近些年來，湖南大學在橋梁工程領域取得了重大的技術創(chuàng)新和貢獻，涉及柔性橋梁風致振動理論與控制技術、新型電渦流阻尼減振技術以及UHPC高性能橋梁結構新體系三大方面的創(chuàng)新。這些創(chuàng)新不僅引領了行業(yè)技術發(fā)展，還在多個國內外重大工程中得到成功應用，取得了一系列的國內外獎項與認可。

　　聚焦懸索橋渦振問題讓懸索橋“淡定”

　　世界上沒有絕對的剛體，看似堅不可摧的鋼筋混凝土大橋，同樣會產生形變和振動。橋梁的顫振及渦振是大跨度橋梁抗風中最為重要的兩個問題。

　　如何讓懸索橋“淡定”？湖南大學在橋梁顫振、懸索橋渦振等抗風理論與技術方面有多項創(chuàng)新成果，解決了多種風振病害問題，其中吊桿大攻角顫振理論填補了國際空白，懸索橋的多階渦振理論與應用位于國際領先水平。

　　1992年在國際上提出了三維顫振分析的多模態(tài)單參數自動搜索法，開發(fā)了能精確識別全部顫振導數的全數控三自由度強迫振動試驗系統(tǒng)，解決了大跨度橋梁顫振臨界風速穩(wěn)定、快速和準確計算的難題；其中相應核心技術被同濟大學引進應用。2006年進一步在ANSYS商業(yè)軟件中開發(fā)了三維顫振分析模塊，徹底解決了顫振分析通用性問題，已被國內外同行廣泛應用；2008年建立了拱橋剛性吊桿大攻角風致顫振理論，填補了結構抗風設計的一個空白。國際同行評價成果“代表了拱橋吊桿抗風研究的最新水平”。

　　自2010年始，湖南大學聚焦懸索橋渦振問題，在橋梁渦振，特別是在懸索橋多階渦振方面取得了世界領先的成果，系統(tǒng)創(chuàng)建了懸索橋多階渦振理論體系和減振技術：在國際上首次提出了多點彈性支撐連續(xù)梁氣彈模型，揭示了懸索橋多階模態(tài)渦振的響應特征，提出了基于行車視距的渦振振幅容許限值確定方法，形成了系統(tǒng)的懸索橋多階渦振的抗風設計理論體系；研發(fā)了塔梁阻尼器直接減振系統(tǒng)，有效解決了在役懸索橋多階渦振控制的難題，并成功應用于武漢鸚鵡洲長江大橋渦振治理工程。成果納入我國橋梁抗風規(guī)范，被國際知名學者評價為“渦振研究的實質性進展”，并用于土耳其三橋等橋梁的多階渦振研究。

　　虎門大橋、江陰長江大橋、蘇通長江大橋、矮寨大橋、舟山西堠門大橋、杭瑞高速洞庭湖大橋……湖南大學相關成果等我國一批重大橋梁工程中得到成功應用，并獲得國家科學技術進步獎二等獎3項，教育部自然科學獎二等獎2項，教育部技術發(fā)明獎二等獎1項，湖南省技術發(fā)明獎一等獎1項，湖南省科技進步獎一等獎3項，對我國橋梁風工程研究由技術引進到逐步超越做出了重要貢獻。

　　用電渦流阻尼技術“穩(wěn)”住一座座橋

　　早在21世紀初時，我國大跨橋梁減振領域研究尚處于起步階段，早期修建的幾座跨長江大橋都不同程度受到振動問題困擾，國內公司沒有相應的大型阻尼器設計、制造能力，所有產品只能依賴德國和美國公司進口。然而，這些國外進口的大型油壓阻尼器在使用3至5年后，往往因機械摩擦而漏油失效，不僅需要耗費大量資金維修與更換，也對重大基礎設施的安全構成威脅。

　　“油阻尼器是從國外引進的技術，在抑制橋梁振動方面遇到了實質性困難。我們應抓住契機，開發(fā)出具有完全自主知識產權的新技術，讓中國人在工程結構減振領域做出一項新貢獻。”瞄準這一實際工程急需解決的重大問題，湖南大學陳政清帶領團隊開始了“攻堅之路”，通過系統(tǒng)深入研究，成功地將永磁電渦流阻尼用于大型結構的減振和緩沖。

