攻克抗震难题，看重大教授如何用高科技守护城市地下“大动脉”

目睹汶川疮痍，他立志攻克抗震难题

在城市中，地上高楼林立、车水马龙，地下钢筋混凝土的隧道内，各种管线林立、纵横交错。这些管线向城市的每个角落源源不断输送着水、电、热等能源，这里既是城市的“主动脉”，也是“生命线”。

然而，每当要铺设电力、通信等市政管线设施，道路都要被挖开。反复被挖的道路，也成了城市中的安全隐患，而建设地下综合管廊是解决这一问题的手段之一。地下综合管廊是指为电信、电力、燃气、供水等各类公用类管线盖一个共同的“房子”，位于地下约３米处，这个“房子”一般小可通人、大可通车。

重庆大学钢结构工程研究中心教授王宇航团队研发出了装备方便、抗震性较强的叠合装配式地下综合管廊，前不久这一技术在云南省西盟佤族自治县东城区基础设施EPC总成承包项目中被首次应用。

被灾后情景触动，学霸开启新研究方向

梳理王宇航的履历，记者发现眼前这位33岁的教授妥妥地是一名学霸：2004年考入清华大学土木工程系，2008年以年级第一名的成绩被保送至本系读博，2013年获得清华大学优秀博士毕业生、优秀博士学位论文、“学术新秀”等荣誉，29岁晋升为正高级研究员、博士生导师……

读博时，王宇航师从中国工程院院士、清华大学教授聂建国，研究领域为钢—混凝土组合结构，并开辟了复杂受力条件下的抗震结构安全性这一新研究方向。而这一切都源于10年前汶川大地震给他带来的触动。

当看到大批的建筑物在遭遇地震后变得脆弱不堪、救灾物资由于道路受阻而不能及时运达时，身为重庆人的王宇航十分惦念川渝受灾人民，心里有说不出的痛。

如何才能让建筑物在地震时更安全？王宇航下定决心要攻克这一难题。不过当时这方面的研究并不多，他和同学在研究中发现桥梁在坍塌时受力情况很复杂。之后，通过与导师聂建国的交流，王宇航很快就确定了自己的研究方向——复杂受力条件下的抗震结构安全性。

7个月攻坚克难，挑战高难度试验方案

地下综合管廊被称为城市的“血液循环大动脉”，叠合装配式则是一种新型的管廊结构形式。

王宇航介绍，叠合装配式地下综合管廊具有整体性好、工业化生产程度高、施工速度快、防水性能好等优点。虽然该种管道结构具有很多优点，但要做到抗震还需进一步提升该管廊叠合构件的界面抗剪性能、叠合装配式关键节点的抗震性能等。

其中，叠合装配式关键节点的抗震性能，关系到整个综合管廊结构在地震等荷载作用下的安全性和可靠性，这也是解决结构安全难题的关键所在。为了解决这一问题，他们在国内首次采用与工程实际运用等尺寸的构件试件进行试验，为此也给试验带来了试件制作难度大、运输吊装难等一系列困难。

“我们用了7个月的时间，反复调整试验方案、研发试验装置，最终完成了试验，得到了准确的数据。”王宇航说。

此外，近年来王宇航还主持国家及省部级纵向科研项目15项，主持大型工程咨询项目3项，发表学术论文75篇，授权国家发明专利3项、国家软件著作权1项。楼高240米的青岛海航万邦中心、世界跨度最大的三跨双塔自锚式悬索桥郑州桃花峪黄河大桥都应用了他的研究成果。

  拓展科研阵地，让风电设备在海上安全运行

以前王宇航参与的工程项目多在陆地，不过现在他的阵地拓展到了海上。

“现在的风电设施大都是建在内陆、潮间带和近海区域，海上风电资源利用是全球能源问题下一步研究的重点。”王宇航说，我国东南沿海城市用电需求量大，如果海上风电设施能被大力推广，那么将极大地解决东南沿海的用电问题。

王宇航介绍，海上风电具有不占地、风速高、无沙尘、电量大、运行稳定以及粉尘零排放等优势。不过相比陆地上的风电设备，海上风电设备对安全性要求更高；尤其是在深远海区域，那里风更大，还会出现龙卷风、洋流、海浪侵蚀等极端情况。因此，保障风电设施结构在各种恶劣环境中的安全性，就显得尤为重要。

在中国工程院院士、重庆大学钢结构工程研究中心主任周绪红的指导下，王宇航和团队正在开拓海上风电新能源结构研究方向，希望能通过基础理论研究和高性能钢结构技术促进风电行业科技水平的提高。目前，团队已与中船重工（重庆）海装风电设备有限公司紧密合作，联合研发新型风机塔筒和海上浮式风电新型结构体系。

来源：科技日报

记者：雍黎

编辑：胡昕哲

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