我们客座教授尹学军助力港珠澳大桥抵御超强台风

2018-12-17 11:18:18 来源:463永利官网 分类:土木前沿展示 阅读量:

尹学军,我国著名振动控制专家,港珠澳大桥抗风振装置的设计者,现为463永利官网客座教授及土木工程防灾减灾方向学科带头人,我们陆地交通地质灾害防治技术国家工程实验室理事会委员,青岛隔而固振动控制有限公司总经理。尹学军教授主要致力于振动和噪声控制、防震消能减灾、环保、节能、新能源技术和产品的设计、研发和制造,在工业工程振动控制、轨道交通、建筑桥梁等领域均做出了卓越贡献。尹学军教授先后申请专利167项,已获专利授权115项,其中发明专利授权55项;参编国家和行业标准5部,发表专业论文50篇;作为主要完成人荣获国家科技进步二等奖2项,省部级科学技术一等奖4项、特等奖1项。近日,CCTV第十套科教频道《大家》栏目对尹学军教授进行了专题报道,记录了其在桥梁减振、地铁减振等环境振动控制方面做出的突出贡献和取得的成就。(详见以下转载)

“我们赶上了一个很好时代,我们应该踏着时代的脉搏,与祖国的命运同步,在未来,我希望把振动控制技术应用于到祖国需要的各行各业。”

——尹学军

尹学军,我国著名振动控制专家,港珠澳大桥抗风振装置的设计者,上世纪90年代末,他首次将高端振动控制技术引入国内,填补了我国在该领域的空白。二十年来,他绘制出了无数个技术蓝图,带领团队完成了各类振动控制工程9000余项。

01

树立世界桥梁减振技术的新标杆

港珠澳大桥,世界上最长的跨海大桥,设计使用寿命长达120年,然而在通车前一个月,它却面临着突如其来的超强台风的考验......

港珠澳大桥

2018年9月16日,超强台风“山竹”在广东珠海登陆,当它以16级的风速划过桥面时,尹学军时刻关注着它的动态,因为当初他为这座桥梁设计的抗风振装置最高风速正是16级,它在实战中表现如何,还是个未知数。

台风“山竹”云图

台风过后,港珠澳大桥静谧地蜿蜒在伶仃洋上,安然无恙,其实,这项世纪工程能够在狂风中巍然屹立是因为采用了多项现代化技术,而振动控制就是其中的关键技术之一。

港珠澳大桥调谐质量减振器

这是尹学军为港珠澳大桥设计的悬挂式调谐质量减振器,它由弹簧、阻尼器、质量块组成,作为港珠澳大桥抵御超强台风的核心装置,虽然它高2.6米、重达4吨以上,但非常灵敏,参数精确可调,而且免维护。

作为世界上最长的跨海大桥,港珠澳大桥海上桥梁长22.9千米,其中7.5千米的桥箱内安装了尹学军设计的92个调谐质量减振器,但为这样一项超级工程量身定制抗风振装置并不是一件容易的事。

港珠澳大桥地处伶仃洋海域,每年六级以上大风超过200天,为了控制台风引发的桥梁共振,专家们经过风洞试验和仿真分析,要求减振器的阻尼比达到百分之一以上才有把握抵抗16级以上台风。

在原先设计方案中,92个调谐质量减振器最大在4吨的话,可以刚好满足阻尼比百分之一的要求,但是在尹学军看来,这样的设计缺乏安全储备,于是他决定,将最大的减振器的质量由4吨提高到了4.8吨。

在验收现场上,1.7%的阻尼比让尹学军十分满意,他和团队多年的心血付出终于得到了回报。

遇到难题时画图分析,是尹学军多年的习惯

02

他让城市更加安静

尹学军的另一项重大发明,就是轨道减振技术。通过将轨道加装在浮置板上,并在浮置板内放入弹簧隔振器,经过不断加装调平钢板将地铁轨道与下面的结构脱离,在列车运行时起到调节缓冲的作用。这种装置被称为钢弹簧浮置板。尹学军把它形象地称为“列车的席梦思”。

地铁钢弹簧浮置板

事实上,早年尹学军还在德国留学时,就已经开始了钢弹簧浮置板技术的发明工作。

十三年的留学生涯,尹学军掌握了德国现代的机械设计方法,主持建造了柏林工业大学最大的试验台——“高频滚动力学试验台”,并深入研究了先进的振动控制的技术。

在当时,我国中高端振动控制领域落后国外三四十年,在一些领域甚至是一片空白。为了实现科技报国的初衷。在毕业后不久,尹学军回到祖国,希望能够推广这项技术,缩短中国和发达国家的差距。在他看来,回国报效祖国,既是一种契约,更是一种责任。

尹学军的柏林工业大学博士毕业照

尹学军和他设计的“高频滚动力学试验台”

如今北京西直门交通枢纽是最繁忙的交通线路之一,其实早在2001年修建时,考虑到地铁13号线产生的振动会给写字楼和指挥中心造成严重干扰,项目曾一度停滞不前。

西直门地铁站

此时正在到处进行技术推广的尹学军得知这个消息后,自告奋勇,主动承担起了这项难度非常大的隔振工作。

尹学军和团队经过研究,提出了采用钢弹簧浮置板道床隔振技术和高架穿楼钢弹簧支座三维隔振技术来解决振动干扰问题,其中高架轨道桥穿楼钢弹簧三维隔振项目是世界首例。

为了打消专家们对于技术可靠性以及列车运行安全的顾虑,尹学军加班加点,将专家们的疑问都一一经过计算机仿真和设计计算形成项目报告,最终,通过了专家组的评审。

尹学军深夜加班绘制西直门地铁图纸

2002年9月,西直门地铁13号线通车试运营,地铁静静的进出,并没有对写字楼和周边居民产生干扰。此后,尹学军发明这项的道床隔振技术开始逐渐被业界认可。

时至今日,他发明的轨道减振技术在全国26个城市260多公里的轨道线路上安全运行。在他的努力下,我国一些重要领域的振动控制技术已然跻身世界前列。

03

为超级工程保驾护航

位于江苏省连云港市的田湾核电站是单机容量百万千瓦级核电站,这里汽轮发电机组下面使用的隔振装置也是尹学军团队设计的。如今他的隔振技术已经在我国多数核电项目中广泛使用。

田湾核电站汽轮发电机组

这是一个百万千瓦级别的汽轮发电机组,运行时会产生剧烈振动,然而在台板和柱子之间放置钢弹簧隔振器,就可以将振动衰减隔离,避免台板和柱子发生共振,从而保障设备在要求的振动指标内平稳运行。

田湾核电站使用的弹簧隔振器

看似简单的弹簧,在尹学军手中被设计成各种减振、隔振装置,承载着数百千米的地铁安静运行,托举着数千台大型装备平稳工作,呵护着像国家大剧院、上海世博文化中心、港珠澳大桥等国家重大工程免受振动干扰,二十年来,尹学军一直不忘回国的初心,为大国重器和超级工程保驾护航。

( 转载《央视科教》)

央视《大家》——尹学军 为超级工程保驾护航:

http://tv.cntv.cn/video/C10309/11a9faf5472b489f816d0bad9376c19a

编辑:周佳仪

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