　　他們研發(fā)了一系列的電渦流阻尼技術，包括板式電渦流阻尼單元，以及大行程、低頻和微型等多種電渦流調諧質量減振裝置，以滿足不同行業(yè)和性能需求。此外，他們還發(fā)明了旋轉管式軸向永磁電渦流阻尼器，最大阻尼力超過2000kN，最大軸向速度超過1m/s，滿足高烈度地區(qū)結構抗震要求，達到國際最高水平。他們還創(chuàng)新了多種特殊形式的電渦流阻尼器，進行了電渦流TMD拓撲結構優(yōu)化設計方法的開發(fā)，以及永磁電渦流阻尼器高速非線性特性的電磁學-熱力學-動力學耦合仿真與參數優(yōu)化設計方法的創(chuàng)新，使電渦流阻尼裝置的耗能密度達到國際最高水平。

　　團隊共研發(fā)出3大類12種系列的電渦流阻尼器產品，廣泛應用于國內外大型工程項目，并逐漸替代了國外進口的高端油阻尼器。他們孵化了國內第一家電渦流阻尼技術的國家高新技術企業(yè)。電渦流阻尼減振（震）技術已在江陰長江大橋、蘇通長江大橋和摩洛哥Noor Ⅲ太陽能集熱塔等國內外重大工程中成功應用，近3年可統(tǒng)計的直接經濟效益超4億元，獲得2020年湖南省技術發(fā)明一等獎和2014年教育部技術發(fā)明二等獎。

　　以“時髦”高性能技術為大橋“治病”

　　一座座大橋連接著祖國的大江南北，為促進我國交通網絡完善和經濟社會發(fā)展發(fā)揮重要作用。

　　然而，進入2000年之后，大跨徑橋梁鋼橋面病害問題頻發(fā)。比如，鋼橋面板易疲勞開裂，通常不到10年便出現疲勞裂縫；鋼橋面瀝青鋪裝極易破損，需頻繁維修，導致橋面鋪裝翻修成本飆升。

　　湖南大學的研發(fā)團隊針對此問題，通過多年攻關和工程實踐，采用超高性能混凝土（UHPC）等材料，研發(fā)了以鋼-UHPC輕型組合橋面結構、鋼-UHPC矮肋板組合梁、單向預應力薄壁UHPC箱梁、裝配式UHPC橋梁等為代表的原創(chuàng)性高性能橋梁結構新體系，解決了關鍵性技術難題。

　　超高性能混凝土（UHPC）是一種超高韌性、超長耐久性的水泥基復合材料，有望解決橋面開裂、能耗巨大、壽命不長等橋梁病害難題。這對新橋來說是病害“疫苗”，對舊橋來說則是治愈“良藥”。

　　他們首次提出了鋼-薄層超高韌性混凝土（STC）輕型組合橋面結構，大幅提高了橋面的局部抗彎剛度，有效降低了疲勞開裂風險，將鋼橋面瀝青鋪裝轉化為經濟的混凝土橋面鋪裝。此技術已成功應用于多個國內外大跨度鋼橋項目，取得了顯著的社會經濟效益。

　　湖南大學還自主開發(fā)了鋼橋面專用的STC材料，建立了智能化施工裝備，大大提高了施工效率。他們進行了千余個模型試驗，為輕型組合橋面結構的設計與計算提供了理論和方法支持。

　　這些創(chuàng)新的橋梁結構新體系已廣泛應用于滬蘇通長江大橋、杭瑞洞庭大橋、武漢君山長江大橋、宜昌長江大橋、中馬友誼大橋、越南河內升龍大橋等國內外100余座國內外大橋工程，取得了巨大的經濟效益，全壽命成本節(jié)約達160億元。研發(fā)成果獲2017年教育部技術發(fā)明一等獎、中國公路學會一等獎，入選交通運輸部重大科技創(chuàng)新成果庫。全媒體記者 余蓉