細看洋山科技閃光點

      綠色環(huán)保建材橋身百年不朽

　　東海大橋設計基準期要達到100年，這在我國橋梁建設史上是首次提出。這一標準對大橋結(jié)構(gòu)的防腐和耐久性，提出了更高的要求。一種以煉鐵廢渣為主要材料的綠色建材，承擔了重任。

　　海水中含有大量的陰離子和陽離子，這些離子通過混凝土孔隙進入混凝土內(nèi)部，與混凝土組分或鋼筋組分發(fā)生化學或者電化學反應，引起混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕。

　　在華東沿海地區(qū)，對混凝土最主要的破壞原因是Cl－，它不僅存在于海水中，空氣中也大量存在，這就對混凝土材料提出了很高的要求。為此，上海建科院和上海寶田新型建材有限公司合作，以煉鐵廢渣為主要原料，開發(fā)了一種針對東海大橋工程的綠色建材———高性能海工混凝土摻合料。它不僅等量替代了60％的水泥，直接節(jié)約材料成本2000萬元，而且因為其較高的細度，達到了填空混凝土獲取致密性的目標，有效提高了抗氯離子滲透性能及抗碳化、抗?jié)B、抗凍、抗硫酸鹽、抑制堿骨料反應等耐久性能。經(jīng)建科院“海工混凝土使用壽命預測系統(tǒng)”測算，加入這種摻合料的混凝土結(jié)構(gòu)，完全可以使東海大橋達到100年的使用壽命。

　　智能化系統(tǒng)監(jiān)測大橋“健康”

　　東海大橋作為上海國際航運中心洋山深水港區(qū)重要的配套工程，不僅是洋山深水港集裝箱陸路集疏通道，也是港區(qū)水、電、通訊供應的生命線，及與上海市區(qū)緊密相連的惟一通道。為保證東海大橋交通暢通，加強對橋梁的維護管理極為重要。

　　橋梁在建成后，在長期的靜載和活載作用下，以及氣候、腐蝕、老化等因素的影響，相應的強度和剛度會隨時間的推移而降低。這不僅會影響行車安全，亦會縮短橋梁的使用壽命。

　　隨著大跨徑橋梁的輕柔化及形式與功能的復雜化，橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)目前已成為國內(nèi)外學術(shù)界、工程界的研究熱點。許多國家都在一些已建和在建的大跨徑橋梁上進行了有益的嘗試。

　　橋梁健康監(jiān)測系統(tǒng)，是一個以橋梁結(jié)構(gòu)為平臺，應用現(xiàn)代傳感、通信和網(wǎng)絡技術(shù)，優(yōu)化組合結(jié)構(gòu)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、交通監(jiān)測、設備監(jiān)測、綜合報警、信息網(wǎng)絡分析處理和橋梁養(yǎng)護管理各功能子系統(tǒng)為一體的綜合監(jiān)測系統(tǒng)，它實時監(jiān)測橋梁在各種環(huán)境、荷載等因素作用下的結(jié)構(gòu)響應，并能有效地提供橋梁養(yǎng)護管理的科學依據(jù)，顯著提高橋梁的整體管理水平，從而能夠最大限度地確保橋梁安全運營、預診斷橋梁病害和延長橋梁使用壽命?？梢哉f，它是一位智能化的橋梁“體檢專家”。而傳統(tǒng)的通過人工目測檢查或借助于便攜式儀器測量的方法，根本無法有效地應用于大型橋梁的監(jiān)測。

　　在市建委和市科委的大力支持下，上海同盛大橋有限公司、同濟大學橋梁系、鐵道部大橋局東南檢測中心和巨一科技發(fā)展有限公司的科研人員聯(lián)合攻關，開發(fā)了“東海大橋健康監(jiān)測系統(tǒng)”。系統(tǒng)由分布在大橋各處的傳感器、工作站和環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)的光纖傳輸網(wǎng)絡組成，具有自檢、校正、控制、網(wǎng)絡重構(gòu)、可更換和升級功能，這一系統(tǒng)的成功建設和運營，將極大地減少大橋管理的現(xiàn)場工作量和養(yǎng)護管理費用，在幫助管理者及時了解橋梁的運營狀態(tài)、病害和外部事件從而科學地制定對策方面，將長期發(fā)揮重要作用。

