大桥防船撞重大技术成果发布。

5月7日，宁波大学举行了大桥防船撞重大技术成果发布会暨重大工程结构健康与安全高端论坛，正式发布由宁波大学牵头研发的大桥防船撞重大技术成果——大型桥梁柔性防船撞技术与装备。

大桥防撞，是个世界级难题。船与桥，一直以来都是个矛盾体。于船而言，桥梁是人工障碍物。于桥而言，船舶是潜在的破坏者。

资料图，2007年发生在广东的九江大桥船撞桥事故，造成近百米的桥面坍塌、数人死亡的严重后果。

很长一段时间内，大桥的防撞问题，国内外没有统一的设计规范。船与桥，一旦相撞，船沉桥塌人亡。2007年广东九江大桥被运沙船撞击撞塌，2008年金塘大桥通车前被船舶撞塌，这些船撞桥事故，触目惊心。

这个世界难题，如何破解？

宁波大学力学学科是国家一流建设学科，也是学校最早创建的学科之一。三十多年来，团队潜心研究，凝聚三代科学家心血，贡献“宁大智慧”。他们自主研发了大型桥梁通航孔刚柔匹配导向桥墩防船撞技术、非通航孔桥非接触式自适应恒阻力船舶拦阻技术等核心技术。这些大桥防船撞重大技术成果，贡献了“一流成果”，巧解了各类实践难点。

如今，这些技术已成功应用于广东湛江跨海大桥、象山港大桥、福建平潭海峡大桥、三门湾蛇蟠大桥等8座大桥，为大桥和来往船只“保驾护航”，以期做到“桥不坏，船不坏，防撞装置不坏”。

象山港大桥。

在宁波大学，大桥防船撞“柔性防护”理念与技术的缘起，来自两位专家好友的“偶然吐槽”。

2002年，上海海洋钢结构研究所研究员陈国虞，找到自己的同学好友，也是宁波大学创校副校长、国内爆炸力学和冲击动力学领域的知名专家王礼立教授，诉说了自己在船撞桥方面的苦恼。

当时，“刚性防护”理念，在国内外桥梁业界占主流地位。业内普遍认为，为保护桥梁，防撞保护装置建得越坚固越好，在桥墩周围建造足够坚固的刚性防护体，以减小桥梁损坏。

可在“刚性防护”下，船与桥的“硬碰硬”，往往是“两败俱伤”。

“刚性防护，相当于一次简单的爆炸。轻者，或桥墩刚性防护体被撞瘪，或桥梁被撞坑凹，严重时，可能船沉桥塌人亡。”王礼立说。

正是两位专家间的这次看似偶然的“倾诉困难”，让王礼立思考，“如何防止船撞桥，应该要有理念的更新，不妨从冲击动力学角度出发。”

有没有什么办法，可以避免“两败俱伤”，做到“两全其美”？

“以柔克刚”，王礼立提出了新的理念和研究方向。

“船撞桥，是个典型的冲击动力学问题，我们要将这个理念，运用到船撞桥的应用中去，摒弃‘刚性防护’，转而采取‘柔性防护’理念。”王礼立说。

以柔克刚，从局部抵抗转向整体性抗撞，减少碰撞时能量交换，做到“桥不坏，船不坏，防撞装置不坏”，王礼立和团队从这四个概念考虑出发。

一位是冲击动力学专家，一位是材料学专家，王礼立和陈国虞两人一拍即合，开始合作研究。

在科研经费紧张的情况下，他们应用近代冲击力学研究原理，根据船只与桥梁相撞时的应力波传播过程，对撞击力和撞击能量的传递特点，进行计算分析，运用大量钢丝绳圈为防撞元件，提出桥墩柔性耗能防撞装置的原理和设计方法。

2003年，受湛江跨海大桥建设指挥部的邀请，王礼立教授开始带领宁大力学团队研究大桥防撞技术。

终于，在2007年，船撞桥新型柔性耗能防护设计的新技术，首次运用在有“广东第一桥”之称的湛江海湾大桥上。这也是国内第一个拥有自主知识产权的柔性防护装置。

王礼立介绍，湛江海湾大桥主孔，按5万吨级散装货轮通航标准设计，塔墩船舶水平撞击力高达8400吨。在如此大吨位船舶的航道上，给桥墩设计抗撞措施，护桥又护船，这在当时全国乃至全世界都是非常罕见的。

