科技人物 | 耿波：专攻桥梁防撞的“骨科医生”
时间：2021年05月25日
“洪满指，似波澜，来时虽盛去悠然；浮轻取，重按无，浮如木在水中浮……”中医把脉，望闻问切。
重庆山水相依，“服役”桥梁众多，每日疲惫的身躯承载车来车往，川流不息；桥亦如人，也需嘘寒问暖，体检问诊。
骨科，专门研究骨骼肌肉系统的解剖、生理与病理，运用药物、手术及物理方法保持和发展这一系统的正常形态与功能，以及治疗这一系统的伤病。而有一群隐居重庆南岸的桥梁防撞“骨科医生”，通过“中西医”结合，望闻问切，再加“x线射”扫描探测，为桥梁“把脉问诊”，对桥梁的骨骼肌肉进行保护。
一个初春朗晴之日，我前往南岸长生桥，采访一位桥梁“骨科医生”耿波。
耿波，70后，山东淄博人，同济大学桥梁专业博士，任招商局重庆交通科研设计院有限公司桥梁院副院长、桥梁与结构防撞分公司总经理，兼任桥梁工程结构动力学国家重点实验室副主任、重庆交通大学硕士导师。主要研究领域为桥梁防撞与桥梁抗震，2013年获“重庆市百名工程技术高端人才”，2018获交通部重点科技平台创新人物。
说到专业，这位理工男的语速如竹筒倒豆子，直蹦蹦，脆生生，像是敲起了山东快板，铿锵有力节奏快，逻辑严密无废言。
耿波博士
面临世界难题，专攻“桥梁防撞”
耿波所在的招商局重庆交通科研设计院有限公司负责了多座特大桥设计、咨询、科研、检测，创造了不少中国第一和世界第一！他们的业务覆盖全国，在重庆市设计了朝天门长江大桥（世界最大跨公轨两用钢桁拱桥，主跨552米）、东水门长江大桥(世界最大跨径双塔单索面部分斜拉桥，主跨445米）、千厮门嘉陵江大桥(世界最大跨径单塔单索面部分斜拉桥，主跨312米）、菜园坝长江大桥（世界最大跨径公轨两用无推力钢箱系杆拱桥，主跨420米）、曾家岩嘉陵江大桥（国内首座公轨两用刚性悬索加劲连续钢桁梁桥，主跨270米）、鱼洞长江大桥（大桥中间两条轨道、两边各3个车道，形成“两边跑汽车，中间跑轻轨”的景观，全国首例）……
创造这些“第一”的是来自同济大学、浙江大学、中南大学、东南大学、重庆大学……等高校的桥梁工程、工程力学、材料工程、实验技术等方面的四十余位技术员。
“桥梁防撞科技分公司”这个名称，在大众眼里， 是个陌生、冷门的领域。为何专门成立一个研究“桥梁防撞”的企业呢？
据耿波介绍，我国公路网络发达，水系众多，2019年底，我国公路里程达到了501.25万公路，其中高速公路里程为14.96万公路，内河航道里程为12.73万公里。高速路需要架桥跨越航道和沟谷，仅跨航道桥梁数量约2万余座。
随着航道通行船舶吨位不断加大，通航密度不断提高，特别是大风天、洪水期、大雨天、大雾天，密集的公路网好航道交汇处跨航道桥梁船撞问题突出。
2007年6月15日凌晨，广东九江桥被一艘2000吨级运砂船撞垮了引桥的一个墩子，造成桥面连续坍塌近200米，正在桥面上行驶的4辆汽车（共有司乘人员7名）及2名大桥施工人员当场坠入江中，桥面坍塌后又砸到船头上，损失惨重，随后，政府花了两三年时间和2.5亿资金修复桥。
洪水期，江水流速达到每秒六到八米，船舶擦碰桥梁的事故较多，重庆黄花园大桥、朝天门大桥、牛角沱大桥、石门大桥、轻轨三号线桥墩都被撞过。
2007年7月6日，嘉陵江刘家台水域，一艘载重约为2000吨的运沙船触礁进水，随后被固定在岸边，可是，在急流的冲击下，船三次脱离钢缆，最后撞上黄花园大桥桥墩。
2010年7月，洪峰过境，磁器口岸边有艘餐饮船，洪峰过境，缆绳断了，船上没人，随浪漂流，，撞到石门大桥桥墩上，桥上的监控记录了整个船撞过程。凌晨，公司总工尚军年接到业主方传来视频，看见视频里船撞桥的瞬间，大桥摇晃得厉害。天刚蒙蒙亮，尚军年和同事即刻租船到现场去检测石门大桥的“伤情”，洪峰过后水位下降，他们站到船顶八米高还够不到，于是把带着的雷达探测仪加长，看桥墩是否“骨折”？雷达探出脑袋，仔细扫描了一圈，确诊是宽15公分、深15公分的混凝土剥落，桥墩内部钢筋的保护层损坏。为了不让伤口继续扩散“溃烂”，导致钢筋锈蚀，技术人员赶紧对石门大桥的局部创伤进行了修补、处理。
