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我国公路桥梁已超过100万座，其中像某高速装配式的桥梁数约占80%以上。装配式桥梁在我国乃至全世界桥梁建设中都发挥着不可替代的作用。桥梁为什么出现裂缝？如何防范建造结构病害？横隔梁错位怎么办？浙工大土木学院彭卫兵教授团队从桥“面”入手，做“细致入微”研究，正不断将“传统建造”推向“智能建造”。

源于工程，探究细微开裂真相

2016年，彭卫兵在某高速桥梁工程调研时发现，装配式空心板跨中均出现很细的裂缝。由于施工现场环境复杂，不确定因素众多，桥梁施工往往是结构病害的主要原因之一。这些裂缝引起团队的极大关注。“当时让我感到怎么会有这么巧合的一件事情，护栏每一个分缝，主梁就会出现相应的裂缝，随机裂缝或许和施工质量有关，但如此规律的裂缝，一定有特别的原因！”彭卫兵说。

裂缝会给桥梁带来很多负面影响，比如结构受损、承载能力下降、加速老化等，造成经济损失。探寻裂缝真正的问题原因才是团队面临的最大挑战。多次模型实验之后，团队逐渐将思路引向了模型梁和实际梁的差别之中。

实际梁不仅纵向刚度不连续，在护栏增强边梁后，横向各片主梁的刚度也不连续。这给团队带来了极大的启发：横向刚度不连续可能也是控制性因素！在重新设计了数值和实验方案之后，令人振奋的结果出现了！

护栏与边梁组成一个整体，大大的增加了边梁的刚度，在车辆荷载作用下，各片主梁根据刚度进行横向荷载分配，边主梁由于刚度显著增加，荷载效应也相应大幅增大，再叠加上应力集中，跨中分缝处薄弱截面的应力可能超过混凝土开裂强度。探明开裂原因后，团队进一步研究了加固方法和分缝设计原则，为下一步研究成果的应用铺平了道路。

“彭卫兵教授团队的相关基础研究论文，发现了长期以来忽略附属结构护栏参与受力的不利影响，有望改变中小跨径桥梁标准图中护栏跨中分缝的现状。”行业专家的认可和鼓励让研究团队备受鼓舞。这一研究成果也得到了很多一线工程人员的好评。

彭卫兵说：“我国公路桥梁已超过100万座，其中像某高速装配式的桥梁数约占80%以上，装配式桥梁在我国乃至全世界桥梁建设中都发挥着不可替代的作用。”一个有望改变80%中国乃至全世界桥梁护栏分缝的研究成果，是很有意义的。

2024年11月22日，“装配式梁桥设计理论与结构创新”获省科技进步奖二等奖。

突破传统，迭代研发连接结构

传统装配式桥梁中混凝土横隔梁施工存在施工难度高、易错位对不齐，模版复杂等问题。

针对上述问题，团队最初的想法是改进预制梁模板，相关的研究思路一度得到了专家的好评。但研究团队研发的位置和角度可调的梁桥模板相对复杂，很难满足装配式梁桥的可重用要求，研究成果难大规模应用落地。因此，改进模板的研究道路就行不通了。于是，团队成员们从连接结构上入手，联想到用钢结构来解决问题。但是钢结构的高精度装配要求如何与混凝土梁相对粗放较大的施工误差相适应呢？团队针对新建桥梁，通过利用主梁间湿接缝后浇的空间和时间间隙，在解决竖向施工误差、系统进行数值计算和试验验证的基础上，研发了可适应现场三向施工误差的新建梁桥连接结构三点式钢横隔梁。

克服了关键核心难点后，团队还解决了一系列其他现实问题，例如采用钢横隔梁的桥梁应该按钢结构还是混凝土桥梁养护、钢横隔梁与混凝土梁的连接问题和混凝土梁预制模板调整等。

这一研究成果最初在104国道温州西过境桥得以应用，而后又在浙工大屏峰校区图书馆旁的新桥、台州腾云山大桥以及温州泰顺的多座桥梁上成功推广。“你们在桥下，如果看到连接各片主梁的三角形横梁，那就是我们浙工大原创研发，相信未来会有越来越多的桥梁采用这个技术。”彭卫兵说。

同时，团队通过横隔梁内置加速度传感器、建设健康监测平台，以采集多源异构结构运行数据，识别桥面堵重车和实时诊断结构安全状态，不断将传统建造向智能建造转型升级。

多年来，团队不断积累装配式梁桥设计方面的“小发现”，迎难而上，在边梁新型L型裂缝的发现和开裂机理、湿接缝应力控制的横隔梁设计方法、三点桁架式误差可调钢横隔梁结构和二次叠合多主梁式钢板组合梁新结构体系等方面取得突破，大大提高了梁桥装配建造效率和质量。项目成果已在多项重大工程中成功应用，产生了显著的社会和经济效益。

彭卫兵说：“这些细微、鲜有人关注却涉及量大面广应用端的问题，其实非常值得研究。研究上面虽然只是一个‘小点’的突破，一个‘细微’的改变，但因为我们面向的是整个桥梁装配建造领域，在应用层面的影响就非常巨大了。未来，我们会继续这一‘发现与探索’的事业，做‘细致入微’的研究、做‘顶天立地’的研究。”

（土木工程学院）