港珠澳大桥四大关键技术谁在干

港珠澳大桥举世举目,作为筹备6年,建设9年,历时足足15年的“超级工程”,港珠澳大桥建设难度极大,新材料、新工艺、新技术等层出不穷,仅专利就达400项之多,在多个领域填补了空白,造出了世界上最难、最长、最深的海底公路沉管隧道。

作为国家工程,背后有无数的关键核心技术需要克服,其中的抗震,抗风,桩基础,桥隧连接技术尤为关键,那这些关键技术的背后都有哪些单位和个人参与呢?

一、抗风关键技术

港珠澳大桥有三个大跨度通航孔桥,在风高浪急的伶仃洋上,桥梁如何抗风是个大问题。同济大学研究团队给出了方案。以青州航道桥为例,研究人员采用主梁小、大比例节段模型测振风洞试验,主梁、桥塔节段模型测力风洞试验,桥塔自立状态气弹模型、全桥气弹模型风洞试验的方法进行抗风研究。桥塔试验表明,即使在风速65米每秒的风中,桥塔也未出现自激和发散性的驰振现象。

西南交大土木学院廖海黎、李明水教授团队承担了港珠澳大桥所有通航孔桥和钢箱梁非通航孔桥的抗风性能研究工作。有关大桥模型在西南交大犀浦校区的XNJD-3风洞这一目前世界最大的边界层风洞里进行了反复试验,最终,团队为港珠澳大桥的抗风设计和风致振动抑制措施提供了科学依据。

前不久台风“山竹”正面袭击珠三角时,大桥安然无恙,经受住了飓风的考验。这里凝结着同济大学研究团队的抗风成果。

二、抗震关键技术

由中国工程院院士周福霖领衔的广州大学工程抗震研究中心港珠澳大桥技术团队,担纲了港珠澳大桥全部桥梁部分的抗震、隔震与减震设计。

周福霖带领广州大学工程抗震研究中心港珠澳大桥技术团队,开展分析计算、全桥模型整体试验、单桥模型试验、隔震减震装置试验等,形成了一整套海上桥梁抗震减震技术体系。在该团队助力下,港珠澳大桥抗震安全性大幅提高,从抗7度跃升至抗9度;同时造价有所降低,大桥桥墩下面桩基数量减少了约20%。

三、桩基础关键技术

西南交大土木学院马建林教授团队主持了港珠澳大桥主体工程桥梁工程施工图设计大直径钢管复合桩试验专题研究,助力港珠澳大桥稳稳“扎根”海床。现场调研、资料收集、室内外试验、理论计算、数值模拟……团队不断探讨复杂受力条件下钢管复合桩的受力机理与协同工作性能,解答了深海条件下钢管复合深长桩基础的相关计算理论和设计方法等关键技术,研究成果对于港珠澳大桥大直径钢管复合桩基础工程建设具有重要的指导意义。

面对土层软弱、富含地下水、距离地面仅5米的不利情况,同济大学胡向东教授与各方专家一起探索研究,最终敲定管幕冻结法。管幕是围绕隧道四周、沿隧道全长布置的大型钢管,保护隧道施工安全;冻结是把钢管之间及周围土体冻结成冻土,形成止水帷幕。这样,拱北隧道暗挖段成为一个大“冰桶”,有效避免了施工时漏水和地面塌陷。

四、桥隧连接技术

桥隧连接人工岛是港珠澳大桥建设的关键工程之一。天津大学王元战教授课题组承担了港珠澳大桥建设工程桥隧连接人工岛沉入式钢圆筒结构的稳定性及渗流分析工作,解决了波浪作用下软土强度弱化、沉入式大圆筒结构破坏过程模拟等科学技术问题,对各种荷载工况下桥隧连接人工岛沉入式钢圆筒结构稳定性和渗流进行了计算分析,为完善人工岛设计提供了技术支撑。

港珠澳大桥的海底隧道段由33节沉管组成,每节沉管的重量接近8万吨,相当于一艘中型航母的重量,造价达上亿元。沉管在深水坞预制好后,需通过缆绳与安装船相连,在合适的波流施工窗口由安装船拖带浮运并下沉到施工地点,沉管的安全浮运和沉放是整个工程安全施工的关键。为了协助设计施工单位解决这一问题,天津大学建筑工程学院肖忠副教授首次建立了安装船、沉管、缆绳和水体系统1∶1的三维精细有限元仿真模型,并在计算模型中考虑了水体的黏性和紊流特性及安装船、沉管、缆绳和水体相互间的耦合作用。为了使仿真模型能够更好地服务于实际工程,课题组赴工程现场对沉管最终的浮运系泊方案进行了现场考察,并针对系泊危险工况进行了数值仿真,为保证沉管结构在浮运及沉放过程中的安全施工提供了指导。该项目研究成果可为后续的类似工程提供理论指导,经济效益显著。

港珠澳大桥的桥墩采用陆上分节预制,水上拼接安装的施工工艺。单个预制件最大重量达3510吨,高度超过22米。利用半潜驳船将预制好的桥墩运输至施工海域。桥墩浮拖跨距长,海况复杂恶劣,且桥墩属于高耸结构,驳运系统整体的重心较高,拖运过程中在风浪作用下半潜驳船和桥墩联合体的运动响应明显,支撑桥墩的台车车轮承受巨大荷载。为确保浮拖过程中半潜船及桥墩的安全,天津大学建筑工程学院别社安教授团队对整个驳运系统进行了水动力性能计算、桥墩的拖航稳定性分析,在此基础上提出了桥墩在运输驳船上的加固稳定方案,保证了桥墩的安全运输。

(内容综合网上消息,中国教育报消息,各高校网上消息)


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