中国宁波网记者 黄金
作为世界有名的基建强国，如今，一个个超级工程遍地开花，一艘艘巨轮每天在不停穿梭。
但随之而来的是一道世界性难题——船和桥一旦相撞，不但损失巨大，严重的还导致船毁、人亡、桥塌，甚至泄漏引起灾难性环境污染。
这一难题成为了摆在一座座大桥面前的必答题。率先答题的是宁波大学。
5月7日，宁波大学发布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，可以说是为一座座大桥穿上高科技“铠甲”、戴上高性能“护带”。
也许，你要问，为什么是宁大？其实，为这一成果，一批又一批的宁大人接续奋斗了30多年！
从理论推导、模拟实验，到实船撞击试验，再到尝试应用，这一成果已先后在8座大桥上得到检验，并逐步迭代升级，一步步验证着世界性难题的破解之道。
刚柔匹配，大桥与轮船“打太极”
在象山港的海面上，宁波大学曾开展过这样一个国内外首次的实验：一艘载重400吨的海船以不同的速度和角度，撞向象山白墩港大桥前设置的柔性防船撞装置，一连撞击了12次，不但桥墩安然无恙，连船也没有受一点伤。
这正是桥墩安装的柔性防船撞装置的功劳，这个装置的设计原理来源于“非线性应力波传播理论进展及应用”。
通俗来讲，就是当船舶偏航撞向桥墩时，在诸多柔性部件的共同作用下，撞击力大大降低，并且船舶有时间和空间转向，撞击反作用再加上水流的升力作用，将船舶推离桥墩，使船舶沿防撞装置外侧滑走，从而带走撞击的大部分动能，起到了“四两拨千斤”的作用，类似”打太极”。
“以往的防护理念是刚性的，只保护桥，不管船。而我们这种刚柔匹配的装置，追求的是大桥、装置、轮船三不坏，最大程度降低损失。”这项技术的发明人，宁波大学教授王礼立告诉记者说。
湛江海湾大桥
从2003年开始，这一技术已应用在广东湛江海湾大桥，随后，象山港大桥上也运用这一技术，用来抵御5万吨级船舶对桥梁可能的撞击，后续还应用于力洋港大桥等多座桥梁，共计节约工程造价近4亿元。
象山港大桥
梅山红桥
今年90岁的王礼立是我国爆炸力学和冲击动力学开拓者之一、国家自然科学奖二等奖获得者、宁波大学创校副校长。
自1986年来到宁波大学后，他就在这里和团队一起潜心致力于破解爆炸与冲击的密码。2002年，他的同学——在上海海洋研究所工作的陈国虞教授找到他，让其帮忙解决船撞桥实验的模拟计算难题。
“我觉得这对国家和社会来说，都是一件很有价值的事情，便毫不犹豫答应了。”王礼立通过数十年来的理论积累，运用朱王唐本构模型让这一难题迎刃而解，并根据冲击动力学的原理做出了更完美的刚柔匹配装置。
但试验的过程却坎坷无比，风险大，经费有限，有人急哭了，有人愁出了白头发；找试验船没有船老大敢答应，费尽周折才找到一艘接近报废的船……
但“胸怀国之大者”的他们知难而上，一个是工程应用最前沿的专家，一个是冲击动力学理论的顶尖学者，完美的组合一路闯关，创新应用的脚步再也没有停过。
自适应，让轮船“拦得住”“停得稳”
对一些大型桥梁来说，除了通航孔桥，更多的部分是非通航孔桥。
据统计，船舶撞击桥梁非通航孔区段引起的事故要比撞击通航孔多出一倍。
针对通航孔桥桥墩防船撞的难题解决后，非通航孔桥防撞船舶拦阻的技术难题又浮现出来。
此时，王礼立教授已退休，他的团队成员杨黎明、王永刚等先后接棒。
“针对这一难题，我们团队通过协同攻关，发明了自适应、恒阻力耗能船舶拦阻技术，攻克了柔性无损拦阻船舶技术难题。”宁波大学冲击与安全教育工程教育部重点实验室副主任王永刚教授说，装置平卧浮于水面，不受水流和水位变化影响，一旦被船撞到，便自动翘起来，对船只进行包裹拦截。
