你見過(guò)塑料做的橋嗎？在普通人印象中，塑料似乎總和“脆弱”“不耐用”聯(lián)系在一起，但在與第十三屆湖南省青年科技獎(jiǎng)表彰對(duì)象、中南大學(xué)教授、軌道交通工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任魏曉軍的對(duì)話里，這一認(rèn)知被徹底顛覆了。輕質(zhì)、高強(qiáng)、高耐久性的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（又稱“玻璃鋼”）橋梁不僅從實(shí)驗(yàn)室走向工程實(shí)踐，魏曉軍及其團(tuán)隊(duì)更讓一系列原創(chuàng)技術(shù)被寫入歐洲、英國(guó)及中國(guó)的行業(yè)規(guī)范，為全球橋梁設(shè)計(jì)的安全系數(shù)提供了關(guān)鍵的“中國(guó)參數(shù)”。

△第十三屆湖南省青年科技獎(jiǎng)表彰對(duì)象、中南大學(xué)教授、軌道交通工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任魏曉軍

顛覆認(rèn)知：為“塑料橋”的國(guó)際規(guī)范寫下“中國(guó)參數(shù)”

近日，在軌道交通工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，魏曉軍向記者生動(dòng)地解釋了他的工作：“大家可能覺得塑料橋不安全、很脆弱，其實(shí)這是個(gè)誤區(qū)。這類橋非常輕，耐久性好，建造相對(duì)簡(jiǎn)單，甚至能實(shí)現(xiàn)用直升機(jī)直接把橋吊到現(xiàn)場(chǎng)，完成它的建造過(guò)程。除此之外，還能省去大量后期維護(hù)費(fèi)用?！彼掍h一轉(zhuǎn)，指出其核心挑戰(zhàn)：“也正因?yàn)樗p，在大風(fēng)或車輛經(jīng)過(guò)時(shí)，容易產(chǎn)生較大幅度振動(dòng)，影響安全與舒適?！?/p>

△魏曉軍與團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行橋梁振動(dòng)控制試驗(yàn)

這正是魏曉軍科研攻堅(jiān)的起點(diǎn)。他的第一個(gè)重要成果，便是攻克了此類柔性橋梁系統(tǒng)識(shí)別精度低的難題，并建立了全球首個(gè)全玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料橋梁數(shù)據(jù)庫(kù)。“過(guò)去，這類新型橋梁沒有可參考的動(dòng)力特性數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)存在空白。”魏曉軍介紹，他和團(tuán)隊(duì)奔赴英國(guó)、荷蘭、意大利等國(guó)的十余座實(shí)橋，進(jìn)行大量艱苦的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，獲取了寶貴的一手?jǐn)?shù)據(jù)。最終，其提出的動(dòng)力設(shè)計(jì)方法被正式納入歐洲規(guī)范CEN/TS 19101:2022，成為國(guó)際復(fù)合材料橋梁動(dòng)力設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。“有了這個(gè)參數(shù)之后，橋梁搖晃的問(wèn)題就得到了有效的解決。”

護(hù)航安全：從高空險(xiǎn)活到“地面掃描”的監(jiān)測(cè)革新

如果說(shuō)第一項(xiàng)成果是為新型橋梁“確立標(biāo)準(zhǔn)”，那么他的第二項(xiàng)成果，則聚焦于如何更安全、高效地“建造”與“監(jiān)測(cè)”橋梁。魏曉軍將目光投向了橋梁施工過(guò)程中的安全監(jiān)控痛點(diǎn)。“傳統(tǒng)的橋梁施工監(jiān)控，特別是對(duì)于大跨度拱橋和纜索橋梁，常常需要技術(shù)人員冒險(xiǎn)進(jìn)行高空作業(yè)，安裝傳感器。這不僅危險(xiǎn)，而且工期長(zhǎng)、成本高?！睘榇?，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)了基于三維激光掃描的非接觸式監(jiān)測(cè)技術(shù)?！昂?jiǎn)單說(shuō)，就是不用爬到橋上去裝設(shè)備，通過(guò)遠(yuǎn)程掃描就能快速、精確地獲取橋梁結(jié)構(gòu)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，比如拱橋拱肋的線形?！边@項(xiàng)技術(shù)成功應(yīng)用于合新高鐵一座跨度達(dá)148米的系桿拱橋建設(shè)中，將傳統(tǒng)需要高空危險(xiǎn)作業(yè)的監(jiān)測(cè)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛孢h(yuǎn)程操作，顯著提升了安全性，并將施工工期縮短近1個(gè)月，節(jié)約直接經(jīng)濟(jì)成本超過(guò)50萬(wàn)元。魏曉軍團(tuán)隊(duì)研發(fā)的預(yù)警技術(shù)，能夠?yàn)闃蛄涸诮ㄔ炫c運(yùn)營(yíng)期提供災(zāi)害防控的新途徑，目前，該技術(shù)已應(yīng)用于我國(guó)川藏鐵路、合武高鐵等10余座國(guó)家重大工程的橋梁安全保障中。

