于在2010年研制出了強化UHPC抗拉和收縮功能的鋼橋面專用超高耐性混凝土(STC),并創始提出鋼-STC輕型組合橋面結構。研討標明,STC可前進鋼橋面局部剛度超30倍,下降車載作用下鋼橋面應力平均可達50%,從而為徹底治愈兩大病害難題供給了可能性。邵旭東坦言道:“咱們初期的研討作業是不成功的,提出的各種各樣的計劃簡直都被否定了??墒?,咱們沒有想過放棄,總覺得有什么問題都是能夠克服的,肯定是能做出來的?!?/span>

                      “超薄組合結構”在世界上并無研討先例,根本歸于空白。經過艱苦攻關,邵旭東團隊處理了其間諸多科學問題,形成了規劃理論,編制并頒布了STC輕型組合橋面地方標準。2011年,該技能初次運用于廣東肇慶馬房大橋第11跨,經過重載交通、夏季高溫的雙重考驗,STC在同期施工的5種鋪裝計劃中鋒芒畢露,成為該橋至今僅有不開裂的計劃。這今后,該技能陸續運用到廣東、北京、天津、湖南、湖北、浙江、江蘇、山東、福建、四川、貴州、吉林、甘肅等地的實橋中。

                      履行科研許諾,實現橋面終身無需大修

                      邵旭東帶領團隊,用“一個10年”取得了鋼橋面病害難題的打破性開展,也致力于用更多的“10年”,不斷優化計劃,兌現“橋面終身無需大修”的科研許諾。與此一起,他們也從來沒有停下科研作用運用推廣的腳步,一向在積極探索鋼-STC輕型組合橋面結構在各種極端條件下的適用性。

                      2017年年末,杭瑞高速岳陽洞庭湖二橋通車運營。該橋為主跨1480m的特大型懸索橋,出資巨大,若運營中鋼橋面及其鋪裝頻頻呈現病害,不只帶來安全隱患,而且還會形成巨大的社會負面影響。因而,為防患于未然,在大橋專家組的一致引薦下,2016年8月,湖南省交通運輸廳批復選用STC輕型組合橋面技能。這是STC輕型組合橋面初次運用在千米級特大跨徑鋼桁梁懸索橋上,可實現終身無需大修的超長壽數。

                      因為岳陽洞庭湖二橋STC的澆筑規??涨?,需求有高效、牢靠的規?;┕ぜ寄茏鳛橹?。對此,邵旭東團隊聯合施工單位開發了智能化成套施工配備,大幅前進了施工功率。2017年9月1日,岳陽洞庭湖二橋實驗段STC施工完結。以中鐵大橋規劃院徐恭義規劃大師為首的專家組對實驗段進行驗收,一致以為施工設備先進,技能牢靠,質量滿意規劃及標準要求。同年9月16日開端了STC的大規模施工,選用分幅分塊穿插作業,全橋共分12塊,每次約澆筑5500平方米,6.5萬平方米STC歷時48天完結悉數澆筑。

                      澆筑過程中,來自政府部門、規劃院、高校、科研單位和施工單位的200多位領導、專家和同行紛繁前往大橋考察,其間包含我國工程院王景全院士、鄭皆連院士和陳政清院士,美國國家工程院院士、我國工程院外籍院士鄧文中,交通運輸部專家委員會主任、原總工程師周海濤,原總工程師楊盛福等。

                      王景全院士以為,“該項目技能是新資料與新結構的高度融合,是處理鋼橋面世界性難題的革命性打破”;鄭皆連、陳政清兩位院士近些年來一向對輕型組合橋面予以深切的關心,已在多個選用STC的橋梁上考察指導,當見到該技能在如此規模的橋梁上成功運用時,深表欣慰;鄧文中院士表明,“假如早20年在鋼橋上運用這種新資料,咱們就能夠省下許多錢,而不用去買國外昂貴的資料,我是一個我國人,還是希望用咱們自己的東西”;周海濤總工由衷地說,“感謝邵旭東教授的科研團隊多年來堅持不懈的努力,為處理我國公路鋼橋面疲憊和鋪裝早期破壞探索出一條新的途徑。幾年來,洞庭湖二大橋選用STC輕型組合橋面,一向牽掛著我的心,今日看了工程現場今后,心里終于踏實了”;楊盛??偣け砻?,“20多年來,為處理鋼橋面疲憊開裂的難題,咱們借鑒了歐美和日本的技能,但作用都不夠抱負,現在咱們有了自主研制的STC技能,經過大幅度前進橋面剛度下降開裂危險,是很好的思路,假如成功,將是一個很大的奉獻”。