“宁大团队发明了通航孔桥刚柔匹配导向的桥墩防船撞技术，攻克了船撞桥过程中船舶巨大动能耗散的难题。”宁波大学机械工程与力学学院教授、博士生导师杨黎明，接过了科研“接力棒”。

他们为通航孔桥桥墩，穿上“防护铠甲”。宁大力学团队为桥墩先穿内钢围“里衣”，再以数百上千个钢丝绳圈构成柔型防撞圈，作为“中衣”拓展柔度，“外衣”披上外钢围，以增强型钢箱梁增加刚度，外刚内柔，刚柔共济。

在“外衣”外刚围的迎撞角设计上，宁大力学团队也下了苦功。迎撞角与柔性防撞圈协同工作，引导船舶沿防撞装置外侧“滑走”，引导船舶航向，以“四两拨千斤”的方式，疏导船舶巨大动能，降低四到八成船撞力。

反观刚性防护，若船舶撞向桥墩防护装置，防撞装置形成凹陷，船也可能陷入其中无法自拔，桥墩将承担几乎全部撞力。

如今，宁大团队的通航孔桥防撞技术已应用在象山港公路大桥、湛江海湾大桥、梅山红桥、力洋港大桥等桥梁上，共节约工程投资近4亿元。

我国著名桥梁专家、同济大学范立础院士将其比喻为——在解决船桥相撞问题时，不采用硬碰硬的“少林拳”，而采用以柔制刚的“太极拳”拳法。

从基础理论，到技术创新，再到工程应用，宁波大学团队历经三代人，走过了三十载风雨。

“对于非通航孔桥，宁波大学团队原创发明了非通航孔桥自适应、恒阻力耗能拦截船舶技术，攻克了柔性无损船舶拦阻技术难题。” 宁波大学冲击与安全工程教育部重点实验室副主任王永刚教授说，团队为非通航孔桥，筑上“防护栅栏”。这些技术，目前已应用于平潭海峡大桥、响礁门大桥等多座桥梁，以及湘江蔡家洲水坝，节约工程造价3.3亿元。

其中，自适应船舶阻拦技术，让船只“拦得住”。日常时，阻拦装置平卧于水面处于“躺平”状态，船撞时，则自动变换姿态，“尾部压入水下，同时头部就翘起来”，带动拦阻网，包裹船舶。

力洋港大桥。

恒阻力耗能技术，让船只“停得稳”。他们设计的“拦截网”，由主缆和一系列高分子耗能缆组成的，船只靠近桥梁时，将逐根拉断耗能索，稳定阻拦，并稳定消耗船只动能，实现柔性无损阻拦船舶。“恒阻力耗能技术，解决了现有装置拦阻力波动过大、导致拦阻系统崩溃的难题。”王永刚介绍。

如今，宁波大学研发的新型防撞船拦阻技术，从1.0版本升级到2.0版本。

智能潜浮式船舶拦截技术及设备，应运而生。宁大团队将“智慧大脑”安装在防撞设施上，数字化智慧识别危险船只，主动出击阻拦，快速潜浮技术能让“潜在水下”的充气气囊数秒时间内自动弹出，阻拦船只。

资料图。

“不久后，这项新技术将有望应用于港珠澳大桥上。”王永刚说，去年12月，宁波大学和港珠澳大桥管理局签署战略合作协议，宁波大学将承担《港珠澳大桥主体工程营运期桥梁防船撞拦阻新技术研究》项目并深化合作。

针对宁波大学研究的“船撞桥的柔性耗能防护设计分析成果”，浙江省科技厅组织王景全、周绪红、秦顺全等多位院士组成专家组，鉴定其“属于我国自主创新成果”，称“这一创新设计对于大型桥梁、码头港口、海洋采油平台和核电站等近海工程结构的安全防护的设计具有重要的应用前景”，并作结论称该成果“达到国际领先”。

2022年，宁波研发的这项大桥防撞技术，进入交通运输部颁布的公路桥梁防船撞装置通用技术条件，成为国家标准。

从“两败俱伤”到“两全齐美”，三十年来，宁波大学力学团队齐心协力，为“大桥防撞”这个世界级难题，贡献了“宁大智慧”，并将在未来，创造无限可能。

甬派客户端记者 张子琪

编辑 傅婷婷