發(fā)布時間:2022-02-07 11:52 | 來源:科技日報 2022年02月7日 第05版 | 查看:660次
惠迎新參與建設(shè)的烏瑪高速公路 視覺中國供圖
惠迎新 受訪者供圖
寧夏大學教授、寧夏交通建設(shè)股份有限公司副總工程師 惠迎新
◎本報記者 王迎霞
我有幸學習了這個專業(yè),又幸運地趕上了國家交通事業(yè)大發(fā)展的機遇,這是我的運氣。但光有運氣是不夠的,還要有能抓住機遇的能力,未來我將和團隊更加銳意進取,為交通建設(shè)與科技發(fā)展作出更大貢獻。
汶川地震發(fā)生時,已經(jīng)拿到碩士研究生錄取通知書的惠迎新,正在進行本科畢業(yè)設(shè)計。地動山搖的那刻,他腦海里閃過一個念頭:若有機會,將來一定要從事抗震方面的研究,減少地震災害給國家?guī)淼木薮髶p失。
帶著這個心愿,惠迎新碩士畢業(yè)后又到東南大學繼續(xù)深造,讀博期間接觸的第一個課題,就是汶川地震災后橋梁重建。這位寧夏大學教授,寧夏交通建設(shè)股份有限公司副總工程師、研發(fā)中心主任,將其理解為“冥冥之中注定的緣分”。
2021年12月29日,我國首條穿越沙漠腹地的高速公路——烏瑪高速(青銅峽至中衛(wèi)段)建成通車?;萦聨ьI(lǐng)團隊成員研發(fā)的風積沙路基干壓法填筑成套技術(shù),被成功應用在該項目中。未來,他的愿望是,把這項技術(shù)從寧夏推廣至全國。
提出“犧牲跨”抗震設(shè)防理念
在地震活動斷層上建橋,一直是工程界難以逾越的技術(shù)難題。
兩個橋墩組成一跨,我們通常見到的大跨徑橋梁,其主梁通常是由兩三跨連接組成的,一旦斷層發(fā)生錯動,這些跨的結(jié)構(gòu)都會受到影響,進而嚴重威脅橋梁的安全性。
讀博期間,惠迎新參與了國內(nèi)第一座跨越活動斷層的特大型橋梁——海南鋪前文昌大橋的前期設(shè)計和研究工作。
面對國內(nèi)外無技術(shù)標準和工程案例可循的困境,惠迎新在導師、國家減災委員會專家王克海的指導下查閱了大量資料,進行各種可能方案的設(shè)計和仿真分析計算,最終提出了“犧牲跨”的抗震設(shè)防理念。
“我的想法就是讓主梁變成各自獨立的一跨,地震發(fā)生時,最常見的情況是這一跨毀損,周圍幾跨仍完好。另外,橋梁附近還配套了‘戰(zhàn)備梁’,如果需要恢復交通,‘戰(zhàn)備梁’立即就能架上去,不影響災后重建。”惠迎新和導師為這一跨取名為“犧牲跨”。
最終,這一全新的建造理念被成功應用到海南鋪前文昌大橋的建設(shè)當中。
在此基礎(chǔ)上,惠迎新對跨斷層橋梁的地震動輸入、分析模型等問題開展了系統(tǒng)研究,并據(jù)此最終完成博士學位論文《跨斷層橋梁地震動輸入及結(jié)構(gòu)地震響應研究》。這是我國在跨斷層橋梁工程抗震領(lǐng)域的首篇學位論文,多項成果填補了該領(lǐng)域研究的空白。
2016年初,惠迎新博士畢業(yè),以人才引進的方式來到寧夏,先后就職于寧夏大學、寧夏交通建設(shè)股份有限公司,從事教學和科研工作。
寧夏是強震區(qū),國內(nèi)23條主要地震帶中,有2條在這里,歷史上曾發(fā)生過8.5級的海原大地震。然而,多年來這里卻未得到過橋梁抗震研究者的關(guān)注,惠迎新決心將自己所學運用到實踐中去。
截至2020年底,寧夏境內(nèi)共有橋梁5133座,這些強震區(qū)橋梁都面臨著被地震破壞的風險。在自治區(qū)重點研發(fā)計劃重點項目《寧夏地區(qū)震后橋梁快速維修加固關(guān)鍵技術(shù)研究與應用》的支持下,惠迎新對寧夏地區(qū)震后橋梁快速維修加固關(guān)鍵技術(shù)展開了系統(tǒng)的研究與應用。
“在寧夏科學技術(shù)廳和交通運輸廳多個科研項目的支持下,我離自己最初的想法越來越近了?!被萦抡f。
科研不能“躲進小樓成一統(tǒng)”
作為科研人員,惠迎新反對為了科研而科研。從高校來到工程一線后,這種感觸更加深刻。
“科學研究絕不是‘躲進小樓成一統(tǒng)’,科研人員只有深入到解決現(xiàn)實問題的過程中,成果才能得到驗證,進而取得不斷進步。”這是他常掛在嘴邊的一句話。
當前的橋梁評估規(guī)范,只針對新建橋梁提出了抗震設(shè)計方法,然而對已投入運營的既有橋梁如何進行抗震評估、怎樣制定加固方案,規(guī)范并未涉及。
自2019年起,寧夏首次對既有橋梁進行抗震評估和能力提升。沒有規(guī)范可依、沒有成熟技術(shù),該工作的任務(wù)量特別大,這成為擺在大家面前的棘手問題。
惠迎新團隊經(jīng)過大量實踐,提出了既有橋梁的快速檢測評估技術(shù)。通過應用該技術(shù),寧夏1800多座修建于2008年之前的“老橋”都得到了有效評估,為隨后的加固工作奠定了堅實基礎(chǔ)。這項技術(shù)也很快在區(qū)外橋梁的抗震評估中得到應用。