△魏曉軍（右一）與團(tuán)隊(duì)成員測(cè)試多項(xiàng)式剛度非線性阻尼器

以“智”應(yīng)“振”：讓橋梁在風(fēng)浪中“自我調(diào)節(jié)”

橋梁建造完成之后，如何預(yù)防和應(yīng)對(duì)橋梁運(yùn)營(yíng)中可能出現(xiàn)的突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)？魏曉軍的第三項(xiàng)成果給出了答案——自適應(yīng)振動(dòng)控制裝置。他以近年來(lái)公眾關(guān)注的虎門大橋、武漢鸚鵡洲大橋等發(fā)生的“渦振”現(xiàn)象為例解釋：“這類似于一種共振，導(dǎo)致橋梁劇烈搖晃，從交通上來(lái)說(shuō)，這可能導(dǎo)致交通中斷，從社會(huì)角度來(lái)說(shuō)，則會(huì)引發(fā)公眾擔(dān)憂?！?/p>

面對(duì)已經(jīng)發(fā)生的振動(dòng)，如何高效控制？魏曉軍展示了團(tuán)隊(duì)的第三項(xiàng)“法寶”——自適應(yīng)振動(dòng)控制裝置?！皞鹘y(tǒng)的減振裝置，一種通常只針對(duì)一種振動(dòng)模式，橋上往往要安裝很多，成本高、安裝不便?！彼闷鹨粋€(gè)模型比劃道，“而我們研發(fā)的裝置是‘自適應(yīng)’的，它能利用橋梁自身的振動(dòng)能量，隨著橋梁振動(dòng)模式的變化自動(dòng)調(diào)整性能，用少量裝置就能應(yīng)對(duì)多種潛在風(fēng)險(xiǎn)?！边@項(xiàng)技術(shù)已在西部山區(qū)某千米級(jí)懸索橋上成功示范應(yīng)用，有效抑制了風(fēng)致振動(dòng)。

△魏曉軍團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多項(xiàng)式剛度非線性阻尼器

尾聲：從重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室到偏遠(yuǎn)山河之間

科研的最終落點(diǎn)，始終是腳下的土地與遠(yuǎn)方的山河。魏曉軍的六項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利，已在川藏鐵路、合武、合新高鐵等十余項(xiàng)國(guó)家重大工程中扎根生長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化為切實(shí)的安全保障與經(jīng)濟(jì)效益。從英國(guó)留學(xué)歸國(guó)，魏曉軍選擇將研究方向與國(guó)家需求緊密結(jié)合，他在實(shí)驗(yàn)室與工地之間找到了自己的坐標(biāo)系——將國(guó)際前沿的學(xué)術(shù)積累，精準(zhǔn)對(duì)接到國(guó)內(nèi)特大型橋梁建設(shè)的迫切需求。

如今，他的目光已投向更險(xiǎn)峻的遠(yuǎn)方。高原峽谷的強(qiáng)風(fēng)、沿海地區(qū)的臺(tái)風(fēng)與復(fù)雜浪流，這些極端環(huán)境正成為我國(guó)“交通強(qiáng)國(guó)”戰(zhàn)略推進(jìn)中必須攻克的前沿陣地?！拔磥?lái)五年，我們要讓預(yù)警更智能，讓控制更自適應(yīng)?！蔽簳攒娬f(shuō)。在他構(gòu)想的藍(lán)圖中，橋梁將不僅能抵御已知風(fēng)險(xiǎn)，更能智慧地應(yīng)對(duì)未知挑戰(zhàn)。

△魏曉軍辦公室里擺滿了各式榮譽(yù)證書

這條從實(shí)驗(yàn)室通向山河的科研之路，魏曉軍也希望有更多年輕人同行?！白鲅芯恳覝?zhǔn)需求’，”他對(duì)青年科研工作者說(shuō)，“但也要有‘獨(dú)樹一幟’的勇氣?！痹谒壑校嬲膭?chuàng)新往往誕生于對(duì)行業(yè)痛點(diǎn)的深刻理解與長(zhǎng)期堅(jiān)守的交叉點(diǎn)上——哪怕這意味著要坐一段“冷板凳”。

從將中國(guó)參數(shù)寫入國(guó)際規(guī)范到革新施工監(jiān)測(cè)方式，再到研發(fā)自適應(yīng)減振裝置——魏曉軍的每一步，都讓更安全、更智慧、更適應(yīng)未來(lái)需求的橋梁，從論文里的公式與圖表，一步步走向跨越山河的現(xiàn)實(shí)。

瀟湘晨報(bào)記者吳雨晴

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