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4月28日,象山石浦港海域,实船撞击试验现场。 |
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王礼立(左二)领取国家自然科学二等奖。 |
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王礼立(左三)、杨黎明(右三)、王永刚(左一)等人在宁大校园合影。 |
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“大桥防船撞”重大技术成果发布会现场。 (图片均由宁波大学提供) |
记 者 张颖 梅子满 张璟璟 通讯员 洪松 王湖清 四月底的象山石浦港海域,阵阵海风劲掠而过。 一项重大试验正在此举行—— 一艘500吨级船舶冲向5个浮在水面、用链条串在一起的黑色橡胶气囊。2-3节航速、5-6节航速、7节航速……一遍又一遍,船不断提速,不同角度撞击,均被装置稳稳拦下。10次撞击试验,船、装置两者均无恙。 “成功了!”此前精神紧绷的科研人员握拳、互相击掌庆祝。 此次实船撞击试验的成功,标志着宁波大学大型桥梁柔性防船撞技术与装备2.0成果已迭代成熟。此前,宁大桥梁柔性防撞技术已在全国8座特大桥梁及水利工程上推广应用,并被王景全院士、周绪红院士、秦顺全院士、王仁贵设计大师等多位顶级专家鉴定为“国际领先水平”。 一门深入,创新不辍。5月7日,凝聚了宁大冲击动力学团队三代科研人员三十余年心血的重大科技成果在甬发布,引来各界关注。 “科研人员要将科研与国家需求、民族复兴联系在一起,不忘国家使命,勇扛国家责任。”中国科学院院士、宁波大学校长蔡荣根说,宁大将继续做优做强特色学科,全力服务“大国重器”,贡献“宁大力量”。 “国家的需求,就是我们的研究方向” “我国是桥梁大国,拥有百万座大桥。公开数据表明,2007年以来,国内已发生重大船撞桥事故92起,对交通大动脉造成严重危害。解决桥梁被撞难题,迫在眉睫!” 5月7日的发布会现场,宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室副主任王永刚教授说,立足于“大国工程”迫切需求,是宁大三代力学人的科研使命。 胸怀“国之大者”,正是宁波大学力学学科创立的初心。 新中国建立伊始,由于缺乏万吨水压机,工业制造水平极低,无法造出符合航天特殊要求的零部件。中国科学院力学研究所的钱学森、郑哲敏,想出一个法子——用爆炸的方法炸出来。由此,爆炸力学这门新学科诞生。 彼时,日后与宁波大学首任校长、力学家朱兆祥一同创建宁大力学学科的王礼立正在力学所工作。此前,以优异成绩从北京钢铁学院毕业的他,被钱学森亲自招进刚起步的力学所。 在两位中国爆炸力学奠基人的指导下,王礼立从零出发,潜心研究应力波理论并出版了相关著作。 1986年,王礼立从中国科学技术大学调到宁波大学,出任首任副校长,搭档朱兆祥。后者不仅是宁大的创校校长,也是到深圳罗湖桥头迎接钱学森回国的代表之一,并协助钱学森创建中科院力学所。 两位甬籍力学家,胸怀“国之大者”,回乡办学,胼手胝足、筚路蓝缕创立了宁大力学学科。 随着学科的不断发展,新鲜血液也不断注入。2005年,杨黎明结束了长达十余年的境外高校工作生涯,加盟宁大。不久之后,曾在宁大攻读硕士研究生的王永刚,也选择在获得博士学位后回归宁大。在王礼立等前辈的鼓励与支持下,他们逐渐接过了力学学科跨越发展的接力棒,并在防船撞技术上下功夫。 时光流转,初心如磐。“国家的需求,就是我们的研究方向。”这,是王礼立的科研信仰,也是宁大力学专业前进的动力。 爬坡过坎,持之以恒克难攻坚 如今,闻名全国的“双一流学科”,经过了三十余载的锻造。 王礼立教授带领团队,率先揭示加载-卸载边界在各种条件下的传播规律; 建立弱非线性粘弹性本构模型(朱-王-唐或ZWT方程); …… 一系列的研究成果,让宁大在力学领域奠定了学科特色。“非线性应力波传播理论进展及应用”还先后获得教育部自然科学一等奖和国家自然科学二等奖,实现了浙江省属高校和宁波市国家自然科学奖零的突破。 