強風來了,大橋究竟會晃到什么程度?怎么提前知道?晃起來之后,又該怎么讓它停下來?這三個問題,曾經讓橋梁工程師和學者頭疼了幾十年。
東南大學王浩教授團隊的答案是:別再把這三個問題拆開看了。把它們捏在一起,讓風場感知、晃動預測、振動控制三個環節實時聯動,橋就能在臺風里穩住。這套邏輯,他們打磨了二十多年。
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這項名為“長大橋梁強/臺風效應感知、預測與協同控制關鍵技術及應用”的成果,剛剛拿下了國家科學技術進步獎二等獎。據新華日報·交匯點報道,這套完全自主的核心技術體系,已經部署在國內外100余座長大橋梁上,經歷了多次強臺風考驗。
為什么非得這么干?王浩團隊給出了一組數字:我國約70%以上的長大橋梁,本來就位于強風或臺風多發區域。全球氣候變化讓極端天氣越來越頻繁,抗風這件事不能再靠“扛過去”的老思路,得讓橋學會“主動應對”。
他們的做法,是把整件事拆成三個關鍵技術點逐個擊破,再拼成一個閉環系統。第一步,得先準確知道風到底有多大。團隊成員發明了一種振動自適應型風場感知裝置,能夠把橋梁自身晃動對風速測量的干擾過濾掉。這樣一來,傳感器不再把橋的抖動也當成風吹過來的信號,測量精度明顯提高。
有了精準的風場數據,第二步是快速算出橋會怎么晃。傳統方法算一次要耗費好幾個小時,真等算出來,臺風早就過境了。團隊構建了一套海量數據驅動的風振概率預測模型,直接把計算時間從“小時級”壓到了“秒級”。快,就意味著能在風來之前做出判斷,而不是事后復盤。
第三步才是真正動手解決問題。團隊發明了可調頻強消能風振控制系列裝置,大幅提升了消能能力。這套裝置不同于常規阻尼器,它能根據實時風場數據和預測結果,動態調整自身參數,做到“來多大的風,出多大的力”。
三個環節拼在一起,就成了“感知—預測—控制協同調控體系”。風場數據實時灌進來,模型秒級輸出橋的晃動預測,控制系統接到指令后立刻調節阻尼器參數。整個過程沒有人工干預,橋自己在和臺風過招。
這套技術的背后,是王浩教授長期在橋梁抗風防災、結構智慧監測等領域的積累。根據東南大學官網信息,他主持過蘇通大橋、南京長江三橋、五峰山大橋、大勝關大橋、馬鞍山長江公鐵大橋等重大工程的科研項目,還承擔了國家自然科學基金、青年973計劃課題等10余項國家級和省部級課題。二十多年的持續攻關,最終把實驗室里的模型變成了100多座大橋上的真實防護體系。
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