2018年，朝天门大桥也受到一场“惊吓”，那年7月13日，伴随着一声巨响，两艘钢架结构的趸船从长江上游的修理厂挣断缆绳“越狱”，在长江湍急的水流中失控，它俩顺水沿着江边遛弯儿，漂流到朝天门大桥时，“嘭”地一声巨响，把北引桥桥墩撞了，紧接着两艘船继续往长江下游飘去，其中有一艘船飘航时，其尾部再次撞上另一个桥墩。后来，航道管理监控指挥中心在大佛寺长江大桥附近将它俩拦截。幸运的是，这次撞击对桥破损，程度较轻，可以保证车辆正常通行。
据不完全统计，近5年来我国共发生204起船舶碰撞桥梁事故，跨航道桥梁通航孔的涉水桥墩数量约17684个，涉及9285座桥梁。然而目前针对抗撞能力不足、船撞风险较高的桥梁的防护处置仍较为滞后，跨航道桥梁的抗撞设计一直是全世界面临的难题。
查病症开处方，填补国内空白
在重庆，三级航道以上，已建成通车的大约140余座大桥。
桥梁风吹日晒，自然老化，寿命有限，遇到突发状况，自然灾害、意外事故，会受到不同程度的创伤。
从2005年开始，耿波便开始带队进行桥梁防撞研究，并对国内外的船撞事件进行深度剖析，针对桥梁被伤害的不同“病症”，先进行“外科”检测，然后采用专业仪器对大桥进行“内科”检查，开展船舶撞击的概率评估和船撞数值仿真模拟计算，研究防撞“处方”。
他们因地制宜，因桥施策。针对四大桥型对症下药，有不同的处方：对于梁桥、悬索桥、斜拉桥的桥墩、桥塔采用附着式套箱或护舷进行防护；对于侧向抗撞能力薄弱的拱桥采用隔离式或独立式防撞结构进行防护；对于净高不够的梁式桥采用超高防护。除采用上述被动防护措施外，对于桥区通航船舶采用主动预警技术进行预警防护，通过在桥区加装电子眼、雷达、摄像头等设备，密切监测桥区来往船舶，对于偏离航道的船舶，通过声光电和无线频道对船舶进行提示预警。在设计各类防撞保护装置时，不仅要考虑保护桥梁，还要保护船舶，根据船和水的“脾性”，结合桥梁和船头的等效刚度，充分考虑产品材质，可以选用钢结构、复合材料、钢和复合材料组合等多种材料形式进行防护，以最大限度保护桥梁，同时减轻撞击时对船舶的损害。比如，位于三峡库区的丰都长江二桥桥墩采用的防撞浮箱，可以随着江面的水位上下而浮动，当遭遇外物撞击时，防撞浮箱能通过弹性变形消减能量，以保护桥墩不受损坏；在东部沿海，由于水位落差相对较小，则多采用固定式护舷进行防护；对于宽阔水域，则采用水上拦截索形式进行防护。应该说，具体采用何种防撞形式，需要根据桥区船舶大小、桥墩抗力水平、桥区水文环境等多种因素进行综合确定。
另外，据公司副总袁佩介绍，高速公路护栏及隧道洞口，城市立交桥、高架桥、轨道桥墩子大都在交叉路口，容易被车撞，因此，他们也研发了相应的防车撞产品。
2010年，耿波和他的团队主持编制了我国第一部桥梁防撞标准《重庆市三峡库区跨江桥梁船撞设计指南》，填补了该领域的国内空白，为我国新建桥梁的防撞设计及在役桥梁的防撞评估工作起到了重要技术支撑作用。这部指南的大部分条文均被纳入参编的交通部行业标准《公路桥梁抗撞设计规范》，引领了我国桥梁防撞技术的发展。
从2010年到2020年，他们十年磨一剑，参编交通部行业标准《公路桥梁防船撞装置通用技术条件》等多部行业和团体标准，极大推动了我国桥梁防撞领域的技术进步。
在此期间，他们先后承担了国家重点研发计划项目、国家自然基金项目、交通部西部项目、重庆市科委科技项目等国家级省部级重大研究课题29项，各类防撞评估及设计项目100余项，防撞装置生产制造安装项目40余项。为众多国家重大和特大工程项目提供了技术服务，解决了一系列跨江跨海大桥的防撞问题，有力保障了我国陆上和水上交通运输安全，为实现我国交通强国战略和绿色航运发展均起到了重要的支撑作用。
这个年轻的桥梁防撞团队，已形成了防撞科研-设计-咨询-产品-市场的全产业链发展模式，是目前国内在防撞领域唯一一家全产业链的研究单位，已拥有各类授权专利及软件著作权70余项，出版各类学术专著11部，制定行业标准2部，团体标准2部，地方标准1部；研究成果获中国公路学会科学技术奖特等奖1项、中国公路学会科学技术奖、重庆市优秀工程咨询奖等省部级一等奖4项，重庆市科技进步奖、重庆市优秀工程咨询奖等省部级二等奖7项，重庆市建设创新奖等省部级三等奖多项。所研发的产品获重庆市高新技术产品称号，团队荣获重庆市首届创新争先奖等多项荣誉称号。
桥梁防撞团队
稿件来源：重庆市桥梁协会
撰稿人：郭琳，重庆市作协会员，重庆市互联网界联合会专职副秘书长，“鸣家”栏目负责人