万宁大桥的“心跳”：振动器捕捉到的历史性震

■ 人物介绍 张涛现任北京市考古研究所（北京文化遗产研究所）文物防治处处长，北京市文物局拔尖人才，国家科技专家库专家、基金专家专家库专家、北京市科技专家库专家。主要从事古建筑科技保护研究，曾获中国文物保护示范工程二等奖、梁溪林业科学技术奖科技进步奖、北京市科技进步奖二等奖。 2017年入选“北京市杰出青年人才”，2019年入选中宣部“宣传思想文化拔尖人才”之一ment。 张涛，北京考古研究所文物保护部主任。新京报记者 蒲峰 摄 位于北京鼓楼正南的万宁桥，有着700多年历史的万宁桥至今依然车流不息，每天迎接着来自全国各地的市民和游客。 一年前，“北京中轴线——中国理想之都的杰作”成功列入世界遗产名录，万宁桥成为15处遗产之一。万宁桥始建于元代，被誉为“中轴线第一桥”。如何保护古老的遗产并让它继续为社会提供交通？当科技与人文碰撞时，量化监测保障了MGA文化遗存的安全，文物真正成为贯通过去与未来的“活史书”。 使用振动拾音器进行监测r波动，在万宁大桥上做“心电图” “万宁桥是一个非常特殊的文化遗产，始建已有700多年了，仍然作为重要的交通道路使用，这在北京是很少见的。比如北京的卢沟桥、琉璃河大桥都已经不再通车了。” 2019年开始，北京考古研究所文物防治处处长张涛和同事们开始对万宁桥等大运河北京段文物古迹进行监测。 在前期规划过程中，他们明确了回国后的后续目标和重点内容，反复讨论：裂缝、沉降、振动频率、振动速度等微小变化都在监测范围内。因此，拾取振动很容易使用。 “振动拾音器对微小振动非常敏感。”张涛介绍，“比如e、如果你把振动传感器放在桌子上，有只猫跑过去，振动传感器可以检测到它，而无需跳到桌子上。长城很长，如果你推墙，振动拾音器就能感觉到。如果有一阵风或雨，振动传感器就能检测到。” 张涛和他的同事利用振动拾音器收集并比较了万宁大桥五年来的微振动和可能的振动。 “这就像心电图。人在10岁、20岁、30岁时收集的信息是不同的，有起有落。 张涛说，万宁桥是一座石桥，石文化遗迹最容易受到脆性破坏。当出现裂缝时，它们会很快破裂。 “它不像木制构件，会稍微变形，所以为了跟踪它，我们必须是三维的、精确的，这与跟踪木制建筑物不同。” 红外热成像探测器Zhang Tao often uses.新京报记者 蒲峰 摄 桥上车流量很大，不同时间采集到桥体不同的状态数据。 除了拾取振动之外，张涛和他的同事还使用地质雷达检查万宁桥冠层内部是否存在空心鼓，并使用三维激光扫描仪系统测量外部尺寸，开发了万宁桥的可量化检测系统。 “所谓三维激光扫描仪，采用的是激光测距，激光沿直线传播，光线发射后，通过采集建筑物表面沿线的所有关键点，可以吸引云建筑数据，了解砌体的变化以及哪里有凹陷。 跟踪数据采集往往需要蹲点、下雨或打灯，而万宁桥数据采集则需要更复杂的方法和流程。张涛举了个例子，“因为万宁桥下有水系，我们测量桥的开口非常困难，而且桥下的仪器也不容易架设。 Someone asked, why doesn't a boat row?如果你划船，船就会在水中摇晃。三维激光发射的瞬间，如果轻微晃动，光线打在桥上然后返回，则其中一处有误差，测得的数据无效。 因此，张涛和同事们只能等到北京一年中最冷的时候才去万宁桥采集数据。 “三到九天大家都不愿意出门，但天气越冷，对我们的工作就越有利，冰冻得很硬，踩起来很困难，仪器放在上面就稳了。” 然而，如果外界温度太低，仪器就会“罢工”。张印象深刻的是一年前，北京室外气温达到-18度摄氏，他和他的同事们在下斜桥下行走。他们一拿仪器，测量了两分钟就关闭了。他和同事赶紧把电池拆下来，放在腋下预热一会儿，然后等到仪器开机继续测量。如此反复进行以完成整个数据收集。 测量的另一个困难来自于万宁大桥交通的复杂性。 “我们不能只测量白天的数据。白天有游客、自行车、汽车经过，而且残桥下面还有地铁，冲击波非常混乱，无法确定单一因素对残桥的影响。我们想了很久，决定对万宁桥不同状态下的数据进行一一监测。”张涛说道。 “晚上12点以后，当地铁停下来，周围没有人的时候，我们就能看到安静的状态。渐行渐远的桥；第二个状态只模拟游客步行，第三个状态模拟游客骑自行车经过，第四个状态是早上5点第一趟地铁经过时……这样，我们就得到了桥梁在单一状态和组合状态下的数据。茧中，我们逐渐了解了各种因素对万宁大桥的影响。 北京万宁桥。图片/图片图片 文物保护从治“现病”转向治“未病” 2020年，10000 宁桥修缮被列为中轴线申报世界遗产重大工程，成为北京市交通委员会城市维护中心组织的首个文化桥修缮工程。该工程于2023年顺利竣工，让这座至今仍充当交通前线的古石桥焕发了新的生机。 基于根据张涛等人的测量数据，万宁大桥采取了交通管理措施。交通运输部门制定了机动车限速30公里/小时、总载重量限制20吨、轴重限制13吨的措施。同时采取措施恢复沥青油面，修复优化土铺纵、横坡修复，重新铺设后的沥青路面平整光滑，减少了桥面行驶振动。 不仅是万宁桥，北京中轴线上的钟鼓楼、景山、寺院等建筑都有张涛团队的痕迹。针对北京以木结构为主的古建筑，利用微钻阻力计等技术方法进行无损检测，实现了古建筑病害的定量检测，推动了文化维护从传统建筑向传统建筑转变。吃“已有病”来治疗“未病”。 “有人说，古建筑木构件经过三次大整修后，通常都会更换旧构件。但在我看来，旧的物质才是古建筑的灵魂，上面有题字、绘画、雕刻。每当更换更多的木构件时，尽可能多地历史性的，在修缮文物时尽量少更换或不更换旧构件，保留文化的‘根’。” “北京对于不可移动文物的修复给予了大力支持。北京成功申办2008年夏季奥运会后，每年用于不可移动文物的文化经费逐步从1.1亿元增加到10亿元。已完成大范围的建筑修缮，领先于其他省份。预防防护，”张涛说，“我很幸运能够加入到自己热爱的工作中，为防护工作贡献一份力量。”古老的建筑。