　　聲納技術(shù)開道掃除“漏網(wǎng)”暗礁

　　洋山深水港的建設，離不開“掃?！毕蠕h的貢獻。要想開辟水上航線，首先要對海底來個“清場”，請擋道的暗礁出局，才能確保航道和港口的安全。

　　使用高分辨率多波束掃測儀及側(cè)掃聲納技術(shù)，能夠獲得高分辨率、全覆蓋的海底地形和地貌。

　　對洋山海域的海底地貌，以前只作過一次粗略的探測，精度遠遠達不到建設深水港的要求。上海海事局海測大隊在接到監(jiān)測洋山海底的任務后，在洋山海域駐扎了一個多月，用聲納技術(shù)對整個海域進行來回拉網(wǎng)式清掃。裝在船只底部的各種聲納探測裝置發(fā)出聲波，碰到非水物質(zhì)就會反射，由此可知海底深度。他們根據(jù)海底深度，每隔50～100米，平行設定一條探測線，再由線到面，將聲納探測網(wǎng)布滿整個洋山海域。

　　功夫不負有心人，在原先圈定的洋山港引航待泊檢疫錨地，他們居然“掃”出了一座高7米、在以前相關海域記錄中從未被提及的暗礁，。因為這片暗礁在水里的深度僅為16.8米，低于22米的要求，一旦遺漏，將會對即將停泊的十萬噸級以上的巨輪帶來災難的打擊。

　　此外，在洋山港建設過程中，由于多次遭遇臺風侵襲，施工水域沉船不斷，對過往船舶及工程施工都構(gòu)成極大威脅。數(shù)年間，海測大隊在東海大橋及洋山港施工作業(yè)區(qū)水域，掃獲了10數(shù)艘沉船，保證了深水港和跨海大橋的施工安全。

　　自主創(chuàng)新LED照明節(jié)能技術(shù)世界領先

　　我國首座跨海大橋會采用什么樣的照明技術(shù)？當然是最先進的第四代照明技術(shù)———LED。什么是LED？在東海大橋上的LED燈又散發(fā)著怎樣的迷人光芒呢？

　　LED燈，是利用半導體發(fā)光二極管作為光源的一種固態(tài)照明。它可以在通電條件下，讓移動的電子“掉進”量子阱，產(chǎn)生一定波長的光。其技術(shù)關鍵是：“鋪設”的量子阱越多，電子“掉進去”的可能越大，能量利用率就越高。

　　據(jù)中國工程院院士陳良惠介紹，LED照明可大大達到節(jié)電目的，預計2010年我國用電量將達到2.7萬億度，照明用電量超過3000億度。由于同樣亮度下，LED燈的耗電僅為普通白熾燈的1/10，所以，只要有1/3的白熾燈被LED燈取代，每年就能節(jié)省近1000億度電，相當于一個三峽工程的年發(fā)電量。

　　東海大橋的照明系統(tǒng)原由美國通用公司總承包，燈具都由他們提供。在上海市科委的支持下，上海藍寶光電材料有限公司與中科院上海技術(shù)物理所合作，自主研發(fā)并掌握了多層量子阱結(jié)構(gòu)技術(shù)，“鋪設”的量子阱達到了四層，目前國際上只有美國和日本掌握同類技術(shù)?，F(xiàn)在，由我國自己開發(fā)的LED燈已經(jīng)取代通用公司的燈具，在東海大橋上熠熠生輝，閃耀著科技自主創(chuàng)新的光芒。

　　生態(tài)改良鹽堿地污泥大顯身手

　　臨港新城是洋山港的重要城市依托和集疏運基地，它以5平方公里的“蘆潮湖”為圓心向四周擴散，形成總面積為90平方公里的濱海城市。但是，臨港新城外圍的沿海地帶是一片新近由人工吹泥而成的陸地，含鹽量很高。如何對這塊鹽堿地帶進行改造，使它成為生態(tài)健康的碧水綠洲呢？

　　據(jù)上海市園林科研所高級工程師崔心紅博士介紹，目前園林與水利專家正通力合作，運用排管、隔離、抬高地形這三大工程措施以及一系列生態(tài)輔助措施，對鹽堿地進行改良。

　　專家想出了一套有利于環(huán)保的工程對策，為土壤安置一些排鹽管，將大量鹽分釋放到特定的地下河網(wǎng)，其功能類似于汽車的尾氣排放；用建筑垃圾等材料在土壤底部鋪一道“隔離層”，阻隔鹽分自下往上流動的通道，讓地表徑流和雨水向下滲透，稀釋土壤的含鹽量；或者干脆來個“大搬家”，抬高新成陸地的地形，讓“虎視眈眈”的鹽水沒有可趁之機。

　　其他一些生態(tài)措施也能起到不錯的輔助效果，比如給貧瘠的鹽堿地土壤“增肥”：充分利用城市水廠污泥，先發(fā)酵腐熟后，去除其中的重金屬和病原微生物，再按嚴格要求施入鹽漬土中。這樣，不但能增加土壤的有機質(zhì)，使其層次更豐富以達到種植要求，也能將多余污泥變廢為寶，可以說，是為發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟添了一臂之力。