依托国家级实验室开展技术大融合，中铁大桥局赋能智能建造领跑行业

7月14日，由“建桥国家队”中铁大桥局承建的世界最大跨度四个主缆悬索桥——湖北燕矶长江大桥北主塔封顶。

燕矶长江大桥

膨胀剂等新材料的运用，提高了混凝土的抗裂性；用BIM加物联网技术，对桥梁支撑系统实施监测，提供数据分析和预警；大体积混凝土智能温控系统有效提升了桥梁工程混凝土品质……一系列创新技术的运用，有力助推了这座连接鄂州和黄冈的跨江大桥高质量建设。

中铁大桥局桥梁智能与绿色建造全国重点实验室

这是中铁大桥局桥梁智能与绿色建造全国重点实验室（下称国重实验室）研发的众多科技成果，在桥梁建设中成功运用的缩影。

近年来，以国重实验室为依托，中铁大桥局立足全产业链优势，大力加强行业科技创新，着力构建战略性新兴产业体系，加快形成桥梁建设领域的新质生产力，继续引领桥梁建设发展方向。

技术融合

像用水用电般实现智能建造

6月9日，世界最大跨度斜拉桥——常泰长江大桥主航道桥合龙。

在该大桥施工中，根据方案需在水下布置钢结构的巨型沉井基础。中铁大桥局项目团队用自主研发的智能建造成套技术与数字孪生平台，在沉井上安装了300多个传感器，通过传感器自动测量数据的监控系统，配合北斗卫星系统监测沉井位置，还安装了倾角仪和液位连通管监测沉井姿态变化。

最终，总重超过22万吨的沉井成功下放，成为该大桥名副其实的“定海神针”。

除了常泰长江大桥外，中铁大桥局运用智能建造成套技术与数字孪生平台，还在深中通道、甬舟铁路西堠门公铁两用大桥、黄茅海跨海通道等30余项重大工程中成功应用。

施工管理BIM平台

“智能建造成套技术与数字孪生平台，是大桥局将BIM、物联网、云计算等技术与桥梁施工主战场整合而成。”国重实验室第二研究所副所长赵训刚说。

他表示，以BIM技术为例，它是桥梁工程从设计到施工，再到运营全生命周期信息化的数字载体，不只是用于展示的三维几何模型，还融合了力学模型等物理模型，实现了桥梁模型从二维向三维的转变，为桥梁设计和建造提供智能科学的技术和手段。

物联网则是另一飞跃。赵训刚解释，物联网是获取桥梁工程实际物理信息的网络，如同“神经元”遍布桥梁智能建造的各个环节，实现对桥梁施工中“人、机、料、法、环、安”的全要素掌控。以工人佩戴安全帽为例，内置定位芯片，可以随时掌握人员动态，取代过去“手记笔抄”的信息获取方式。

“物联网获取多是原始数据，还需要‘云计算’来分析处理数据。”赵训刚介绍，中铁大桥局的“大桥云”平台很好地解决了这一问题，通过虚拟化、自动化等关键技术手段，搭建统一云管理平台，各项目如果有计算需要，就像用水用电一样，可以便捷获取计算资源，随后“大桥云”再对存储和计算资源动态调度，从海量数据中挖掘规律、发现问题。

超高性能混凝土

破解钢桥面铺装难题

跨江跨海大桥等超大型桥梁建设，混凝土性能显得尤为重要。

超高性能混凝土（英文简称UHPC）特点是高强度、低密度、出色的耐久性，有卓越的承载能力和抗震性能，因而被广泛应用于悬索桥、斜拉桥等桥梁结构中。

UHPC建造基地

2001年，中铁大桥局UHPC技术团队开始进行高性能混凝土试验研究，通过大量试验相继开发出了自流密实混凝土、水下絮凝混凝土等多种配制新技术，为桥梁结构领域的创新发展启明引航。

2014年起，UHPC技术团队致力于系列材料和桥梁轻型高性能结构的技术研发和成果转化工作，成功研发了低收缩、免蒸养UHPC材料，并将其引入桥面铺装施工中，有效解决了正交异性钢桥面板“钢结构疲劳开裂”和“铺装层损坏”等两大行业难题。

