“科学技术奖”特等奖项目

　　一、基本情况 

　　项目名称：柔性钢桥结构动力强化与振动控制关键技术及人致振动理论 

　　主要完成人：华旭刚、万田保、陈政清、杨勇、马亮、黄智文、王忠彬、张欣、郭建民、温青、陈谨林、封周权、陈志冬、汪志昊、乐小刚、宁平华、王文熙、回忆、贺佳、陈捷 

　　主要完成单位：湖南大学、中铁大桥勘测设计院集团有限公司、广州市市政工程设计研究总院有限公司、中国建筑第六工程局有限公司、湖南省潇振工程科技有限公司、张家界大峡谷旅游开发有限公司、湖南省交通规划勘察设计院有限公司、湖南科技大学、华北水利水电大学 

　　二、项目背景 

　　本项目属于桥梁工程及结构防灾减灾领域。桥梁结构的大幅异常振动轻则造成恐慌，久则诱发疲劳损伤，重则导致严重灾难。柔性钢桥阻尼小、质量轻和刚度低，在风、地震、人群等动力荷载作用下的振动与安全问题极为突出。结构动力强化和振动控制是保障柔性钢桥动力安全的两项最重要的关键技术。大型桥梁服役环境严酷，动力荷载激励频域宽，单纯采用机械阻尼的振动控制技术往往很难满足复杂动力作用下宽频带、超低频的结构减振要求，或者带来振动控制成本的大幅增加。此外，大跨径人行桥飞速发展以及交旅融合理念实施，亟需建立适合我国人群参数的精细化人致振动理论。 

　　三、创新成果 

　　历时十余年，项目组受国家基金及省部级专项等资助，从结构动力强化及其与电涡流协同优化思路出发，在柔性钢桥结构新体系、结构刚度与电涡流阻尼协同减震/振系统、人致振动理论等方面取得了创新成果： 

　　（1）发明了面向结构刚度提升的两种柔性钢桥新结构。依托张家界人行桥，在国际上首次建成了大张开量空间索面悬索桥新结构，大幅提升了刚度，并实现了结构与自然环境的完美融合；形成了成套设计与施工方法，为今后推广用于超大跨度公路桥提供了参考。依托绵阳三江大桥，发明并建成了一种人车分离的双层斜拉桥新结构及连杆系统，显著提高了竖向和横向刚度。 

　　（2）开发了非线性弹簧纵向限位装置与大吨位的永磁轴向电涡流阻尼器协同工作的减震系统，为大跨度索支承桥提供了高效可靠的减震技术。研发了全金属结构的非线性弹簧双向限位装置，实现了在35mm行程内限位器抗力快速平稳增加至350吨。与传统限位器相比具有较好的环境适应性，可有力保障桥梁结构在严酷服役环境下的长期安全。  

　　（3）提出了基于我国人群步行力参数的人致振动精细化理论。采用图像识别技术在国内获得了样本数量最多的我国人群步行参数特征，建立了基于人桥相互作用的人致振动理论，为模拟桥梁人致振动提供了较为准确的方法。建立了动力强化与阻尼振动控制的协同优化设计方法，以绵阳三江大桥为例，采用连杆与阻尼系统协同工作的减振系统，总成本降低50%以上。 

　　四、推广应用 

　　授权发明专利25项，参编规程2部，出版专著1部，发表论文50余篇。成果已在张家界玻璃桥、洞庭湖二桥等十余座公路及人行桥得到成功应用，近三年创造经济效益3.8亿元。研究成果得到国际同行广泛关注，张家界玻璃桥获国际桥梁大会亚瑟.海顿奖，德、英、韩等国学者相继进行电涡流阻尼跟踪研究，体现了本项目的领先地位。根据成果评价会等客观评价，“本项目总体上达到了国际先进水平，其中非线性弹簧纵向限位装置与大吨位轴向电涡流阻尼器协同工作减震系统和大张开量空间索面悬索桥体系达到国际领先水平”。 

大张开量空间索面人行悬索桥—张家界玻璃桥

纵向非线性纵向限位装置与电涡流阻尼协同减振系统工程应用

基于我国人群参数的人致振动分析方法