万宁大桥的“心跳”：用振动器捕捉历史性的震动

■人物介绍
张涛先生现任北京市考古研究所（北京文化遗产研究所）遗产防治处处长，北京市文物局领军人才，国家科技专家库专家、国家社科基金专家库专家、北京市科技专家库专家。主要致力于古建筑科技保护研究，曾荣获中国文化遗产保护示范工程二等奖、梁西森林科技科技进步奖、北京市科技进步二等奖。 2017年入选中宣部“北京青年英才”之一，2019年入选“中宣部青年英才”之一广告、思想与文化》，中宣部。

北京考古研究所文物预防保护处处长张涛表示：新京报记者 蒲峰 供图

万宁桥位于北京鼓楼以南，已有700多年的历史，至今仍然车流不断，每天欢迎来自全国各地的市民和游客。
一年前，《北京中轴线：中国理想之都秩序的杰作》成功列入世界遗产名录，万宁桥是15处遗产之一。万宁桥始建于元代，被誉为“第一中轴桥”。如何保护古代遗产并继续发挥社会交通的作用？当科技与人文碰撞，量化监测保障文化财产安全，文化财产真正成为“活历史”连接过去和未来的书”。
使用振动拾音器监测波动并在万宁大桥上进行“心电图”。
“万宁桥是一个非常特殊的文化遗产。自建成至今已有700多年的历史。至今仍作为重要交通路线使用，这在北京并不多见。例如，北京卢沟桥、丽丽江大桥目前已封闭。因此，万宁桥文化遗产保护不仅要照顾到文物的安全，还要照顾到市民的出行安全。”
2019年，北京考古研究所文物防治处处长张涛和他的同事开始对包括万宁桥在内的北京大运河段的文物遗址进行监测。
在初期规划过程中，裂缝、沉降、振动频率、振动速度等微小变化均在监测范围内，经讨论确定了监测目标和主要内容。这就是振动拾音器派上用场的地方。
“振动拾音器对微小振动非常敏感。”张涛介绍：“比如你把振动拾音器放在桌子上，猫跑了，振动拾音器不用跳到桌子上就能检测到。中国的长城很长，按一下墙，振动拾音器就能检测到。而且，即使刮风、下雨，振动拾音器也能检测到。”
张涛和他的同事一直在使用振动拾音器来收集和比较被认为是万宁大桥微振动的振动。 “这类似于心电图，10岁、20岁、30岁采集的信息是不同的，有起伏，如果数据长期在合理范围内波动，那么文化产品就没有问题。对于文化产品来说，如果有的话就更好了。”没有新的变化。”
张涛说，万宁桥是石桥，石质文物最脆弱，最容易受到损坏。一旦出现裂纹，立刻就会断裂。 “它们不会像木头一样逐渐变形，因此跟踪它们需要精确的三维跟踪，这与跟踪木制建筑物不同。”

张涛常用的红外热成像探测器。新京报蒲记者锋 供图

桥上车流量很大，不同时间收集桥体状况的各种数据。
除了捕捉振动之外，张涛和同事还利用地质雷达检查桥体内部是否存在空鼓，并利用三维激光扫描仪系统测量外部尺寸，为万宁大桥构建了可量化的检测系统。
“所谓的三维激光扫描仪采用激光测距。激光传播es 沿直线。发射光线后，照射到建筑物表面并返回，测量仪器到建筑物表面的距离。沿着建筑物表面的所有钥匙。通过采集点，可以绘制建筑物的点云数据。一定时间后，以同样的方式再次采集，并与原始数据进行比较。普友可以很快发现砌体哪里有变化，哪里有凹陷。
收集跟踪数据往往需要蹲在雨中或阳光下，但在万宁桥收集数据需要更复杂的方法和过程。张涛举了个例子说：“万宁桥下有供水。”测量桥上的孔非常困难，桥下安装仪器也不容易。有人问：“你为什么不试试划船呢？”当你划船时，船在水中摇晃。 3D激光发射时，如果有轻微晃动，光线就会变暗。桥接返回，会造成1～2厘米的误差，使测量数据失效。 ”
因此，张涛和同事们只能等到北京一年中最冷的时候，才去万宁大桥采集数据。 “没有人愿意出去三九天，但多少天越冷，对我们的工作就越有利。”冰面结冰，难以踩踏，因此将仪器放在上面可以提供稳定性。”
但如果外界温度过低，设备可能会“撞车”。给张涛留下深刻印象的是，有一年，北京室外气温达到-18摄氏度，他和同事走到万宁桥下。他们一拿出设备，测量了2分钟就关机了。他和同事迅速取下电池，放在腋下预热一会儿，然后等待设备开机，继续测量。这是重复完成所有数据收集。
另一个测量困难来自于万宁大桥交通的复杂性。 “不可能只测量白天的数据。白天有游客、自行车、汽车经过，万宁大桥下面还有地铁，冲击波非常复杂，不可能确定单一因素对万宁大桥的影响。我们想了很久，决定对不同省份的万宁大桥数据进行一一监测。”张涛说。
“午夜12点以后，当地铁停下来，周围没有人的时候，你可以看到万宁大桥变得寂静无声。第二个条件只模拟游客步行，第三个条件模拟游客骑自行车路过，第四个条件是早上5点。这样我们就获得了万宁大桥的单一状态数据和复合状态数据。采用这种除茧方法，各种因素对万泥的影响ng桥逐渐显露出来。虽然花了很长时间，但这是值得的。 ”张涛说道。

北京万宁桥。照片/IC 照片

文物保护。它不是一种疾病，它是从“已有疾病”到“治疗”的一个步骤。

2020年，万宁桥修复被列为中轴线世界遗产申报重点项目，成为北京市交通委员会城市维护中心资助的首个文物桥梁修复项目。该项目于2023年顺利竣工，为这座至今仍作为第一条交通线的古老石桥注入了新的活力。

根据张涛等人的测量数据，万宁大桥采取了交通管理措施。交通运输办公室制定了限速措施，限速为30公里/小时，总载重限制为20吨，轴重限制为13吨。同时，采取措施，对桥梁纵、横向坡面进行沥青油面清理和调整优化修复，使重铺后的沥青路面坡度变得松软光滑，万宁大桥运营振动有所降低。

不仅在万宁桥上，在北京中轴线上的钟鼓楼、景山、太庙等建筑上，都可以看到张涛团队的踪迹。北京利用微挖阻力仪等技术手段，对以木结构为主的老建筑进行无损检测，定量检测老建筑病害，推动文物保护管理从治“现病”向治“旧病”转变。

“有人说，老建筑的木质部分经过三次大修后，旧的部分已经基本更换了。不过，在我看来，古构件是古建筑的灵魂，有铭文、绘画、雕刻。每更换一块木头，它们就失去了历史价值。张涛表示，通过定量检测，可以保留尽可能多的历史信息，在修复文物时尽可能少地或不替换古代构件，保留文化的“根”。 “这也是我们工作的意义。”
“北京对不可移动文物修复工作给予了大力支持。2008年北京成功举办夏季奥运会后，每年不可移动文物保护资金逐步从1.1亿元增加到10亿元，率先领先于其他省份开展古建筑大规模修复工作。目前，北京古建筑修复工作已从抢救性保护转向预防性保护。张涛说：“我很幸运能够做我热爱的工作，为古建筑保护做出贡献。我想鼓励更多专业工程师和文化遗产爱好者加入这个行业。”

北京报记者 张胜杰
小编白霜遮瑕穆香桐
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