据统计，这一技术成果已成功应用于武汉军山长江大桥、沪苏通长江大桥、宜昌长江公路大桥等近20座大跨度公路、铁路桥梁。

随着桥面铺装产业的逐渐成熟，装配式UHPC桥梁结构研究也迎来新的发展。从2018年到2022年，UHPC技术团队在高立强博士带领下，研发出了预制UHPC梁板结构、钢—预制UHPC组合梁等多类轻型桥梁结构，大幅降低结构自重、减少下部结构的工程量，还能降低主梁用钢量。

同时，技术团队运用UHPC粘结性能简化传统桥梁连接部位构造，研发了新型UHPC湿接缝、连续梁负弯矩区UHPC应用等技术，实现了桥梁全预制装配化施工，大大降低了桥梁建造成本，已成功应用在朵花特大桥、西村港跨海大桥等工程。

技术团队还研发了轻质超高性能混凝土（LUHPC），与同强度的UHPC相比，容重降低15%-20%，收缩应变大幅降低，是UHPC新材料功能化设计的重要延伸，可为新建桥梁结构轻量化设计和既有桥梁结构维修加固提供全新选择。

截至目前，中铁大桥局UHPC技术团队已形成了UHPC相关专利38项、论文56篇、标准2项、工法10余项、获省部级奖4项。

智能监测

避免桥梁“带病上岗”

从万里长江第一桥——武汉长江大桥开始，跨江跨湖大桥越来越多，服役年限逐渐增长。如何保障其安全平稳运行，避免“带病上岗”？

桥梁健康监测系统

中铁大桥局桥科院自主研发的桥梁健康监测系统应运而生。其主要分为两个部分：建桥初期，在桥梁各主要构件关键部位，布置风力、温湿度、空间变位等集成化传感器，24小时实时掌握车辆荷载、病害缺陷等安全运营指标；再将桥梁“体检报告”无线传输到后台的桥梁集群智慧管理系统，对数据处理与分析，为桥体养护提供全周期服务。

2020年，该系统监测到武汉鹦鹉洲长江大桥出现异常振动。多名司机反映，经过该桥面时感觉桥体如波浪般晃动。

桥梁健康监测系统分析相关数据判断，桥梁异常振动系特定风况引起，振幅在设计允许范围内，桥梁结构运行正常，可以安全通行，将社会影响降到最低。

“桥梁健康监测系统具有事前及时发现、事中全过程记录、事后为科学处理提供数据支撑等三大作用。”中铁大桥局桥科院健康监测中心主任叶仲韬说，作为国内最早建设的集群化桥梁监测管养平台，该系统已成功应用于1000多座桥梁。

拉索检测机器人

“当前，桥梁健康监测系统正向轻量化发展。”叶仲韬解释，轻量化监测简单说是抓住重点，聚焦风险点。以智能视频为代表的基于图像的视觉技术，是轻量化监测的核心技术，在传统视频监控基础增加了AI算法，能自动识别火灾、积水、结冰等突发异常事件，还可以发现结构变形、动态振动等桥梁结构隐患。

作为全天候自动化监测的“桥梁医生”，桥梁健康监测系统多次迭代优化，在天空，利用无人机、北斗卫星等动态监测；在水下，使用水下机器人、声呐无人船等定期巡检，实现了空天、陆地、水下多位一体全覆盖的智慧桥梁健康状态监测系统，成为集群桥梁智慧运维技术行业标杆。

此外，中铁大桥局还研发了许多其他“尖板眼”，作为国内首批开展复杂结构模型试验的企业，拥有以世界先进的MTS多点多维度结构试验加载系统和国内大吨位反力墙和强力台座等为代表的整套试验研究设备，开展了多项复杂和新型结构的模型试验项目；研发应用拉索阻尼器、液体黏滞阻尼器、调谐式阻尼器三大类阻尼减振产品，实现了高端减振产品的进口替代，成为国内最大的大跨度桥梁阻尼器供应商……

未来，中铁大桥局桥将继续锚定“奋力打造世界一流建桥国家队”的愿景目标，自觉履行“高水平科技自立自强”的使命担当，因地制宜发展新质生产力，为推动我国从桥梁建造大国向桥梁建造强国转变贡献更多力量。

（图片由通讯员提供）

（来源：极目新闻）