歷時9年建設,全長55公里,集橋、島、隧于一體的港珠澳大橋橫臥在伶仃洋上,聯(lián)通了三地。這樣一座跨海大橋,其建設的每一步,都離不開強有力的科技支撐,這其中,就有不少來自同濟大學的專家團隊的智慧。
港珠澳大橋主體工程涉及6.7公里長的海底隧道。建設這條世界最長、全球唯一的沉管隧道,對建設者來說是個嚴峻挑戰(zhàn)。
因為隧道最深處位于海平面下44.5米,這是一片外海軟土地層,屬于地震活躍區(qū)域,如何抵御地震考驗,國際上并沒有先例。
同濟大學土木工程學院地下建筑與工程系教授袁勇:“研究長隧道最大的難點是,地震傳播有個時間差,比如說來到西頭的時候東頭可能還沒有傳遞到,短隧道就不存在這個問題,要做這件事情就必須先解決實驗上怎么來實現(xiàn)地震的非同步輸入?!?
同濟大學內有一個世界上規(guī)模最大的振動實驗中心,這個由四座振動臺組成的振動臺陣,承載能力為國內之最,平時專門用來模擬地震對橋梁的影響,由袁勇教授領銜的團隊打算把它運用到隧道實驗中。
袁勇教授提出,隧道埋于土里,通過土才能傳遞到隧道上,每個臺子的振動怎么來體現(xiàn)出不同步效應?這是國際上的難題。
研究人員將振動臺間隔布局在模型箱下,再用土將模型箱填滿,模擬隧道環(huán)境,打造出一個40米長的實驗裝置。然后,通過400多組實驗,模擬地震對隧道的破壞作用。花了整整三年,袁勇團隊拿出了能抵御烈度9度設防的抗震方案。
隧道建設中碰到的第二大難題是如何抵御深海水壓,防止隧道的沉降,于是丁文其團隊就想到把大管節(jié),切分成小管節(jié),在拼接處用凹凸剪力鍵來消解不均勻受力,從而控制沉降。
“感覺就像搭樂高”,同濟大學土木工程學院地下建筑與工程系丁文其教授向記者解釋說:“這是一個界面,這個兩塊拼起來,這樣八塊就拼起來一塊完整的180米的大管節(jié)沉放,這一塊之間就允許它錯動了,最后兩個剪力鍵卡緊起作用?!?br/>
在兩年多時間里,同濟大學丁文其團隊針對數(shù)百種組合的工況條件,反復計算,建立起一套精細化模型。在最終檢測中,港珠澳大橋隧道的不均勻沉降能被控制在毫米級,符合安全標準。
長達22.6公里的橋體部分也滿載科技含量。對于三座跨度超過200米的主航道橋而言,抗風是個難題。在跨度最大的青州航道橋風洞試驗中,葛耀君教授團隊發(fā)現(xiàn),大風情況下,青州航道橋 可能出現(xiàn)相同幅度持續(xù)的渦振,人站在上面會暈,司機開車也容易疲勞。
同濟大學土木工程學院橋梁工程系葛耀君教授表示,采取了兩個辦法將它克服,一個是在橋梁結構兩端加了風嘴,另外是希望改進橋梁的欄桿,因為它的欄桿原來是折線型,希望能改成弧線,這樣基本就把渦激振動解決了。
今年9月,被稱為史上最強臺風的"山竹"正面襲擊珠三角,中心風力達到16級,當時,已經(jīng)結構貫通的大橋 經(jīng)受住了這一次實戰(zhàn)考驗。
在復核環(huán)節(jié),項目方原本找了荷蘭一家世界著名的隧道沉管公司擔此重任,對方也同意派出26位專家提供技術咨詢,不過要價高達1.5億歐元。在這種情況下,最后任務落到了徐偉教授團隊肩上。
同濟大學土木工程學院建筑工程系徐偉教授坦言,在這種情況下,這個責任擔當需要中國工程技術人員自己來承擔。
徐偉團隊不負重望,他們反復審查、研討技術,拿出了許多極具創(chuàng)造性的工程解決方案,最終讓復核工作圓滿完成,讓這一"全球最具挑戰(zhàn)的跨海項目"在伶仃洋上展露雄姿。
這是記者今天到同濟大學采訪時獲取的一手資料:直接參與港珠澳大橋建設的同濟專家團隊有七八支之多,從"20后"院士到"80后"青年骨干悉數(shù)上陣,覆蓋地下、橋梁、建工等多個學科。
在以建筑、橋梁和隧道建設而聞名的同濟大學,為一項工程派出如此龐大的專家陣容,史無前例!專家學者們,用他們的智慧付出,撐起了這個世紀工程,讓粵港澳大灣區(qū)1小時生活圈,從夢想變成了現(xiàn)實。向科學家們致敬!
(看看新聞Knews記者:李書馨 實習編輯:馮蕊)
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