【视角】走近这里，解读桥梁安全耐久的“密码”

工程研究中心总建筑面积近 10000平方米 ，结构实验室有两个结构试验大厅， 其中最大的试验厅长100米、宽30米，可实现长度60米桥梁足尺构件室内试验测试。

这样的基地规模，得益于交通运输部和部公路院的长期投入。

近年来，交通运输部科技司加强和规范交通运输行业协同创新平台的建设与管理，通过协同创新，促进交通运输行业创新平台规范化、科学化、高水平发展。

“近10年来，部公路院瞄准行业需求和‘痛点’问题，围绕在旧桥领域的桥梁服役安全、工程延寿、性能提升与加固改造等，持续加大资金、人员、项目等投入，形成了产学研用完整的创新链条，目前工程研究中心已经初具规模。” 工程研究中心副主任、部公路院桥隧中心主任程寿山告诉记者，随着我国已建的大规模交通基础设施进入养护时代，工程研究中心为我国公路桥梁建设和养护的可持续发展提供技术支撑。

采访当天，结构试验厅内一段足尺桥梁的构件吸引了记者的注意。据工程研究中心樊平博士介绍，这是浙江某一正在施工桥梁的构件，该桥梁应用了一种高强高性能新材料，为了验证这一材料的性能，构件被搬到工程研究中心的试验厅，进行大型结构足尺破坏试验。

走近观察，这段桥梁构件浑身贴满纸基长条薄片，正在进行加载试验。原来，粘贴在桥梁上的纸基长条薄片是应变传感器，加载或卸载后这些传感器可以记录桥梁的微小变形，通过它们可以掌握桥梁结构力学性能变化规律，从而得到对由该材料组成的桥梁的安全性、使用性能的评价。

当然，这段桥梁构件要投用， 不仅仅要经过“压力测试”，还要被放进旁边的环境试验箱，进行抗腐蚀性能试验。

“桥梁在服役过程中，会经历盐雾、酸雨、冻融等风霜雨雪考验，我们建立的桥梁环境试验箱，可以模拟桥梁在这些腐蚀环境作用考验下的性能。” 说着，樊平领着记者走进桥梁环境试验箱内。他指着试验箱内顶部的上百个喷头说，这些喷头会释放酸雨、二氧化碳等腐蚀物质，从而帮助研究特定环境下桥梁性能的变化。

像这样的“大家伙”，结构试验厅里还有很多。 如，国内加载能力最大的SERVOTEST伺服加载系统、7000吨多功能压剪试验系统、2000吨立柱试验系统、2m×2m多功能地震台等一大批“重量级”仪器设备，具备开展大型结构拟动力试验、大型结构足尺破坏试验、结构抗震试验、结构疲劳试验等研究能力。

远看这些大型仪器设备就是一个个冷冰冰的机器，近看却有各自的奥秘。

“350吨阻尼器试验系统在国内是首屈一指的。” 试验厅内，樊博士自豪地介绍。这套阻尼器试验系统由单通道电液伺服加载控制系统、动载电液伺服作动器、管路系统、大流量蓄能器组、自反力框架组成，可实现黏滞阻尼器最大阻尼力、极限位移、阻尼系数、地震作用性能等试验检测。

随着我国交通量的不断增加，桥梁承受反复车载作用的疲劳问题也愈显突出。那么什么是疲劳破坏？樊博士进一步解释，一根钢筋，如果要将其折断损坏可以有两种方法， 一是使用很大的力将其折断，二是用较小且循环往复多次的力将其折断，后者就是所谓的疲劳破坏。桥梁的疲劳破坏亦是如此。

在结构试验厅，200T疲劳试验机就是开展此方面研究的重要工具。 通过力学加载，科研工作者可以记录加载次数及相应的物理力学现象， 通过疲劳试验可以对桥梁结构构件疲劳性能进行验证和评估 ，为实现桥梁运行安全、可靠、经济和耐久的目标提供支撑。

桥梁的性能退化、耐久性降低，将会对桥梁的安全畅通和高效运行产生重要影响。樊博士介绍， 桥梁管养的痛点和难点之一是桥梁的隐蔽病害 。 比如，内部钢筋锈蚀、拉吊索腐蚀断丝、钢筋、钢结构疲劳损伤等，出现在桥梁内部，不易被察觉和诊断，容易造成突发性破坏。

目前，工程研究中心攻克了桥梁无损检测、评估鉴定的系列关键核心技术，自主研制了一批桥梁无损检测装置和技术，部分已在行业内推广应用。 通过技术和装置，就像医生给病人照CT一样，不用“开膛破肚”， 就可以通过检测桥梁内部磁场是否变化，精准发现桥梁是否有内在病害，病害在哪里。 这一成果解决了桥梁有效预应力等隐蔽工程检测的难题，推动我国公路桥梁隐蔽工程无损检测技术的跨越发展。

目前，工程研究中心面向我国服役桥梁的安全可靠性及性能提升问题，开展了混凝土梁桥收缩徐变长期观测研究、中小跨径桥梁性能提升技术研究、拉吊索内部损伤检测技术研究、服役桩基础完整性检测与承载能力评定技术研究等，成果应用于黄石长江大桥，虎门大桥辅航道桥以及广深高速公路改扩建工程。

同时，工程研究中心依托泰州大桥建设，开展了多塔连跨悬索结构的关键技术研究，研究成果推动了我国大跨悬索结构的技术进步。

提高桥梁材料本身的耐久性是保证桥梁结构具有较强耐久性与安全性能的前提与基础。为了保证桥梁的绝对安全，科研人员需要充分了解材料性能，并积极研发新材料。

长长的走廊，数十个房间，每间房里都有着各自的“擅长”

材料实验室主要有两层，由原材料性能分析系统、材料制备系统、材料工作性测试系统、材料力学性能测试系统和材料微观结构分析系统等组成，可用于水泥基材料、高分子材料和金属材料研究。

记者首先来到了材料力学性能实验室。在这里，各种类型的桥梁材料接受受拉、受弯、受压、受剪等试验。以受压为例，桥梁材料在1吨、10吨、20吨、60吨等力的作用下，通过传感器，产生一个个数值，这些数值通过计算机可以生成一些曲线，从而反映出材料的强度及力学性能。

“简单来说要知道某一材料的疲劳寿命，通过对试件进行疲劳加载，在一定的应力幅下，如加载进行到200万次的时候，试件破坏了，那么就认为这种应力幅下，这一材料疲劳寿命为200万次。”樊博士介绍。

视线来到混凝土收缩实验室，浇筑完成的混凝土材料被切割正方体或圆柱形的模型，排成整齐的队列，等待“检验”。“在进行力学性能试验前，这些材料模型要在控温控湿环境下进行养护，不受外部温度影响，保证数据可靠性。”樊博士进一步介绍，这些浇筑材料从外观看都是混凝土材料，但里面的掺量不一样，加的材料不同，力学性能自然也不同。

做此类试验，为了达到既定效果，科研人员需要做多次配方与试验。“当然，这不仅仅涉及材料之间的成分比例问题，当某一种材料加到一定程度，参数也会跟着产生变化，科研工作就是要在各种参数之间求一个平衡。”樊博士说。