为桥梁建养提供技术支持

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为桥梁建养提供技术支持

----------访西安公路研究院高级工程师石雄伟

新闻作者：本报记者李华

3年前，记者采访过一位桥梁专家，记得他提到我国桥梁发展现状时曾说，桥梁建设中的主体制造、施工装备、设计软件、后期检测等方面的发展相对滞后，都会直接影响桥梁的耐久性，也成为制约我国桥梁建设的发展瓶颈。今秋，当记者再次走近桥梁工作者，与西安公路研究院高级工程师石雄伟聊起桥梁时，记者发现，38岁的石雄伟和他的年轻团队正是一直致力于包括主体制造、设计软件、后期检测等“瓶颈”的科研攻关，并硕果累累――拥有10项专利的4个科研成果，其中一个已达到国际领先水平，其他3个也都跻身国际先进水平的行列。
石雄伟介绍说，在这4项科研成果中，公路钢桥正交异性钢桥面板技术是唯一一个达到国际领先水平的成果。由于钢结构桥梁具有可再生利用的优势，在其生命周期内对环境污染小，符合21世纪绿色、环保和可持续发展的理念，正交异性钢桥面板由于其具有自重轻、极限承载力大、适用范围广、造型美观等特点，已成为世界上大、中跨度钢桥常用的桥面结构形式。其中钢桥正交异性钢桥面的抗疲劳设计、稳定设计、制造工艺与质量控制技术是需要重点解决的工程关键技术。我国对钢桥正交异性钢桥面板的研究才刚刚起步，对其疲劳、稳定性能与制造技术研究不够充分，得出的结论缺乏可靠性。修建西铜二通道时，该高速公路采用了2万余吨钢箱梁，桥面板均采用正交异性钢桥面板，但当时我国有关规范还没有关于正交异性钢桥面板设计与制造的条款，进行公路正交异性钢桥面板设计与制造时尚缺乏依据。在这样的背景之下，石雄伟和他的团队开始对西铜二通道正交异性钢桥面板的设计、制造与安装的关键技术进行攻关。
“那时候是夏天，天气特别热，我们天天守在西铜二通道的建设工地上，就为了做实验。由于白天温度太高钢箱梁都晒得发烫，我们只能等，等到后半夜钢箱梁都凉下来了、符合实验条件了才开始着手实验。日复一日的实验，就是为了获取大量的数据，最后再对这超大量的数据进行处理分析，从而总结出钢桥面板的规律。”石雄伟说。当时，他们在吕小寨F匝道桥、聂冯主线桥、渭河主桥3座钢箱梁桥首次开展了钢桥面组合层和铺装层对正交异性钢桥面板疲劳性能应力影响程度的实桥测试，揭示了正交异性钢桥面板疲劳损伤机理，指导和完善了西铜高速公路钢桥正交异性钢桥面板的设计与施工。基于此项研究，他们首次提出了适用于我国公路钢桥正交异性钢桥面板典型细节的疲劳强度建议值，并根据课题研究成果，编制了陕西省地方技术标准《公路钢桥正交异性钢桥面板设计施工技术规范》。
“所谓的‘国际领先’‘国际先进’这样的措辞和成果鉴定最终是由谁给出的？”记者问。“像这样的成果鉴定，都是由省外和省内的桥梁专家组成的专家组经过严格评审得出的。”石雄伟回答。鉴定是权威的，他们的这一个“国际领先”也必然是响当当的。
有建也有养，为已建成桥梁的维护保养进行技术支持也同样重要，更何况我省高速公路和国省干线的现状是新建项目越来越少，而需要养护、维修的里程越来越多，桥梁亦然。就如同在设计施工中越来越重视绿色、环保、美观等理念一样，在养护技术的探索道路上，石雄伟他们也一直在不懈地追求经济、高效、合理的最佳结合点。“现在，需要加固的桥梁越来越多，传统的方法已经无法满足如今桥梁加固的各方面需求，本着更经济、更高效、更合理的原则我们寻找更好的加固材料和加固方法，于是我们就开始研究钢板－混凝土组合加固技术。”石雄伟说。这项技术通过合理地运用钢板与混凝土两种材料，结合界面连接件的合理构造布置，形成一种可显著提高桥梁承载力与结构刚度的新型实用加固技术。“很多高速公路桥梁因为当地村民在桥下私自堆放的秸秆着火、因为油罐车侧翻失火，我们的这项技术已经多次运用到对这些因为火灾伤害而需要加固的桥梁。比如老西铜路的耀州高架桥在遭遇意外火灾之后，桥梁承载力下降，2010年前后用钢板-混凝土组合加固之后，至今使用效果良好。”同时，此项技术也成功指导完成了商漫柿子泡大桥火灾后抢修加固工程和西安绕城高速公路方家村互通式立交主线桥、香王互通式立交主线桥、汉哟笄拧108国道胥水河特大桥、良田中桥、安河中桥等危病桥梁技术等级改造工程。这项成果总体达到国际先进水平，荣获陕西省科学技术二等奖、陕西省第二届职工科技节优秀科技创新成果发明创造金奖、陕西省第十二届自然科学优秀学术论文三等奖等3项大奖，并获得实用新型专利共计9项，编制陕西省《钢板-混凝土组合加固混凝土桥梁设计与施工技术规程》地方标准一部。
桥梁的健康监测是他们的又一项科研成果。近年来，预应力混凝土连续刚构（梁）桥在西部地区尤其在我省黄土沟壑地区得到广泛应用，然而由于环境、气候等自然因素的长期作用、交通量的日益增加和重车、超重车数量的不断增多，目前在役的很多预应力混凝土连续刚构（梁）桥相继出现了不同程度的病害，严重影响了桥梁运营安全及耐久性的，加之各地桥梁垮塌事件时有发生，造成人员伤亡和恶劣的社会影响，综合监测及评估手段滞后于桥梁建设的状况亟待解决。在宝汉高速五里坡特大桥开工建设之初，石雄伟他们就介入施工，开发连续刚构桥健康监测软件，取得计算机软件著作权，并成功运用于依托五里坡特大桥的健康监测。他们在施工现场埋制国外先进的传感器，监控人员可以实时监控到桥梁的挠度应力变化，识别可能发生的损伤，从而在施工中规避病害，节约后期维护费用；而数据分析人员，也可以从后台提取桥梁的各种实时数据，完成数据的采集分析处理。五里坡特大桥通车运营至今，目前结构状态综合评分为97.82，状态良好。
此外，他们所做的中小跨径梁桥荷载试验关键技术研究获准授权发明专利1项、获准授权软件著作权1项，编制陕西省地方标准《公路桥梁（梁式桥）荷载试验技术规程》一部。十堰至天水高速公路陕西境、青岛至兰州高速公路陕西境、渭南至蒲城高速公路、延安至志丹至吴起高速公路、西安至商州高速公路、安康至岚皋二级公路等多条高速公路和国省干线的桥梁荷载试验都在此项技术成果的指导下完成，荷载试验数据规律性良好，结果可靠，充分反映桥梁真实技术状况，为桥梁承载能力评定提供了强有力的技术支持。