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邓扬:做给大型桥梁“把脉问诊”的“保健医生”

来源:中国青年网 供稿:中国青年网 审核:魏楚元 发布时间:2024-01-02 阅读次数:

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逢山开路,遇水架桥,是基建大国的“硬核浪漫”。但鲜少有人知道,想要保证桥梁的健康,也需要“保健医生”定期“体检”。

北京建筑大学土木与交通工程学院青年教授邓扬专攻工程结构监测评估十余载,他用数据分析、人工智能以及自动监测等前沿技术,为大型桥梁结构提供科学“体检”,无论是古桥,还是跨山越海的大桥,都留下过邓扬和同学们奔波的足迹。

如何将扎实推动专业高质量建设与学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想紧密结合,坚持问题导向、深入调查研究,切实把调研成果转化为破解难题、改进工作的实际举措?作为老师,邓扬认为,不仅要重视学生的科研能力,更要让学生在实地探访中产生疑问、解答疑问,成长为面向未来的建筑技术专业人才。在一个个问题的攻克过程中,邓扬和同学们一起直面问题、解决难题、思考新题,步履不停,为新时代建筑人的成长探路。

在六十米高空给大桥“把脉”

“大型桥梁也要需要‘保健医生’?”这是很多学生入学之后会问邓扬的问题。事实上,像体育场、机场这样的复杂大型结构都需要健康监测、状态评估。

大构造桥梁规模大、构件多、构造复杂。在服役过程中,会受到很多外界的荷载,其结构的服役性能会产生一些劣化现象。“保健医生”们需要通过一些技术手段,去感知桥梁在服役过程中的真实状态。

“我们的主要做法是在桥梁、建筑上布置传感器,采集分析数据,评估其真实状态。长年累月的监测积累之后,会形成海量监测数据,我们再结合结构力学、可靠度理论、设计方法等,让数据‘说话’,反映桥梁结构的状态。”邓扬解释。这项工作能保障使用者的安全,也能保证结构本身的安全。

想要获取一手数据,现场采集是必不可少的环节。为了测量桥梁数据,邓扬经常和学生一起扛梯子、架数据采集仪,忙活好几天才完成任务。

邓扬还记得刚参加工作时,他带着学生为叙永至古蔺高速路段的一座连续钢结构桥梁做监测,确保桥梁顺利精确地合拢。“到了现场,坐上施工电梯,钻进桥墩里,最后十几米,需要徒步爬梯子,真是硬着头皮扶着梯子一步步往上爬,眼睛完全不敢看脚下。”邓扬说。

当时正值冬天,寒风刺骨,桥墩高约六七十米,相当于二十多层楼房的高度,往下一看,就是山谷,腿会不自觉地抖。最终,克服了恐惧心理,邓扬带着学生圆满完成了数据监测任务。“也正是这次艰难的监测,确保了桥梁安全万无一失,直到今天,这些装置仍在源源不断为桥梁评估输送着至关重要的数据,保障着行人的安全。”邓扬说。

同时,通过艰辛的监测,一个共识也扎根在了同学们心中:创新并不是“拍拍脑门”想出一个点子,它需要通过一系列科学严谨的研究论证。

桥梁界流行一句话:桥梁建设20世纪70年代以前看欧美,90年代看日本,21世纪看中国。大型桥梁建设水平是一个国家综合国力的体现,许多在山谷间架起的桥梁,极大地改善了山区人民的出行条件,真切改变了乡村面貌。“一带一路”沿线,大型桥梁屹立,也彰显着“中国制造”的实力。

如今,邓扬和团队的研究成果已经应用于润扬大桥悬索桥、苏通长江大桥等多座桥梁。“希望我们的研究成果能不断解决工程中的实际‘痛点’,让每一项创新都能更好地应用到工程中去。”邓扬说。

从实际问题入手,让科技赋能古建筑保护

“我时常告诉学生,作为土木人,我们就是要克服各种艰难环境下作业的恐惧。通过调查研究,解决难题。”邓扬告诉记者,“希望在解决实际问题的过程中,培养技术、有能力、有情怀的建筑人。”

北京建筑大学是一所有着悠久建筑遗产保护研究历史的高校。在为大桥做“体检”时,邓扬时常在想,如何增强自主创新能力,把这些成熟监测技术广泛地运用到更多建筑上?

位于山西朔州的应县木塔,无钉无铆,耸立千年,是世界上现存最古老最高大的木塔。和其他同类塔相比,它结构类型最多、最全、体量最大。“如果能从应县木塔结构性的保护技术方面做出成果,对于其他古建筑的保护也会提供强有力的技术支撑。”邓扬想。

当前,第二批主题教育正在扎实推进,北京建筑大学土木与交通工程学院充分运用第一批主题教育的有效做法和成功经验,把主题教育实效体现到教学工作中。针对学生们实践经验欠缺的问题,邓扬带着学生收拾起背包前往山西,实地勘察应县木塔结构,通过监测数据反映古建筑的服役状态,真正把情况摸清、把问题找准、把对策提实,为古建筑保护献策。

“不同于桥梁监测,木塔上不能装传感器”“甚至不能连接电线,只能采用非接触式监测”……实地考察过应县木塔过后,讨论会上,同学们讨论得热火朝天。不同于现代建筑结构,古建筑的损伤往往是不可逆的,它既需要监测技术的优化,也需要设备上因地制宜的调整,本着“最小干预”原则,保护古建筑原有的价值。

最终,师生们想到,通过一种基于人工智能的机器视觉技术,用摄像头多点响应监测数据,实现对动力特性的监测和识别。从实践成果来看,这种方法对于监测高耸木结构建筑来讲非常适用。基于研究成果,在邓扬的指导下,学生们已为应县木塔、云冈石窟、蒲津渡故城量身定制监测方案,并提交给项目牵头单位。

“同学们带着深入基层的‘眼睛’,努力在最广阔的中国大地里解析中国问题,因地制宜,前沿技术也能服务古建保护,这让学生们对‘创新驱动发展’的内涵有了新的理解。我很欣慰,同学们参与重大工程、解决关键问题,积累了科研经验,更了解了国情世情,丰富了成长维度。未来,期待更多青年投身建筑结构科研。”邓扬说。

链接:

https://news.youth.cn/jsxw/202312/t20231231_14997566.htm

编辑:任敏





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