為中國橋梁走向世界賦能添翼

劉佳

懸索橋和斜拉橋統(tǒng)稱為纜索承重橋梁，是跨越能力最強(qiáng)的兩種橋型，因而往往成為跨越江海、峽谷等自然天塹的首選橋型和打通現(xiàn)代陸地交通“梗阻”的利器。大跨度纜索承重橋梁因其科技含量高、建造難度大，常常被業(yè)內(nèi)作為衡量橋梁工程技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)尺。

改革開放以來，我國大跨度纜索承重橋梁建造技術(shù)從一開始學(xué)習(xí)國外，追趕先進(jìn)，直至今日穩(wěn)居世界第一方陣，已成為讓世界驚羨的一張“中國名片”。據(jù)統(tǒng)計，目前世界上已建成的千米以上跨度懸索橋共39座，我國擁有19座;在建的千米以上跨度懸索橋共16座，我國擁有13座。世界上已建成的500米以上跨度斜拉橋共55座，我國擁有36座;在建的500米以上跨度斜拉橋共47座，我國擁有38座。

然而，大跨度纜索承重橋梁具有結(jié)構(gòu)輕柔、阻尼小等特點(diǎn)，極易發(fā)生各種類型的風(fēng)致振動，從而嚴(yán)重危害橋梁的結(jié)構(gòu)安全、運(yùn)行品質(zhì)和耐久性。為了解決大跨度纜索承重橋梁的抗風(fēng)難題，搬掉這只制約大跨度纜索承重橋梁發(fā)展的攔路虎，20多年來，廖海黎帶領(lǐng)西南交通大學(xué)橋梁風(fēng)工程團(tuán)隊克服了重重困難，在大跨度纜索承重橋梁抗風(fēng)試驗(yàn)技術(shù)、計算理論及工程應(yīng)用等方面取得了國內(nèi)外矚目的成績，為我國大跨度纜索承重橋梁趕超世界先進(jìn)水平做出了突出貢獻(xiàn)。2019年年初，在2018年度國家科技獎勵大會上，廖海黎教授領(lǐng)銜的項目“大跨度纜索承重橋梁抗風(fēng)關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”榮獲國家科技進(jìn)步獎二等獎。

據(jù)聯(lián)合國相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國是世界上受風(fēng)災(zāi)影響最為嚴(yán)重的三個國家之一，如何抵抗風(fēng)害成為我國大跨度纜索承重橋梁建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。1940年塔科馬大橋被微風(fēng)摧毀之后誕生的橋梁風(fēng)工程學(xué)，是研究和解決橋梁抗風(fēng)問題的交叉學(xué)科，它涉及橋梁工程學(xué)、空氣動力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、流固耦合力學(xué)、風(fēng)氣象學(xué)和風(fēng)洞試驗(yàn)等多個學(xué)科門類。我國大跨度纜索承重橋梁發(fā)展初期，不僅面臨著缺乏大型邊界層風(fēng)洞的窘境，在橋梁抗風(fēng)試驗(yàn)技術(shù)、計算理論方法及風(fēng)振控制技術(shù)等方面，也與國外先進(jìn)水平差距巨大，從而嚴(yán)重制約了我國大跨度纜索承重橋梁的發(fā)展。

面對嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，廖海黎帶領(lǐng)團(tuán)隊在大型風(fēng)洞試驗(yàn)平臺及試驗(yàn)技術(shù)、大跨度橋梁風(fēng)振計算理論及氣動控制技術(shù)等方面攻堅克難，取得了一系列創(chuàng)新性成果和突破。自主研制了世界最大、性能先進(jìn)的邊界層風(fēng)洞，為大跨度纜索承重橋梁抗風(fēng)研究與抗風(fēng)設(shè)計提供了關(guān)鍵技術(shù)裝備，大大提升了我國的橋梁抗風(fēng)試驗(yàn)?zāi)芰?建立了高精度橋梁氣動力模型和風(fēng)振分析方法，顯著降低了大跨纜索承重橋梁風(fēng)振計算誤差，發(fā)展和完善了橋梁抗風(fēng)計算理論;建立了大跨纜索承重橋梁主梁氣動外形設(shè)計準(zhǔn)則，提出了系統(tǒng)性的橋梁風(fēng)振氣動控制技術(shù)，顯著促進(jìn)了大跨纜索承重橋梁風(fēng)振控制技術(shù)的進(jìn)步。這些研究成果直接應(yīng)用于港珠澳大橋抗風(fēng)設(shè)計，還在國內(nèi)76座、國外8座大跨度纜索承重橋梁建設(shè)中得到直接應(yīng)用，其中包括世界十大懸索橋中的5座、世界十大斜拉橋中的4座。

廖海黎數(shù)十年來一直致力于橋梁風(fēng)工程研究，先后主持完成了多項國家自然科學(xué)基金、原國家“973”計劃、科技支撐計劃等項目，同時還帶領(lǐng)團(tuán)隊完成了100余座國內(nèi)外重大橋梁工程的抗風(fēng)科研項目，獲得20余項省部級科技獎勵。作為團(tuán)隊帶頭人，廖海黎教授始終將滿足國家重大需求、加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究和提升國際競爭力作為實(shí)驗(yàn)室和團(tuán)隊建設(shè)的宗旨。2012年9月，風(fēng)工程試驗(yàn)研究中心通過國際競標(biāo)贏得了美國Gerald Desmond大橋的抗風(fēng)科研項目，這是我國科研機(jī)構(gòu)首次在發(fā)達(dá)國家獲得的大跨度纜索承重橋梁抗風(fēng)科研項目。2018年3月，研究中心又在國際競標(biāo)中擊敗了多家實(shí)力強(qiáng)勁的國外對手，獲得了世界最大跨度橋梁——土耳其1915恰納卡萊大橋的結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能研究項目，這標(biāo)志著我國橋梁抗風(fēng)試驗(yàn)研究能力已達(dá)到國際一流水平。

“我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)任重道遠(yuǎn)，川藏鐵路等西部交通干線、瓊州海峽通道等跨海工程，都離不開大跨度纜索承重橋梁;世界上還有不少超級橋梁工程需要我們克服抗風(fēng)科技難題?！绷魏＠杞淌谡f，“成績屬于過去，我們團(tuán)隊將不懈努力，不斷創(chuàng)造新的佳績，為國家交通建設(shè)和中國橋梁科技走向世界賦能添翼”。