初心不改——记“桥梁结构健康与安全”国重实验室成立六周年

位于武汉市汉阳区的桥梁科技大厦，是我国唯一以“桥梁科技”命名的企业大楼。能以“科技”入名，除了该大楼科技含量颇高，还因其是科技创新集聚地——桥梁结构健康与安全国家重点实验室（以下简称“国重实验室”）的办公场所之一。该实验室也是我国唯一一家依托企业建造的“国重实验室”。

自2015年9月30日诞生以来，历经6年的阔步向前，国重实验室取得了一系列突破性科技成果，这些成果逐步应用于近年来新建的世界级桥梁工程之中，开创了众多的中国第一、世界之最，推动我国向着世界建桥强国目标大跨迈进。

使命光荣  为解决痛点而生

国重实验室成立可以说是响应时代的召唤。彼时，中国的桥梁建设突飞猛进，据不完全统计，1990年至2018年，中国新增桥梁总数占全世界新增桥梁总数的47%；2009年至2018年，中国年均新增公路桥梁2.57万座。

但与此同时，虽然桥梁建设高潮迭起，针对桥梁工程的科学研究还很不够，众多桥梁的健康安全监测以及后期管养维护需求较大。此外，中国庞大的高速铁路建设需要修建大量的桥梁，高铁桥对桥梁的安全性要求高、科研攻关和施工技术难度大，这些都促使国家成立一家高水平的桥梁研究实验室。

国重实验室从“出生”起就肩负着重大的历史使命。虽然依托于建桥国家队——中铁大桥局而建立，但其并不仅仅为大桥局服务，而是一个国家级桥梁研究平台，为桥梁建造全行业提供科学技术支持。

一般来说，国家重点实验室多建在科研院所和高校，落户企业的并不多见，特别是桥梁领域的国重实验室，目前仅此一家。

在实验室副主任田启贤看来，依托企业建造的实验室拥有独特的体制优势——能直接面对工程，面对现场最实际的施工需求，更清楚行业的痛点，因此研发的技术更有针对性。另外，实验室汇集了中铁大桥局、中铁大桥院的一批泰斗级工程师，他们拥有丰富的一线作战经验，对桥梁未来发展的方向更敏感、把握更准。此外，有企业重难点工程的锻炼，实验室人才队伍的成长也更快。

含着“金钥匙”出生的实验室，获得中铁大桥局持续的资金投入。据统计，从2016年到2020年，大桥局连续投入实验室基本科研业务费、实验室基本建设费、仪器设备更新及购置、实验室运行费共计接近2.5亿元，为实验室建设提供了足额的经济支持。

另一方面，实验室也不断走向社会，积极争取横向经费，不断承接重大研究课题，持续获得项目和资金支持。

2016年到2020年，实验室承担了223个项目（课题）科研任务。这些课题除了来自中国中铁旗下的相关企业，还有来自国家和省部级的重大科技专项。并且，相关研究成果已成功推向市场并取得良好经济效益，让实验室呈现良性循环的发展态势。

成果丰硕  科研攻关多点开花

成立之初，国重实验室曾被誉为“桥梁医院”。经过6年的发展，其实际研究领域早已涵盖桥梁的全生命周期、桥梁建造的全产业链——包括超大跨度桥梁及桥梁结构全寿命周期设计理论研究、复杂环境下桥梁安全建造关键技术、桥梁健康诊断评估及数字化养护、桥梁结构功能恢复及提升、高速铁路桥梁安全运营关键技术、桥梁结构防护及动力安全控制技术等方面。

通过在不同领域的持续发力，实验室的研究成果“多点开花”，在诸多方面取得了长足进步。2016年至2020年，实验室获得国家技术发明奖1项、国家科技进步奖2项、省部级科技奖励29项、国际大奖9项，还形成了一批拥有自主知识产权的桥梁建造核心技术，许多成果还达到国际领先水平。

2020年7月1日，世界首座跨径超千米的公铁两用斜拉桥——沪苏通长江公铁大桥通车；2021年7月1日，世界首座高速铁路悬索桥——五峰山长江大桥全线通车。为了助力建好这两座超级工程，基于高速铁路大跨度桥梁本质安全建造需求，实验室持续开展设计理论与方法研究，创新桥梁结构形式，促进桥梁跨越能力不断超越。

▲沪苏通长江公铁两用大桥

2018年5月15日和2019年11月20日，浩吉铁路荆州公铁两用长江大桥与沪苏通长江公铁大桥分别完成超高性能混凝土（UHPC）组合桥面铺装施工，这是世界上首次将超高性能混凝土组合桥面技术应用于铁路桥梁和高速铁路桥梁。

▲荆州公铁两用长江大桥

据了解，UHPC不仅强度高、耐久性强，同时还具有低收缩、免蒸养等特点，彻底解决正交异性钢桥面疲劳开裂这一世界性难题，被鉴定为世界领先水平。UHPC正是实验室的研究成果之一。

