2019年9月6日，bevictor伟德防护结构研究中心（暨中日自恢复结构联合研究中心）联合四川奥思特边坡防护工程有限公司，在伟德国际1949始于英国落石冲击试验场成功开展了自清理悬挑棚洞结构的足尺冲击试验，据悉，本次试验为国内首次同类型防护结构足尺、足荷载验证，这也是研究中心自今年6月份完成引导式主动消能防护系统原位足尺试验世界首秀之后又一次全新的技术突破。

图1 试验现场

棚洞结构广泛用于公路、铁路的隧道洞口及艰险山区狭陡临崖道路的落石防护。如何有效减少棚洞结构的基础开挖、提高防护能力、降低维护清理难度是近年来棚洞结构研究关注的技术难点。本次试验采用的自清理柔性悬挑棚洞，仅通过巧妙的结构系统布置且在不设置缓冲器的条件下，便成功实现了500kJ的冲击防护并实现落石自清理，实测冲击力仅约60吨左右，新系统在相同冲击能量作用下的冲击力相比传统棚洞结构约下降了10倍，真正实现了“四两拨千斤”。同时，新系统研制时重点考虑了结构的自恢复能力，并进行了一系列精巧的系统布置设计，冲击试验再现了试验前的非线性动力分析过程：落石经历触网、冲击直至最大变形位置后，伴随系统的自恢复变形成功弹跳逸出，系统恢复初始形状，实现了结构自恢复与自清理。

图2 自清理悬挑棚洞

bevictor伟德余志祥老师于2018年首先提出“自恢复防护棚洞结构”设想，并带领防护结构研究中心师生研制了专用的试验装置，在历经约一年时间的反复演算和理论分析后，最终于2019年6月完成了系统方案论证和试验设计。2019年7月始，中心联合四川奥思特边坡防护工程公司启动试验工作，并于8月28日、9月3日和9月6日，经历三次试错修正最终成功完成了国内首次同类型防护系统的足尺、足荷载冲击防护试验。据中心老师介绍，“自恢复防护棚洞结构”的难点在于：如何解决结构冲击大变形和结构形状自恢复的矛盾，同时还需要解决如何增大结构自恢复刚度的同时有效降低冲击力。

同时，防护结构研究中心非常重视重大试验的研究生参与度，在中心老师的指导下，研究中心柳春、郭立平、刘宇鹏、张丽君、骆丽茹、赵昊、贾孟宗、金云涛等八位博士、硕士研究生全程参与了试验，在力学演算、试验设计和试验数据采集分析等环节承担了大量研究工作，获得了全方位的锻炼与提高。同学们对全程参与这样的重大试验充满了自豪感，极大提高了专业研究的兴趣与热情。

图3 团队参与试验的研究生

本次试验实现了自清理柔性悬挑棚洞结构的国内首秀，同时进行了大量的影像及力学响应数据采集分析，揭示了新型防护系统在无缓冲器状态下冲击力学行为和自清理能力，有望成为同类型结构系统冲击力学行为研究的标尺性试验，也保证了防护结构研究团队高水平研究成果的可持续产出。同时，新系统拟于年内在贵州某山地景区的落石灾害防治工程中获得应用。未来，研究成果将为山区铁路、公路的落石防护提供新的技术手段。

近年来，学院防护结构研究中心的研究日趋多元化和系统化。借力成功的校企合作，促进了中心的试验能力建设，加之研究中心团队在多柔体系统动力学计算理论及计算流体动力学研究上的累积与突破，大大提升了中心对环境灾害与新型防护结构系统的研究能力，研究课题广泛涉足落石、崩塌、泥石流、行洪、爆炸及风雪等灾害防护领域，有力促进了结构工程学科特色方向的建设与发展。

图4 数值模拟与试验照片

来源：研究生新闻中心 蒋新政