理论认识的深入,催生创新构想。更接地气、更广泛的应用场景来了—— 2002年,上海海洋钢结构研究所研究员陈国虞,找到王礼立探讨大型桥梁防护新设计。面对同学发起的一起攻坚“大桥防船撞”这一世界级技术难题的邀约,他欣然应允。“我觉得这对国家、对社会来说,都很有价值,便毫不犹豫答应了。”王礼立回忆道。 经过刻苦钻研,王礼立在国际上率先提出刚柔相济的设计思路——给桥墩穿上一套厚实的可变形“铠甲”,借力打力,大幅消减船撞桥墩时的巨大能量,达到了“四两拨千斤”的防撞效果。 为勇闯科研“无人区”,团队成员忘我工作着,逐步建立冲击载荷下刚柔匹配的防撞装置理论分析,确定了外钢围刚度与防撞圈柔度之间的匹配关系。 2003年,该技术成果被用在有着“广东第一桥”之称的湛江海湾大桥上,其柔性吸能防撞设施为国际首创。 由杨黎明牵头进行的象山港大桥防护项目,则进行了全球首次桥墩防撞装置实船撞击试验。 不同于日常的小型试验,实船撞击试验可谓是举步维艰。船从哪里找,钱又从何处凑,道道难题摆在眼前,杨黎明为此愁得茶不思饭不想,快急白了头。 幸而,在各方的共同努力下,所有问题最终一一化解。2011年8月28日,世界首次实船撞击试验在象山白墩港大桥进行。经历12次撞击后,船体、防撞装置、桥墩均无恙。 如果说,通航孔刚柔匹配导向桥墩防船撞技术,宛如给大桥桥墩穿上一件厚实的“铠甲”,那么,用于非通航桥梁的自适应恒阻力拦阻技术,就好比给桥梁建了一张“拦截网”。 福州平潭海峡大桥,就拥有这样一张“网”。 远远望去,桥下方的拦阻装置静静地“平躺”在水面上,任凭风吹浪打都岿然不动。一旦有船舶撞击,装置会利用船撞力产生结构浮态自动瞬时变换,自适应浮筒翻转后,拦阻网会“柔性”包裹船舶,阻止其从阻拦装置上越过。最终实现,“拦得住,停得稳,桥梁、船舶、环境都护得住”。 这份守护的实现,凝聚着以杨黎明、王永刚为代表的宁大力学人的设计心血。 “看起来简单,但从理论到实践面临着巨大的坎,比如要做成一个大的装置,先要在实验室做很多小试验,一个个点位一个个部件试过来,又如几百个钢丝绳圈如何在最短时间内同时发挥作用,刚度和柔度怎么匹配,这些都要突破很多技术障碍,好在我们团队最终都一一克服了。”王永刚介绍。 三十余年间,团队的技术成果成功在象山港公路大桥、梅山红桥、三门湾蛇蟠大桥、力洋港大桥、响门礁大桥、湘江蔡家洲水坝等水上工程上推广应用,累计节约工程投资逾7亿元。 “认准了方向,就要坚定不移走下去” 科研攻关,永远在路上。 5月7日,宁大大型桥梁防船撞重大科技成果发布会现场,播放了一段海上实船拦阻试验视频,也就是本文开头的一幕。安装了“智慧大脑”的柔性防船撞设施,实现了“识得准、浮得快、锁得住”。 “达到国际领先水平,解决了世界性难题,具有重大的推广应用价值!”包括于起峰院士、张卫红院士等在内的近三十位学界、业界顶尖专家听完介绍后予以高度肯定。 随着2.0版成功试验的视频广泛流传,宁大力学实力“出圈”。 面对“圈外”大众的疑惑,作为这项技术的主要研发者之一,王永刚用“太极”与“安全气囊”这样浅显易懂的概念来解释。“2.0版本的智能潜浮式船舶拦阻新技术与装备,能识别危险船舶,主动出击拦阻并快速潜浮。”王永刚介绍,“整个系统就像安装在汽车里的安全气囊,只有遇到危险时才会迅速弹出。” 他深知,越快突破新装置的关键技术难点、验证其可靠性,未来有望应用于港珠澳大桥等重大工程的可能性越大。 “科研工作要真正解决实际问题,一旦认准了方向,就要坚定不移地走下去!”年近九旬的王礼立说,他对新一代宁大力学人充满信心。 “重大工程结构健康与安全是‘大国重器’的基础保障,也是世界工程强国的标志。”交通运输部原总工程师姜明宝表示,中国是桥梁大国,拥有百万座大桥,其中特大桥6400多座,宁大的重大创新成果和应用,为我国交通强国建设、海洋运输发展作出了贡献。 三十载,三代人,这条为国攻坚之路从未间断。 宁大力学人将学科报国的论文,写在烟波浩渺的江海碧波之上。责任与担当,热爱与执着,一代接着一代干。
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