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港珠澳大桥的“同济智慧”

2018-10-26 14:56:23 看看新闻Knews记者  李书馨

历时9年建设,全长55公里,集桥、岛、隧于一体的港珠澳大桥横卧在伶仃洋上,联通了三地。这样一座跨海大桥,其建设的每一步,都离不开强有力的科技支撑,这其中,就有不少来自同济大学的专家团队的智慧。

港珠澳大桥主体工程涉及6.7公里长的海底隧道。建设这条世界最长、全球唯一的沉管隧道,对建设者来说是个严峻挑战。


因为隧道最深处位于海平面下44.5米,这是一片外海软土地层,属于地震活跃区域,如何抵御地震考验,国际上并没有先例。



同济大学土木工程学院地下建筑与工程系教授袁勇:“研究长隧道最大的难点是,地震传播有个时间差,比如说来到西头的时候东头可能还没有传递到,短隧道就不存在这个问题,要做这件事情就必须先解决实验上怎么来实现地震的非同步输入。”      

同济大学内有一个世界上规模最大的振动实验中心,这个由四座振动台组成的振动台阵,承载能力为国内之最,平时专门用来模拟地震对桥梁的影响,由袁勇教授领衔的团队打算把它运用到隧道实验中。

袁勇教授提出,隧道埋于土里,通过土才能传递到隧道上,每个台子的振动怎么来体现出不同步效应?这是国际上的难题。


研究人员将振动台间隔布局在模型箱下,再用土将模型箱填满,模拟隧道环境,打造出一个40米长的实验装置。然后,通过400多组实验,模拟地震对隧道的破坏作用。花了整整三年,袁勇团队拿出了能抵御烈度9度设防的抗震方案。

隧道建设中碰到的第二大难题是如何抵御深海水压,防止隧道的沉降,于是丁文其团队就想到把大管节,切分成小管节,在拼接处用凹凸剪力键来消解不均匀受力,从而控制沉降。

“感觉就像搭乐高”,同济大学土木工程学院地下建筑与工程系丁文其教授向记者解释说:“这是一个界面,这个两块拼起来,这样八块就拼起来一块完整的180米的大管节沉放,这一块之间就允许它错动了,最后两个剪力键卡紧起作用。”


在两年多时间里,同济大学丁文其团队针对数百种组合的工况条件,反复计算,建立起一套精细化模型。在最终检测中,港珠澳大桥隧道的不均匀沉降能被控制在毫米级,符合安全标准。

长达22.6公里的桥体部分也满载科技含量。对于三座跨度超过200米的主航道桥而言,抗风是个难题。在跨度最大的青州航道桥风洞试验中,葛耀君教授团队发现,大风情况下,青州航道桥 可能出现相同幅度持续的涡振,人站在上面会晕,司机开车也容易疲劳。


同济大学土木工程学院桥梁工程系葛耀君教授表示,采取了两个办法将它克服,一个是在桥梁结构两端加了风嘴,另外是希望改进桥梁的栏杆,因为它的栏杆原来是折线型,希望能改成弧线,这样基本就把涡激振动解决了。

今年9月,被称为史上最强台风的"山竹"正面袭击珠三角,中心风力达到16级,当时,已经结构贯通的大桥 经受住了这一次实战考验。

在复核环节,项目方原本找了荷兰一家世界著名的隧道沉管公司担此重任,对方也同意派出26位专家提供技术咨询,不过要价高达1.5亿欧元。在这种情况下,最后任务落到了徐伟教授团队肩上。


同济大学土木工程学院建筑工程系徐伟教授坦言,在这种情况下,这个责任担当需要中国工程技术人员自己来承担。

徐伟团队不负重望,他们反复审查、研讨技术,拿出了许多极具创造性的工程解决方案,最终让复核工作圆满完成,让这一"全球最具挑战的跨海项目"在伶仃洋上展露雄姿。

这是记者今天到同济大学采访时获取的一手资料:直接参与港珠澳大桥建设的同济专家团队有七八支之多,从"20后"院士到"80后"青年骨干悉数上阵,覆盖地下、桥梁、建工等多个学科。


在以建筑、桥梁和隧道建设而闻名的同济大学,为一项工程派出如此庞大的专家阵容,史无前例!专家学者们,用他们的智慧付出,撑起了这个世纪工程,让粤港澳大湾区1小时生活圈,从梦想变成了现实。向科学家们致敬!


(看看新闻Knews记者:李书馨 实习编辑:冯蕊)

版权声明:本文系看看新闻Knews独家稿件,未经授权,不得转载
关键词: 港珠澳大桥同济智慧同济

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