这一技术成功应用于平潭海峡大桥、响礁门大桥、力洋港大桥等多座桥梁，节约工程造价约3.3亿元。
远远望去，桥下方的拦阻装置静静地“平躺”在水面上，任凭风吹浪打都岿然不动，很稳定，但一旦有船撞击便瞬时自动变换，自适应浮筒翻转，提升拦阻网有效包裹船艏。
这种自适应船舶拦阻技术正是宁大的创新点之一，它攻克了船舶易从传统拦阻装置上方驶过导致拦阻失效的难题，确保”拦得住”。
它的另一大创新点便是恒阻力耗能技术，由两根主缆（锚链）和一系列高分子耗能缆组成，面对撞击时，逐根拉断耗能索，产生稳定的拦阻力稳定消耗船舶巨大动能，实现柔性无损拦阻船舶，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，确保“停得稳”。
“看起来简单，但从理论到实践面临着巨大的坎，比如要做成一个大的装置，先要在实验室做很多小试验，一个点位一个部件试过来，又如几百个钢丝绳圈如何在最短时间内同时发挥作用，刚度和柔度怎么匹配，这些都要突破很多技术障碍，甚至光浮筒的形状我们就想过上百种的形状，要经过无数次的试验，好在我们通过团队的力量，最终都一一克服了。”王永刚说。
智能潜浮，服务“国之重器”
长期的坚守与创新，也让宁大的成果得到了更高的认可。2015年，港珠澳大桥管理局慕名找到了宁波大学。
世界最长的港珠澳大桥被誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”，除了通航环境复杂，对防撞技术的要求更苛刻，还要求防撞装置兼顾景观效果。
宁大团队再一次肩负起为“国之重器”服务的重任，新研发了智能潜浮式船舶拦阻新技术与装备。
这一次，他们摒弃了守株待兔式“被动防护”，给拦阻装置装上了“智慧大脑”，可以智慧识别危险船舶，主动出击拦阻。
“整一个系统就像安装在汽车里的安全气囊，只有遇到危险时才会迅速弹出。”王永刚教授说，这些拦阻装置日常沉于水下，不受水流和水位变化影响，抗风浪能力强，对景观的影响也较小。
只有当系统感应到船舶靠近非通航孔桥时，拦阻系统便会迅速浮出水面，实施可靠拦阻。
目前，宁波大学已经与港珠澳大桥管理局达成战略合作，并根据对方需求，研发新一代针对非通航孔区域桥梁防撞技术，即智能潜浮式船舶拦阻技术。它包含智能预警启动控制、快速潜浮、摩擦自锁等部分，能够有效做到“识得准”、“浮得快”和“锁得住”。
交通部原总工周伟等组成的专家委员会认为：智能潜浮式防船撞拦阻技术与装备具有施工方便环保、景观影响小、环境适应性强、控制智能、使用耐久、造价较低等特点，可以开展实船拦阻试验，通过其可靠性验证后，在港珠澳大桥实体应用。
三十年磨一剑，只为最美的绽放！
“多年来，我把全世界的冲击动力学文献都读遍了，眼睛都读疼了，最后抄下来再读。正是几十年的积累和坚持，才有了对理论的融会贯通。”作为宁大力学团队的开创者王礼立认为，成功依靠的是坚持和团队合作。
“非线性应力波传播理论进展及应用”被他称为“应用基础性研究”，进行了30多年，前后有超过30位科技专家和博士、研究生共同参与。“基础性研究太重要了，需要团队耐得住寂寞，坐得住冷板凳。”
经过数十年的跨界力学、材料学和防护工程等科学的研究攻关，宁大力学团队终于在“非线性应力波传播理论和应用”上取得了多项成果，并获得国家自然科学奖，为破解世界难题提供“宁大智慧”。
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