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重庆大学发挥学科优势 科技助力冬奥会

作者 : 宣传部 赵深艳

日期 : 2021-12-30
摘要
2022年2月4日,北京冬奥会将盛大开幕。为贯彻新发展理念,秉承“绿色奥运”“人文奥运”精神,重庆大学发挥学科优势,牵头承担了多项“科技冬奥”重点专项。为冬奥会临时设施安全保驾护航,为我国雪上运动运动员和教练员提供科学分析和决策依据,为彰显奥运精神、中国文化、京张特色,做出了‘重大’贡献”。

2022年2月4日,北京冬奥会将盛大开幕。为贯彻新发展理念,秉承“绿色奥运”“人文奥运”精神,重庆大学发挥学科优势,牵头承担了“科技冬奥”重点专项中的 “严寒山地地基处理及大面积高容量临时设施安全运维关键技术”“面向冬奥的京张高铁配套视觉全方案设计技术示范”“雪上项目场地环境要素影响评估与临场决策辅助支持系统”等多项课题和任务。

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重庆大学“科技冬奥”团队负责人杨庆山教授介绍:“重庆大学承担的这几项课题,为冬奥会临时设施安全保驾护航,为我国雪上运动运动员和教练员提供科学分析和决策依据,为彰显奥运精神、中国文化、京张特色,做出了‘重大’贡献”。

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结构监测系统实时报警 为临时设施“健康体检”

北京冬奥会除速滑馆、冰立方等少量永久性场馆外,绝大部分的观赛、生活、医疗等赛事保障基础设施均以临时设施为主,包括观众看台、转播塔、桥架、LED大屏、厕所、临时用房等。为了保障严寒、山地、强风条件下大规模临时设施的安全,重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院刘纲教授研发了严寒山区复杂地形下大面积高容量临时设施安全运维监测系统。

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“通过在临时设施上安装温度、湿度等环境传感器,以及振动、倾角、应变等结构响应传感器,实时监测临时看台的状态,随时随刻对其进行‘健康体检’”据刘纲教授介绍,团队在崇礼和延庆赛区,一共安装了30套设备对临时设施安全进行监测,设备要等冬奥会和冬残奥会结束后才会拆除,期间所有的监测数据都会实时发给现场的运维人员,对临时设施架体进行及时维护。

小插销带来大保障  一张照片实现“全身体检”

冬奥会临时设施大多都建在脚手架上,所以每一个连接点的安全牢固就非常重要,在脚手架上的每一个“关节”部位,插着数片插销来实现“骨骼”的固定和链接。而仅仅在延庆赛区,这样的小插销就多达十万枚。如果仅用人工去检测,显然不太现实。重庆大学“科技冬奥”团队研发了一套设备,实现用无人机给整个赛场的脚手架做体检。仅仅拍一张照片,就能够检测出拍照范围内的插销是否安装到位。

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在实验室检测现场,记者看到,每一片插销预先被涂上了特有的反光材料,一旦有安装不到位的情况,就能够立马在显示屏中看到反馈。这样,既节约了时间、人力,也最大程度地保证临时设施的安全牢固。据重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院回忆研究员介绍:“我们研发了升降式和无人机两种检测系统,以满足现场不同需求,保障快速准确地检测节点插销是否安装规范到位。团队多次前往延庆和崇礼两个赛区,对每一个节点都进行了详细的扫描,检测发下现在这些结构都已经完全达到使用要求”。

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关键专利技术 保障临时设施安全运行

冬奥赛场需要在山区复杂坡地地形上建设大量高柔临时设施,它们对地基变形要求较高。针对严寒条件下冻土承载力受温度、荷载作用影响大等特点,重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院杨忠平教授结合场地地基土特点和上部荷载作用特点,研发了适用于严寒山区大面积复杂结构荷载的抗冻融循环冻土地基快速处理专利技术。

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所研发的新型桩除可显著提高承载力外,最大特点在于桩身深入冻土地层段采用隔离套设计,将中心承载钢管与周围冻土隔离,消除了地基土冻胀融沉的影响。其次,桩身采用螺旋叶片式设计,便于机械旋螺钻进施工,从而到达实现快速、弱扰动施工,单桩施工仅需十余分钟;可反向旋拧回收再利用,实现绿色办奥运的理念。具有消除冻土影响、施工高效、绿色可回收等特点,可作为保障临时设施安全运行的地基处置措施,也可做作为应急处置措施。

风洞3D建模 为运动员提供专属训练方案

重庆大学参与的“科技冬奥”专项课题针对雪场风环境研究,为我国运动员和教练员提供决策依据和支持。

影响运动员滑行的因素包括运动员体型、技战术,赛道条件、雪况、风速以及滑雪装备的特性等,运动员在滑行过程中受到重力、空气升力和阻力、地面支撑力和摩阻力以及骨骼肌肉力等的作用,其中空气阻力与运动员的姿势有很大的关系,从监测数据来看,赛场风速能达到20-30m/s以上,所以赛场环境风速的方向也会对运动员滑行产生很大的影响。重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院闫渤文副教授等通过实地勘测和3D建模,建立了实用、高效、精确的高山滑雪运动员速降模型,可以实现运动员战术、技术、装备与体能综合的个性化训练方案,得到提高比赛成绩的目的。

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京张高铁配套视觉全方案 彰显中国特色、精彩奥运

京张高铁作为冬奥重要的交通流线和赛事门户,如何挖掘文化遗产及其活态阐释,是强化冬奥中国特色的重要保障。

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结合京张高铁沿线城乡历史文化遗产的系统整理,重庆大学“科技冬奥”团队成员、建筑城规学院毛华松教授等结合京张高铁沿线城乡历史文化遗产的系统整理,建构了京张沿线文化数据库,梳理出标志性文化设计因子体系。从文化符号、色彩体系、智慧展示等多方面,提出“缤纷冬奥、瑞雪迎春”等创意主题,对高铁车站内外空间、标识导视体系、文创产品等进行了系统研究与示范,提出符合北京冬奥美学特点的匹配机制与示范方案。用融合展示奥运主题、中国元素、京张文化的可视语言,全面提升京张高铁出行的人文冬奥体验。

目前,项目团队已经完成了京张高铁文化展示体系搭建,正在与12306APP研究对接示范工作,“瑞雪迎春”主题的列车涂装方案已上线试车,太子城、长城站等多个站场内外空间提升已基本定稿,正在研究实施计划。