                      除此之外,聞名鋼結構專家周緒紅院士、聞名組合結構專家聶建國院士也對STC技能予以高度重視,兩位院士屢次在全國性的學術會議宗旨發言中稱譽這一研討作用。

                      2018年,邵旭東團隊又為武漢某長江大橋鋼橋面加固改造供給了核心技能支持。武漢某長江大橋建成于2001年年末,是國家干線公路網中“一縱一橫”兩條高速公路主干道——京港澳高速公路和滬渝高速公路共用的跨長江特大型高速公路橋梁,也是武漢繞城高速公路的重要節點。因為大橋交通量大、重載車比例高,長時間運營中,鋼橋面板疲憊開裂嚴峻,鋼橋面瀝青鋪裝層破損嚴峻,技能狀況評定為“四級”,面臨著報廢的危險。

                      其時,許多橋梁修補單位實地考察今后都以為武漢長江大橋的病害無法“徹底治愈”,所以相關單位找到邵旭東團隊,希望用他們的原創技能進行修補。邵旭東坦言,這一挑戰對其時的他們而言也非常艱難,因為要選用STC技能進行修補,有一個條件,那就是要保證底面的鋼板是完好的,鋼板要參與受力。然而,大橋的底部鋼板現已呈現了嚴峻的開裂狀況,假如直接運用STC鋪裝技能或鋼筋網支撐,無法到達STC不開裂的要求。

                      頂著壓力,邵旭東帶領團隊針對原鋼橋面的病害現狀,經過許多剖析、核算,反復研討、證明,最終研制出了原創性的鋼橋面疲憊裂縫無需修復的鋼-超高耐性混凝土(STC)輕型組合橋面結構加固技能。與團隊從前研制的鋼-STC輕型組合橋面結構所不同的是,因大橋鋼橋面存在許多疲憊裂縫,鋼面板對STC底面失去了維護,因而,需采取特殊辦法對STC進一步強化,一起有用阻止原有病害的繼續開展。

                      選用新計劃加固后,核算和實驗結果標明:六類典型疲憊細節中的應力幅均顯著下降,其間鋼面板降幅高達92%,由此可根本消除疲憊裂縫繼續萌發及擴展的危險,大大延伸鋼橋面的運用壽數;STC層按“等強度”原理規劃,具有非常高的靜力和疲憊抗裂強度,今后只需超載車沒把原鋼橋面壓屈從,STC層就不會開裂;STC層與鋼橋面之間連接牢固,經歷了兩千多萬次疲憊循環,界面未呈現滑移裂縫。

                      現在,在強震區、高寒區、高腐蝕性區域和嚴峻疲憊開裂的鋼橋上,相關技能也已打造出多項成功事例。在2010年至2020年的10年間,邵旭東團隊宣布論文180余篇,出版該范疇國內外首部專著《鋼-超高功能混凝土輕型組合橋梁結構》等3部作品,獲授權國家發明專利20項。其相關作用獲高等學??茖W研討優異作用獎技能發明獎一等獎1項、我國公路學會科學技能獎一等獎2項,當選交通運輸部“嚴峻科技立異作用庫”。邵旭東自己的首發論文位列威望刊物《我國公路學報》“橋梁工程欄目”2008—2017年度高被引論文個人作者第1名,世界首發論文位列ASCEJournalofBridgeEngineering近3年來高被引論文前10名(僅有入圍的我國學者論文),他還在第五屆世界正交異性鋼橋大會(美國)上宗旨講演介紹了該技能,受到了高度點評,研討作用屬世界領先水平。

                      現在,作用已運用于我國25個省市100多座實橋(竣工50余座),涵蓋了梁橋、拱橋、斜拉橋和懸索橋等各類根本橋型。能夠說,這一科研作用為處理鋼橋面板易疲憊開裂、瀝青鋪裝極易破損的“世界性難題”找到了徹底治愈途徑,選用這一先進技能修理后的橋梁在壽數周期內不再需求大修維護,將徹底離別鋼橋面屢修屢壞的歷史。

                      助力強國夢,做頂天立地的科研作業

                      2020年7月11日,我國公路學會在北京主持召開了“混凝土箱梁橋二次張拉鋼絞線高效豎向預應力新系統研制與運用”項目作用點評視頻會議,點評委員會由鄭皆連院士、張喜剛院士、韓振勇規劃大師等9位威望專家組成。點評委員會在聽取視頻匯報和質詢評議后,一致以為:該項目研討作用到達世界領先水平。這是邵旭東帶領團隊完結的又一嚴峻科研打破,處理了歷時久遠、量大面廣的預應力混凝土箱梁橋腹板開裂嚴峻、安全隱患突出這一“世界性難題”。