除了新材料，实验室在振动控制方面也取得了突破。沪苏通长江公铁大桥全桥共有432根斜拉索，总重达83.5吨，最长拉索有576米，传统阻尼器已无法满足需求。为此，实验室研发了“新一代斜拉索摆式杠杆质量电涡流阻尼器”，确保了桥梁在运营期间安全稳定。

在智慧工地方面，实验室也有着一系列研究成果。以“桥、岛、隧、水下互通”于一体的跨海集群工程——深中通道为例，正在建设中的深中通道混凝土箱梁种类多、吨位重、技术难度大、质量要求高。为此，项目的全线箱梁均通过“智慧梁场”生产，整个梁的生产过程都数字化，从进料到钢筋加工、出梁、吊装移动全程可追踪，代表了中国桥梁智能化建设的发展方向。

作为桥梁行业的高端公共研究平台，实验室对桥梁行业的创新发展作出了突出贡献。比如，其引领了大跨度桥梁安全建造技术的发展，引领了桥梁高新材料的研发与应用，促进了桥梁健康检测监测技术的升级，推动了桥梁结构性能提升技术的创新；牵头（或参与）研制起草国际标准、国家标准、行业标准、企业标准的情况，并申请各类知识产权专利数百项，助力中国从桥梁大国走向桥梁强国。

实验室的不少研究项目还成功开展了成果转化，产生良好的经济效益。例如，高速铁路大跨度桥梁建造技术、UHPC超高性能混凝土应用技术、桥梁结构阻尼减震抑振技术、桥梁智慧管养技术等在市场上得以推广应用。依据在振动控制领域的研究成果生产的斜拉索减震器、抗震阻尼器，在国内大跨度桥梁中的应用占比达70%左右。2017-2020年，UHPC经转化为依托企业增加合同额2.7亿元。

面向未来  挑战桥梁科技前沿

“目前我们的实验室研究水平已经处于行业领先地位！”提起实验室的发展，田启贤的脸上不禁闪现出自豪之情，“但与世界先进国家的实验室相比，与国家的期待和要求相比，我们还有提升的空间。”田启贤谦虚地说道。

作为实验室发展方向的领航员之一，田启贤对实验室的发展定位有自己的认识——未来，实验室的目标是去掉“重点”二字，升级成为体现更高科研水平的“国家实验室”，进一步触及桥梁科学研究的天花板。

为实现这一目标，在目前的发展基础上，实验室需要更多的资源投入，把实验室进一步做强做大。

▲2020年11月20日至21日，由桥梁健康与安全国家重点实验室主办的“第六届全国桥梁结构健康与安全技术大会及中国铁道学会工程分会2020年学术年会”召开。

目前，实验室已拥有较好的人才队伍基础，人才梯队建设完善：汇集了包括中铁大桥局和中铁大桥院内几乎所有的副总工程师及以上级别的专家；实验室“学术委员会”由国内桥梁建造领域的院士、桥梁设计大师以及高校教授等人员组成。近几年，实验室还不断从高校引进了硕博研究生，充实人才队伍。

在人员规模上，实验室计划从现在的百人团队，扩充到300甚至500人。

引进人才是第一步，如何着力培养人才、营造优渥的成长环境非常重要。为此，实验室不断承接高水平的研究课题，给人才提供“用武之地”；拥有2个博士后科研工作站，更为高水平人才提供广阔的施展舞台。与此同时，实验室每年还与西南交大、同济大学等工程类专业强校开展联络交流，并举办和参加重要的桥梁行业学术会议。

2016年至2020年，实验室先后培养高水平学术带头人12人。实验室人员也获得了多项荣誉，包括全国工程勘察设计大师2人、国际桥梁大会约翰·罗布林终身成就奖获得者1人、享受国务院政府特殊津贴专家8人、茅以升桥梁大奖获得者1人、茅以升桥梁青年奖获得者2人、中国青年科技奖获得者1人。

对于实验室来说，试验平台是除了人才之外的一项极其重要的资产。目前，实验室拥有功能完备、技术先进的“四平台一中心”装备集群，包括桥梁结构多功能疲劳试验平台、桥梁结构动力安全控制试验平台、桥梁结构智能检测及损伤识别试验平台、桥梁结构新材料研发平台，以及桥梁健康与安全大数据中心。立足现有领域，实验室还将扩充到关于桥梁的风洞、地震、水文等方面的研究平台。

据悉，未来实验室的研究课题将立足于“四个面向”，即面向“一带一路”，深入推进海外桥梁建造技术研究，走向国际市场；面向川藏线等西部山区、高原、高寒铁路建设需求，研究艰险山区桥梁建管养及防灾、减灾关键技术；面向琼州海峡、渤海湾等海洋环境桥梁建造需求，研究桥梁超大型深水基础，深水大跨结构与建管养及防灾、减灾关键技术；面向桥梁结构达2000米、3000米的超大跨度桥梁建设需求，研发新一代桥梁智能建造技术。

此外，实验室更要直面桥梁建造领域的“卡脖子”难题。田启贤强调：“国家对实验室正在提出更高的要求，‘国重实验室’必须坚守初心，面向最具前瞻性和最前沿的领域研究，为行业探路最新的技术，为中国桥梁发展做出更大贡献。”（周威）