国家重点实验室:科学城这个实验室专为桥隧“健康”护航

发布时间: 2021-09-23

近年来

参与建设12项“世界第一”的桥隧工程

累计获得10项国家科技进步奖

这些荣誉,来自于

重庆交通大学

山区桥梁及隧道工程国家重点实验室

6月1日,高小新来到

重庆交通大学科学城校区

打探这个“深藏不露”的实验室

▲山区桥梁及隧道工程国家重点实验室。余春兰 摄

已建成投用

山区桥梁及隧道工程领域

国家重点实验室

我的前身始建于上世纪70年代,2020年3月由科技部、重庆市政府正式批准建设运行,是全国唯一一个山区桥梁及隧道工程领域的国家重点实验室。

关于我的工作,简单来说就是要守护我国桥隧工程的“健康”。

至于具体怎么守护法?你若了解了我的左膀右臂——堪称“四大金刚”的四个平台(系统),就基本就能了解我的工作状态了。

“四大金刚”

已建成投用

环境/荷载耦合加载试验平台

隧道及地下结构三维模型试验系统

正在建设中

特大跨拱桥建设维护综合试验平台

山区主动式控制风洞试验平台

01

环境/荷载耦合加载试验平台——

探秘影响桥梁寿命的“基因”

众所周知

一座桥梁经受风吹日晒

会腐蚀、退化、损伤

那修桥前如何来预判这桥的寿命?

桥运行多年后

又如何预判还剩有多久的寿命?

环境/荷载耦合加载试验平台

就致力于找准规律、机理

提升桥梁“寿命”

该平台通过调整

二氧化碳含量、温度、

湿度、酸碱度等参数

模拟各种复杂的山区环境

▲实验室里的“小实验室”做着研究。余春兰 摄

高小新了解到

该平台有5个大小不一的舱室

可组拼使用,也可单独使用

可灵活组装36至688立方米的环境空间

温度可以从零下70℃到零上100℃

“在这个试验平台里做一星期试验

相当于实际好几年的‘运行耗损’。”

桥梁实验室主任李世亚介绍

实验室可通过设置环境参数

人工模拟环境及荷载联合作用

探索他们的作用机理及

结构的剩余寿命

进而寻找工艺改进、加固方法

给予运营维护的指导意见

▲桥梁实验室主任李世亚查看数据。余春兰 摄

高小新在现场看到

有10号线轨道的支座

正在进行力学性能测试及疲劳试验

有投用多年的一小截拉索在这里“体检”

有严格比照实际桥梁的内部结构与材料

“克隆”出的微缩模型在“被损坏”

……

等待着实验人员“解答”秘密

▲朝天门大桥的钢桁架模型(上)。余春兰 摄

▲轨道支座在进行疲劳测试。余春兰 摄

应用案例

★实验室正以藏木雅鲁藏布江特大桥为原型,利用试验箱模拟高寒地区的环境和日照条件,开展大跨钢管混凝土拱桥受温度影响的试验研究,为同类钢管混凝土拱桥设计施工提供依据。

★以前检测桥梁是否有“隐形病”,大多只能通过打洞、开孔等方式进行诊断,费时、费力、费钱。实验室团队率先攻克了桥梁结构内部病害“无创”诊断的技术难题。运用新技术,重庆马桑溪长江大桥就在不中断交通的情况下顺利完成了检测。

02

隧道及地下结构三维模型试验系统

“地下工程”防灾减灾实验

与桥梁实验楼相邻的是隧道实验楼

相比桥梁试验大厅的地上壮观而言

隧道试验大厅却是“地下工程”蔚为壮观

隧道所处的地质和环境条件都很复杂

借助该试验系统

可以模拟复杂条件下隧道开挖的过程

分析隧道的受力情况

而且比例尺越大

越接近真实的情况

▲隧道及地下结构三维模型试验系统。余春兰 摄

隧道及地下结构

三维模型试验系统旁边

有一个隧道及地下工程通风

防灾综合实验平台

可以进行山区公路、铁路、水下、

城市地下立交隧道通风防灾试验

▲隧道及地下工程通风防灾综合实验平台。余春兰 摄

▲隧道及地下工程通风防灾综合实验平台。余春兰

应用案例

★港珠澳大桥离岸特长沉管隧道建设关键技术项目,在这里完成了很多防灾减灾试验。

03

特大跨拱桥建设维护综合试验平台——

用较少的费用建耐用的桥

你知道么?

拱桥的建设费用

远低于斜拉桥、悬索桥

同时,它的刚度大(变形小)

基本免维护、且寿命长

但超大跨径的拱桥修建难度大

如果跨径能“涨”长

那意义十分重大

目前

该试验平台

正以世界最大跨径的拱桥——

主跨600米的广西天峨龙滩特大桥为原型

建造1∶10的缩尺模型

建好后

将是世界上最大规模的拱桥模型

试验平台可以对桥梁从建造、

运营到维护全过程进行“状态监测”

为特大跨拱桥往更大跨度的发展

提供理论和技术支撑

04

山区主动式控制风洞试验平台

专门跟风儿“对着干”

不知道大家对

“广东虎门大桥异常抖动”

的新闻还有印象没

最后的结论就是“风的影响”

不同于温度、湿度的“慢影响”

达到一定程度的风

对桥而言

轻则晃荡

重则瞬间摧毁

这个

山区主动式控制风洞试验平台

就专门跟风儿“对着干”

▲我国地形复杂,山区时常会搭建桥梁。

这里将通过风洞实验系统

精准模拟山区峡谷风场的

高端流、非平稳、峡管效应

而对峡谷风进行研究

有助于让山区桥梁工程

具有更强的抗风能力