                      “腹板開裂現象非常嚴峻的首要原因是有用豎向預應力不足?!睘榱颂幚磉@一難題,邵旭東帶領團隊自2002年起,經過新式錨具研制、室內模型實驗、理論與數值剖析、現場測試反饋、標準化研討等手法,形成了二次張拉鋼絞線高效豎向預應力新系統,取得了一系列立異性作用。

                      團隊初次研制成功二次張拉鋼絞線高效豎向預應力系統,填補了鋼絞線短索錨固系統的空白,大幅前進了預應力功率和工程質量,明顯下降了箱梁腹板開裂的危險;發明晰短索二次張拉智能控制系統,實現了張拉作用可測可控,保證了張拉質量的安穩;研制了專用的壓漿系統,保證豎向預應力管道壓漿豐滿密實,前進了耐久性;初次提出了二次張拉的預應力丟失核算理論及相應的腹板豎向預應力規劃方法,為新預應力系統的工程運用奠定了堅實的理論基礎。

                      與傳統精軋螺紋鋼豎向預應力系統比較,二次張拉鋼絞線高效豎向預應力具有張拉應力高、延伸量大、回縮丟失小、施工簡潔、質量可控、驗收有據等明顯技能優勢。張拉功率前進60%,短期預應力丟失降至5%、總預應力丟失可控制在15%以內,節省豎向預應力造價15%?,F在,相關作用已運用于重慶魚洞長江大橋(主跨260米預應力混凝土連續剛構橋)等270余座大型混凝土箱梁橋中,最長運用14年,箱梁腹板均未發現開裂現象,明顯下降了橋梁運營期的腹板開裂危險和加固投入,具有寬廣的推廣運用前景。

                      立足項目研討形成的一批原創性作用,邵旭東團隊宣布論文7篇,授權發明專利4項,編制地方標準1部,出版指南1部、專著3部。部分作用列入了交通運輸部發布的《2012年度交通運輸建造科技作用推廣目錄》。

                      百尺竿頭需前進,保證科研教育作業兩不誤

                      投身橋梁范疇幾十年,邵旭東一向兢兢業業餞別著“橋梁強國夢”。

                      超高功能混凝土(UHPC)作為最先進的土木結構資料之一,將成為未來橋梁結構的首要開展方向。邵旭東的團隊長時間專心于UHPC橋梁結構相關研制作業,在多種高功能橋面板、裝配式UHPC橋梁、特大跨徑UHPC箱梁橋、斜拉橋和拱橋等方面,形成了一批原創技能,大部分作用已付諸實施。邵旭東表明:“咱們的科研理念能夠用現在比較時尚的一句話來表明,那就是頂天立地做科研。力求研制更先進的技能,處理我國橋梁工程的難題,兢兢業業地服務于祖國?!弊鳛闃蛄航ㄔ炻飞系囊啡?,邵旭東也將自己的科研心得和理論實踐編著成《橋梁工程》一書。該教材淺顯易懂、靠近實踐、易教易學,一直與橋梁科技開展同步。自2004年1月第一版問世以來,廣受讀者歡迎,銷量一向穩居人民交通出版社同類書本首位,至今已推出五版。據不完全統計,《橋梁工程》已被包含浙江大學、東南大學、哈爾濱工業大學、華中科技大學、中南大學、大連理工大學、華南理工大學、北京工業大學等27所“雙一流”高校在內的至少98所大學選用,運用作用反響杰出。

                      在實踐教育中,邵旭東無論是在學習作業中,還是在生活中,都對學生非常關心。他會安排學生每月進行一次研討開展陳述,及時了解學生的研討動態,保證學生在規則時間內完結任務;他會定期安排一些課外活動,放松學生們的心態,加強師生溝通,并極力在生活中給予學生協助;他鼓舞和資助博士生到海外進行學術溝通、聯合培養,極大地拓寬了學生們的視野。在他看來,他是學生的老師,也是學生的“戰友”,他甘心竭盡全力協助學生走得更遠、更高。

                      現在,我國正由橋梁大國走向橋梁強國,這關乎祖國的百年復興之夢,也關乎這個職業的每一個人。其時代的重擔分攤到這些人的肩上時,他們每一個人都在為這個愿望奮力奔馳。而奔馳在人群中的邵旭東,一向那樣勇毅而篤行。

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