不安分 “不安分”的革新者——记年轻的桥梁设计专家颜飞

桥梁设计是颜飞多年钟爱与求索的事业。

　　“在最好的时光，游历了这么多地方，遇到了这么多名师，跨越过这么多桥梁，学习了这么多知识，真是人生的幸运。”颜飞说。这位1984年生于济南的年轻桥梁工程师，高中就读于山东省实验中学，在青岛读完大学后考入同济大学攻读硕士学位，2010年硕士毕业后进入同济大学建筑设计研究院桥梁结构分院工作。2014年1月，“不安分”的他又前往美国攻读博士学位，主修桥梁与隧道工程专业。如今学成归国，故乡济南的巨大变化让他发出了“出走半生，归来仍是少年”的感叹。和颜飞交流，怎么也离不开他的专业，离不开他钟爱与一直求索的桥梁设计。

　　在同济搭起通往世界的“桥”

　　“同济大学的桥梁设计专业有浓郁的学术氛围和雄厚的科研实力。特别是我的导师陈惟珍，是同济大学桥梁系唯一一位有德国博士背景的教授。可以说，在同济大学的学习给我打下了坚实的专业基础。”颜飞至今仍十分感念在同济大学的学习岁月。

　　同济大学在研究生培养上有非常多的实战机会提供给学生。正交异性钢桥面板是陈惟珍教授的强项，因此，颜飞在校期间就参与了上海外白渡桥桥面板重建以及江西省鹰潭市信江大桥等重点项目的建设。据颜飞介绍，信江大桥是一座独塔斜拉桥，在桥梁设计中的技术难度属于高级别。颜飞承担了该项目桥梁总体结构的复核工作，包括主梁实体结构分析、主塔局部结构分析等，这些经历都让他积累了丰富的实战经验。

　　2010年硕士毕业后，颜飞如愿进入同济大学建筑设计院桥梁结构分院工作，很快就参与了山东泰安新泰市青龙路大桥的设计工作。同样，这也是一座独塔斜拉桥，在此项目中，颜飞担任了总体结构分析师。对于初入职的工程师来说，很多人都抗拒“扎根”一线，但2012年至2013年，颜飞作为设计代表在工地驻场指导，在指导施工的同时，还要承担第三方监控工作。

　　在同济设计院工作的3年多时间里，颜飞还参与了多座大型互通式立交桥的设计工作。按部就班地做一个桥梁设计师是不少人的梦想，但用颜飞的话来说，总感觉命运中还有一些未知的东西在召唤他，专业中一些比较前沿的知识像电算、人工智能等也让他兴趣大增。如何把这些最先进的技术切入到桥梁设计领域?如何从理论到实践都提升到一个新的层次?颜飞把求索的目光投向了大洋彼岸。

　　大洋彼岸的“自我爆发”

　　2014年初，颜飞到美国北达科他州立大学攻读博士学位，他把研究方向选择在桥梁结构耐久性方面。

　　“仅从桥梁耐久性研究上来看，中国和美国的差距在半个多世纪左右。”据了解，由于北达科他州与加拿大接壤，冬天极其寒冷，桥梁会出现冻融破坏现象，对桥梁结构损伤非常大，因此需要用新的抗寒材料来解决耐久性的问题，“现阶段研究比较热门的一种材料是玻璃纤维筋，这种新型材料最大的特点就是抗寒。”所以，颜飞把他的博士论文瞄准“玻璃纤维筋在这种极端恶劣环境条件下到底能不能作为一种新型的受力材料取代钢筋”这一课题。

　　围绕新型玻璃纤维筋材料在桥梁结构设计领域的应用，从2014年1月入学到2016年12月毕业，颜飞在SCI期刊发表的论文总数高达14篇。据了解，在美国一般攻读博士需要4到5年时间，其间能够发表1至4篇论文属于正常，而颜飞署名第一作者的论文就达到8篇，且都投在了土木工程领域全球排名数一数二的学术刊物，投稿命中率100%，短期内引用数攀升至104。

　　“尽管国内目前就玻璃纤维筋到底能不能取代钢筋还没有定论，但我希望我的研究能对国内桥梁设计相关规范中针对玻璃纤维筋相关条文的修订提供借鉴。”颜飞介绍，玻璃纤维筋作为非金属新型材料，除了能够抵抗冻融破坏，同时还耐酸、耐碱，因此在专业领域又被称为惰性材料。它与传统材料钢筋相比更轻，因此，用它相当于整个桥梁的自重减轻了，造价也会降低，但这并不会影响桥的寿命。所以，不管是从经济成本上，还是从施工过程推广上来看，玻璃纤维筋都是一种很诱人的新型材料。

　　做变革的积极推动者

　　“如果说这项研究有什么创新之处的话，那就是使用了机器学习算法，包括计算机领域的数据挖掘技术。”据了解，传统土木工程的做法是用严格的公式计算，而且这些公式都是假设一些完美的条件。而当你把机器学习和数据挖掘引入到土木工程学当中的时候，那些不确定的因素就可以计入一并考虑。

　　“应该说，提出这个概念是一种创新，当人工智能和土木工程领域相结合，产生的最大效果就是用于指导设计时更接近真实情况、考虑因素更全面，因而效率大大提升。”颜飞说。

　　为此，颜飞利用“神经网络+遗传算法”开发出一套计算工具，使用时只需将设计当中必须考虑到的参数输入到公式中，便会自动得出计算过程，这些计算过程经过相应指标的考核，最终再得出更接近真实情况的结果。“这个工具的最大价值和优势就是可直接运用到桥梁设计实践中去。”颜飞告诉记者，目前他的博士研究生导师已经将此计算工具用于教学实践，同时在业界也极具商业推广价值。

　　3年博士求学之路的结束并未终止颜飞在专业上求索的步伐，毕业后他没有回国，没有度假，而是一鼓作气考取了全美注册结构工程师，并应聘到南达科他州一家建筑公司工作。据了解，该公司主要承接南达科他州以及明尼苏达州很多重要的政府工程，包括桥梁工程的结构设计。入职后，颜飞主导公司很快把传统的手工计算全部改为电算，并且建立起一套标准化设计流程。为应对公司两三个月要对六七百座桥梁可靠度以及荷载等级评定的工作，颜飞还开发了“桥梁荷载评定计算器”，大大提高了公司的设计效率和精确度，也得到南达科他州交通部门的高度评价。

　　“所有成果的取得都源于对专业的热爱，源于对工作的专注。”颜飞说，随着技术的进步和新材料的运用，桥梁设计也会出现意想不到的变革，这也是人类社会进步的一部分。无论在国外还是国内，他都希望并相信自己能成为这种变革的积极推动者。