交汇点讯 强风和台风来了，大桥会不会晃？晃动会有多大？怎么有效实现减振？这三大难题，曾长期困扰学术界和工程界。如今，这一系列问题的答案变得更加清晰。7月8日，2025年度国家科学技术奖正式揭晓。乐天使体育app官网土木工程学院王浩教授团队牵头完成的“长大桥梁强/台风效应感知、预测与协同控制关键技术及应用”项目，荣获国家科学技术进步奖二等奖。
这项成果的背后，是团队二十余年的持续攻关，这套完全自主的核心技术体系已经应用于国内外100余座长大桥梁，在历次强台风考验中，有效保障这些“超级工程”的结构安全与运营稳定。
长大桥梁是“交通强国”战略的关键性工程。我国的长大桥梁建设规模高居全球第一，主跨超千米的桥梁占全球一半以上。但桥越长，结构就越柔。“长大桥梁结构柔、阻尼低，属于典型风敏感结构，通俗来说，就是在风的作用下，它会出现晃动。”乐天使体育app官网王浩教授团队告诉记者：“我国约70%以上的长大桥梁处于强/台风多发区，在全球气候变化的背景下，抗风安全面临严重威胁。”
长大桥梁抗强/台风安全，到底难在哪里？项目团队总结了三个“拦路虎”。首先，风场测不准。桥上安装的测风仪器会跟着桥一起振动，“就像站在摇晃的船上测风速，测出来的数肯定不准。”加上台风本身风向一直在变、风速忽大忽小，传统平稳分析方法难以准确刻画非平稳风场特性。其次，桥梁振动的非平稳特性突出，且传统有限元方法的计算量庞大，完成一次风振计算要数小时，无法实现桥梁振动的精准和快速预测。最后，桥的晃动幅度不好控制。传统减振装置频率固定，台风袭击下桥梁关键构件的风致振动频率会发生改变，但控制装置的频率不会跟着变，效果大打折扣。同时，桥梁风效应感知、预测、控制三个环节长期脱节，没有形成完整的技术链也是主要难点之一。
针对这三大难题，团队瞄准长大桥梁安全建造与服役的重大需求，历经20余年联合攻关，在风效应感知、预测及控制等方面取得多项原创性成果。
“风来了，我们首先得知道风长什么样。”项目团队介绍，团队发明了一种振动自适应型风场感知装置，能把桥梁自身振动对测风的影响滤掉，从而测量精度显著提升。知道风要来了还不够，如何预判桥的晃动？这也是团队攻关中挑战最大的一环。传统做法是用数值模型去算——但千米级大桥的自由度高达百万量级，算一次要数个小时。团队成员张一鸣说：“我们想提前一天知道桥梁的风振响应，这在传统数值模拟里是不可能实现的。”而随着人工智能技术不断发展，团队在桥梁上积攒了多年的实测数据，成了训练AI模型的“燃料”。团队构建了海量数据驱动的风振概率预测模型，把计算时间从“小时级”压缩到“秒级”。知道了风怎么吹、桥会怎么晃，最后一步是有限实现减振。传统的减震装置频率固定，风一变，效果就变差。为此，团队发明了可调频强消能风振控制系列装置，大幅提升消能能力。但更大的突破在于：团队所构建的“感知—预测—控制协同调控体系”把三个环节彻底打通——风场数据实时进来，模型快速预测出桥会怎么晃，控制系统再主动调节阻尼器参数。
目前，该项成果已应用于100余座长大桥梁，含世界首座主跨超千米斜拉桥－苏通大桥、首座高铁悬索桥－五峰山大桥、最大跨悬索桥－张靖皋大桥等16座世界级桥梁，并拓展应用于北京奥林匹克塔、冬奥赛事保障等，有效保障了抗风安全与稳定运营，经济与社会效益显著。
新华日报·交汇点记者 谢诗涵
编辑：李睿哲
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