跨度很長的大橋如何控制變形？重大土木工程怎樣才能節約材料？建房子也能像搭積木一樣簡單？1月9日，東南大學呂志濤院士領銜的“現代預應力混凝土結構關鍵技術創新與應用”項目獲得國家科技進步一等獎，這也是江蘇省獲得的唯一的一等獎。

　　什麼是預應力？“幾片木板製成的桶容易漏水，但假如外面用鐵箍形成一個加固的力，就能使得木片緊緊匝到一起，這個鐵箍的功能就相當於是‘預應力’。”該項目團隊研究人員、東南大學土木學院教授馮健舉了一個形象的例子。

　　東南大學土木工程學院院長吳剛介紹，由於混凝土材料的抗拉強度只有抗壓強度的1/10左右，因此普通混凝土材料在拉伸至20—30米就達到了極限，跨度30米以上的混凝土橋梁不採用預應力技術就無法建造。而施加了預應力技術，不僅可以使跨徑提升至200到300米，還可節約建築鋼材和混凝土用量的20%至30％，顯著減少碳排放量，滿足資源節約和環境保護等國家戰略需求。

　　自從上世紀初，預應力技術顯著加快了人類建設特大土木工程的腳步，特別是1956年我國引入預應力後，我國的預應力技術也在大踏步的前進。自上世紀90年代以來，我國工程建設規模舉世矚目，大跨、超長、重載與特種結構以及核電、磁懸浮等高新技術工程，對現代預應力技術提出了前所未有的挑戰。呂志濤院士領銜的“現代預應力混凝土結構關鍵技術創新與應用”研究，在預應力結構理論、病害控制、抗震減災、核電安全等領域取得了突破。

　　提起世界第二大跨徑的斜拉橋蘇通長江大橋眾所週知，但知道蘇通大橋輔航道橋的人卻並不多。實際上，該橋主跨268m，是國內第二大跨、世界第五大跨連續剛構，其設計建造難度不亞於蘇通大橋主橋。

　　2002年，蘇通大橋輔航道橋的建設單位和設計單位找到呂志濤團隊，希望他們提供設計方案，這給團隊一個極大的挑戰。因為像蘇通大橋輔航道橋這樣的預應力混凝土鋼架橋，材料的開裂、下撓是世界級難題。1996年，作為同類橋梁的帛琉共和國K-B橋就由於主跨長期下撓、開裂而轟然倒塌。

　　呂院士帶領團隊課題組研究，著重解決由於材料長期收縮變化導致高強混凝土開裂問題，創造性地提出了材料、構件、結構三層次實驗方法，並在江蘇儀徵建立了大型實驗基地。

　　在實驗中，團隊成員將荷載持續加到結構上，每天通過儀器觀察其細小變化，這種變化一年還不足10公分，一天的最大變化值也不到0.1毫米。經過960個日夜的細心觀測，呂院士團隊創新提出了“合理成橋狀態的設計方法”，並最終定下方案。

　　蘇通大橋輔航道橋自2008年通車至今，橋梁沒有明顯裂縫，變形只有同類橋梁的1/3。相關創新技術在國內外同類新建大跨PC梁橋中得到推廣應用，僅主跨超過150m的就多達20余座，如塞爾維亞澤蒙大橋、貴州北盤江特大橋等。

　　世界第五代體育建築的代表、2008年前中國最大的體育場——南京奧體中心在設計、建造過程中，也凝結著呂院士團隊的智慧。南京奧體中心一場四館，包括一個巨大的、週邊軸達1350米的超大面積的環形平臺。呂院士團隊通過預應力的技術很好地解決了建築方要求的不設縫問題。如今近十年過去，平臺不開裂、不滲漏，依然狀態良好。

　　呂志濤院士説，此次項目之所以獲獎，關鍵是實現了多項技術突破以及成果轉化。

　　據統計，該獲獎項目的成果直接應用於日本、捷克、加拿大等20多個國家的一百多項重大工程，創造了20余項全國或世界紀錄，近三年直接經濟效益41億元。例如人們熟知的國家體育館看臺（超大PC工程）、國家游泳中心“水立方”（大面積頂板）、上海浦東國際機場航廈等建築結構，都直接或間接地運用了團隊所研發的技術，這些研究成果總體達到國際領先水準。

　　國內土木工程界把呂志濤院士譽為中國的“預應力大師”。他不僅首創了多個理論方法、開發了系列關鍵技術和産品、打破了國際壟斷，還培養出一支中國預應力技術“夢之隊”。

　　此次獲獎項目中，以東南大學為牽頭，共有15位完成人、8家完成單位。但其實背後都有很深的東大“烙印”：15個項目完成人中有12人是東大的畢業生或老師，大部分也是呂院士教過或指導過的學生。可謂箕裘不墜，薪火相傳。

　　呂志濤院士團隊的項目成果還構建了以13部國家標準為支撐的我國預應力混凝土結構標準體系，同時攻克了大跨、超長、重載結構裂縫與變形控制中關鍵難題，也因整體性好、無裂紋等優勢突破了預應力混凝土結構在地震區應用的技術瓶頸等。