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劳模风采·2024年全国五一劳动奖章 | 霍学晋:为建设交通强国注入科技力量

来源:工人日报客户端
2024-05-30 21:11

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全国五一劳动奖章获得者霍学晋:为建设交通强国注入科技力量

工人日报-中工网记者 张翀 通讯员 姜成成 王梦宇

中铁大桥院桥梁智能与绿色建造全国重点实验室副主任霍学晋从我国桥梁建设的战略需求,始终坚持自主研发,潜心耕耘在基础研究领域,奋力冲锋在科技攻关最前沿,从零开始带领团队自主研发了大跨度悬索桥非线性分析软件SNAS、悬索桥施工控制软件SBCC、主缆找形软件MCFF等多款悬索桥精细化分析软件,打破了我国在该领域对引进软件的依赖。

霍学晋先后获得天津市科技进步一等奖、湖北省科技进步三等奖、中国铁道学会科技进步一等奖、国家铁路局铁路优质工程设计软件一等奖、中国铁路工程总公司科技进步特等奖、中国施工企业协会科技进步一等奖、中国交通运输协会科技进步一等奖等奖项,获得授权发明专利17项。他带领团队自主研发的国产软件已应用于杨泗港长江大桥、五峰山长江大桥、高原铁路大桥等50多座大型桥梁工程中,为工程节约成本、创造经济效益约2.5亿元,为建设科技强国、实现科技自立自强作出突出贡献。2024年“五一”前夕,霍学晋荣获全国五一劳动奖章。

霍学晋在杨泗港长江大桥现场与工作人员交流(右一)。

勇于担当 打破封锁实现桥梁软件零的突破

软件是信息技术之魂、网络安全之盾、经济转型之擎、数字社会之基。作为世界桥梁大国,当今中国桥梁的总量已超百万座,且不断刷新着世界纪录;然而在迈向世界桥梁强国的道路上,中国桥梁事业仍存在种种困难——桥梁软件自主研发便是其中重要的一环。

2013年,从清华大学土木工程系博士后流动站出站后,霍学晋一加入大桥院便被委以重任——研发大跨度缆索承重桥梁精细化分析软件。

彼时,国内同行业关于该领域的研究尚为空白,没有经验可以借鉴,且软件研发涉及桥梁力学的方方面面,包括较为复杂的非线性力学领域,开发难度极大。

笑称自己“无知者无畏”的霍学晋,自受命之日,便全身心投入。白天在办公室写程序,晚上到图书馆里查资料,经常凌晨两三点从家里跑回办公室打开电脑进行验证。

一个好的算法可大幅提升软件的品质。关于非线性算法的验证,有一个经典考题,各国研究人员都采用该考题验证算法的收敛性和非线性求解能力,其中旋转圈数是最直观的指标。该考题理论上极限圈数为9圈,国际知名分析软件的求解极限为4圈。为了追求算法的极致,霍学晋耗时3年实现极限的9圈,达到该领域最高水平,为自主软件高质量研发打下坚实基础。

在这个过程中,由于过于投入,难题没有解决时睡不着,问题解决了太兴奋又睡不着,时间长了,霍学晋一度出现了严重的睡眠问题。

功夫不负有心人。2016年上半年,攻克一道又一道难题后,大跨度悬索桥非线性分析软件SNAS的初始版正式上线。至此,中铁大桥院彻底突破了悬索桥设计“卡脖子”的环节,牢牢地将核心技术掌握在自己手里。

勤勉务实 让“科技之花”在工程一线更加绚烂

作为大跨度悬索桥设计的关键工具,SNAS平台在推广使用的同时,霍学晋研发的脚步并没有停下来,根据使用需求,各种功能像“滚雪球”一样不断增加和迭代。

在大跨度悬索桥精细化施工控制技术研发期间,他为了能更充分了解施工过程,特意搬到杨泗港长江大桥工地现场办公。在项目现场,每夜他都与施工人员一起待到凌晨四五点,不放过任何施工细节;白天他又根据实际过程修改调试监控计算程序,精益求精使程序更加实用,使用更加方便。

9年时间,霍学晋用30余万行代码,800多个子程序完成了全部核心算法的编写,让SNAS平台可完成悬索桥从设计到施工控制的全过程分析。

目前,该平台已应用于50多个实际工程中,包括杨泗港长江大桥、五峰山长江大桥、张家界大峡谷玻璃桥等,软件的使用大大提高了设计的精度和效率。

创新创效 基础研究为桥梁发展开拓方向

软件研发是吃力的基础性研究工作,包含大量理论和方法创新,作为工程一线的科研人员,霍学晋始终保持创新意识,做到目标明确,落实到位,力争为我国桥梁的发展注入创新的智慧。

混凝土的收缩徐变计算一直都是线性的,但是大跨度柔性体系里面也可能包含混凝土构件,就使得混凝土的收缩徐变效应和几何非线性同时存在一个结构里面。但由于当前技术限制,只能采用简化做法,这使得计算结果存在一定的误差。

霍学晋敏锐地发现了这一问题,创新性提出要将两者耦合,实现精确分析。

为达到这一目标,他转向了桥梁基础理论研究。从算法推导到试验检验,一次又一次的推演、改进、验证,最终团队探索出一套可行的耦合方式,首次实现了几何非线性与混凝土收缩徐变的耦合分析。

该项技术被设计人员应用在了自锚式悬索桥的设计工作中,避免了由于收缩徐变导致的吊杆倾斜,从而使得吊杆容易拉弯疲劳破坏,减少了桥梁运营期的维修加固费用。

不仅如此,他还带领团队首次开发了“完全空间悬链线索单元”等新的单元,构建了基于水平面内合力控制的空间缆索线形分析的解析迭代体系,这些创新成果填补了一项又一项空白。

“国内外都没搞过的技术,只要工程需要,我们就要敢于踏入‘深水区’,甚至是‘无人区’。”霍学晋自信地说,国外的技术并不是高不可攀、无法超越,国人要有这个自信。在实际科研工作中,他也践行这份自信,凭借执着的精神,啃下一个又一个“硬骨头”。

责任编辑:姚怡梦

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