工程技術(shù)發(fā)展到今天,越來越需要信息化手段展現(xiàn)整個建設(shè)周期,尤其是對于復雜橋梁的設(shè)計、施工和后期運營。于是,BIM(建筑信息模型)技術(shù)應“需”而生。
寧夏最開始探索應用這項技術(shù)時,只是用它把施工工藝以動畫形式展現(xiàn)出來,而建筑的其他信息卻未呈現(xiàn)?!斑@不是BIM技術(shù)的核心價值?!被萦聨ьI(lǐng)團隊應用該技術(shù)兩年后遇到了瓶頸,經(jīng)過與同行的廣泛交流學習,終于在2018年開發(fā)出一個BIM信息化平臺。
“模型作為載體,設(shè)計、施工、運營等信息都可以附著在上面,各相關(guān)單位也都可以在這個模型上做相應工作。而且平臺能對項目進行管控,工程進度一目了然。”惠迎新笑稱,“我們與全國是同步研發(fā)的,沒有拖后腿。”
這項名為“基于BIM技術(shù)的橋梁工程建設(shè)與養(yǎng)護管理平臺”的成果以中衛(wèi)南站黃河大橋為依托,成為寧夏第一個BIM科研示范工程項目。
目前,惠迎新團隊的多項科研成果相繼產(chǎn)出,以輸出或服務(wù)形式應用于寧夏、廣東、安徽、山東、新疆等地多座大跨橋梁的建設(shè),受到了行業(yè)內(nèi)一致認可。
把固廢變成道路施工材料
縱使惠迎新那樣熱愛橋梁,但寧夏境內(nèi)的公路里程數(shù)遠勝于橋,于是他走上了轉(zhuǎn)型之路。
烏瑪高速公路要穿越沙漠腹地,面臨著水和筑路材料短缺的難題。如果按照傳統(tǒng)設(shè)計方法,先把石材和砂礫運到沙漠,再澆上大量的水讓砂礫成型、凝結(jié),這樣做的成本會很高。
“能不能就地取材,讓沙子成為筑路材料?節(jié)水、省材可一舉兩得?!睂幭慕煌ńㄔO(shè)股份有限公司為此組建研發(fā)團隊,惠迎新又帶著大家開始了新的嘗試。
他們研發(fā)出一種叫做“干壓法”的施工工法,最終在烏瑪高速部分路段實施,產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟社會效益。今后,寧夏境內(nèi)沙漠公路的修建都將參照這個方法執(zhí)行。
在烏瑪高速建設(shè)過程中,寧夏交通運輸廳批復了重大科技專項《基于綠色生態(tài)理念的沙漠腹地高速公路建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)研究》,惠迎新團隊承擔了很多子課題,涵蓋公路養(yǎng)護、防沙治沙等方面。如今,固廢道路化應用是他們重點研究的新領(lǐng)域。
每年,寧夏產(chǎn)生的各種工業(yè)固體廢物(以下簡稱固廢)超過2億噸,且種類多、存量大,而寧夏本身產(chǎn)業(yè)不均衡不完善,導致消納能力較低。于是,惠迎新團隊瞄準這個方向申請成立了寧夏固廢資源道路化綜合利用技術(shù)工程研究中心,去年年初獲自治區(qū)發(fā)改委批復。他們把粉煤灰、煤矸石、鋼渣等固廢材料用在道路建設(shè)中,變廢為寶,開辟出一條適合于寧夏固廢資源工程應用的路徑,這些技術(shù)成果會很快應用于即將施工的烏瑪高速(惠農(nóng)至石嘴山段)、國道109改擴建項目等實體工程。
只有坐得住冷板凳,才能做得出大成果。
2018年9月,惠迎新正在進行中衛(wèi)南站黃河大橋的抗震方案研究。這座大橋混凝土主橋跨徑120米,是寧夏單跨跨徑最大的混凝土梁橋。大跨、橋?qū)?、墩矮、強震區(qū),給抗震設(shè)計方案確定帶來了極大困難。
彼時,項目建設(shè)方擬邀請國內(nèi)諸多知名專家于2018年9月19日赴浙江杭州召開方案論證會,而就在前一天,惠迎新的妻子生下女兒。在人生中如此重要的時刻,他來不及照顧妻女,匆匆趕去機場。
正是憑著這股自強不息、勇攀高峰的精神,惠迎新走出了一條產(chǎn)學研用相結(jié)合的路,先后獲交通運輸部“青年科技英才”、“寧夏青年拔尖人才”、中國科學院“西部青年學者”等榮譽,被聘為“中國公路學會青年專家委員會委員”“中國公路學會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會理事”……
但他卻將這種種成績歸功于“運氣”。
“我有幸學習了這個專業(yè),又幸運地趕上了國家交通事業(yè)大發(fā)展的機遇,這是我的運氣。但光有運氣是不夠的,還要有能抓住機遇的能力。未來我將和團隊更加銳意進取,為交通建設(shè)與科技發(fā)展作出更大貢獻?!被萦抡f。
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