高校科技“托起”港珠澳大橋

舉世矚目的港珠澳大橋近日正式通車運營。前不久臺風(fēng)“山竹”正面襲擊珠三角時，大橋安然無恙，經(jīng)受住了颶風(fēng)的考驗。這里凝結(jié)著同濟大學(xué)研究團隊的抗風(fēng)成果。

在港珠澳大橋的設(shè)計建造過程中，同濟大學(xué)多個研究團隊深度參與，破解諸多技術(shù)難題，為人工島建設(shè)、沉管隧道接合與抗震、通航孔橋抗風(fēng)等貢獻智慧，確保了大橋的順利建成并通車運營。

港珠澳大橋采用隧橋模式，隧橋轉(zhuǎn)換需要在大海中建設(shè)人工島，采用的方式為先打樁、用擠密砂樁圈起圍堰，抽干水然后再筑島。如何解決軟弱海底地基的穩(wěn)定和沉降問題？同濟大學(xué)土木工程學(xué)院馬險峰博士開展“外海厚軟基橋隧轉(zhuǎn)換人工島設(shè)計與施工關(guān)鍵技術(shù)”研究，其成果支撐了擠密砂樁設(shè)計中若干難題的解決。

港珠澳大橋隧道沉管每節(jié)重達8萬t，在海底萬一沒接好怎么辦？遇到地震會不會扭曲變形？同濟大學(xué)土木工程學(xué)院袁勇教授團隊開展多點非一致地震激勵下超長沉管隧道地震響應(yīng)快速分析方法、沉管隧道減震控制技術(shù)等一系列研究，拿出了可確保大橋承受8度設(shè)防烈度地震的抗震方案。

港珠澳大橋有3個大跨度通航孔橋，在風(fēng)高浪急的伶仃洋上，橋梁如何抗風(fēng)是個大問題。同濟大學(xué)研究團隊給出了方案。以青州航道橋為例，研究人員采用主梁小、大比例節(jié)段模型測振風(fēng)洞試驗，主梁、橋塔節(jié)段模型測力風(fēng)洞試驗，橋塔自立狀態(tài)氣彈模型、全橋氣彈模型風(fēng)洞試驗的方法進行抗風(fēng)研究。橋塔試驗表明，即使在風(fēng)速65 m/s的風(fēng)中，橋塔也未出現(xiàn)自激和發(fā)散性的馳振現(xiàn)象。

在港珠澳大橋拱北隧道建設(shè)過程中，面對土層軟弱、富含地下水、距離地面僅5 m的不利情況，同濟大學(xué)胡向東教授與各方專家一起探索研究，最終敲定管幕凍結(jié)法。管幕是圍繞隧道四周、沿隧道全長布置的大型鋼管，保護隧道施工安全；凍結(jié)是把鋼管之間及周圍土體凍結(jié)成凍土，形成止水帷幕。這樣，拱北隧道暗挖段成為一個大“冰桶”，有效避免了施工時漏水和地面塌陷。

當(dāng)初荷蘭一家世界著名隧道沉管公司曾要價1.5億歐元相當(dāng)于15億元人民幣，提供巨大沉管的深水安裝技術(shù)咨詢。中方?jīng)Q定找自己的專家解決，同濟大學(xué)接下了這項任務(wù)，承擔(dān)港珠澳大橋設(shè)計文件的復(fù)核、審查，圓滿完成了相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)科研任務(wù)。