2018年10月23日，港珠澳大橋開通儀式在廣東珠海舉行，習(xí)近平出席儀式并宣布大橋正式開通；大橋于同年10月24日上午9時(shí)正式通車；屆時(shí)駕車從香港到珠海、澳門僅需45分鐘。

作為中國從橋梁大國走向橋梁強(qiáng)國的里程碑之作，該橋被業(yè)界譽(yù)為橋梁界的“珠穆朗瑪峰”，被英媒《衛(wèi)報(bào)》稱為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一，同時(shí)也是施工難度最大、投資最多、跨度最長的橋。

獨(dú)特的建筑設(shè)計(jì)

港珠澳大橋東起香港國際機(jī)場附近的香港口岸人工島，向西橫跨伶仃洋海域后連接珠海和澳門人工島，止于珠海洪灣；全長55千米，分別由三座通航橋、一條海底隧道、四座人工島及連接橋隧、深淺水區(qū)非通航孔連續(xù)梁式橋和港珠澳三地陸路聯(lián)絡(luò)線組成。

大橋設(shè)計(jì)使用壽命120年，可抵御8級(jí)地震、16級(jí)臺(tái)風(fēng)、30萬噸撞擊以及珠江口300年一遇的洪潮。

6km長隧道和兩個(gè)隧道人工島是水上橋梁與水下隧道的銜接部分，為全線路段的重點(diǎn)配套工程，同時(shí)也是是當(dāng)今世界同類工程中綜合技術(shù)難度最大的工程。

人工島工程具有4個(gè)重要特點(diǎn)：

（1）工程所在水域?yàn)橹榻诤竭\(yùn)咽喉區(qū)段，是世界上水上交通最繁忙，通航環(huán)境最復(fù)雜的海域，且工程區(qū)穿越中華白海豚保護(hù)區(qū)，環(huán)保要求很高。

（2）外海軟土厚達(dá)40m，隧道人工島岸壁要提供4-5年施工期內(nèi)高保障度止水環(huán)境，外海筑島止水深基坑建設(shè)難度極高。

（3）需要滿足120年的耐久性要求和高標(biāo)準(zhǔn)越浪要求（極端工況<0.015m3/m.s）。

（4）東、西人工島是隧道工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其西小島必須盡早為隧道沉管提供對(duì)接條件，工期緊。

受800萬噸海床淤泥的影響，施工團(tuán)隊(duì)采用了“鋼筒圍島”方案：在陸地上預(yù)先制造120個(gè)直徑22.5米、高度55米、重量達(dá)550噸的巨型圓形鋼筒，通過船只將其直接固定在海床上，然后在鋼筒合圍的中間填土造島。

大圓筒結(jié)構(gòu)通常是指直徑在6～7米以上的無底、無內(nèi)隔墻的薄壁圓柱殼結(jié)構(gòu)，多由鋼筋混凝土材料或鋼質(zhì)材料制成。

鋼圓筒的有限元分析

鋼圓筒穩(wěn)定分析采用日本的OCDI和插入式圓筒的施工工法。

同時(shí)使用了仿真巖土有限元軟件分析東、西人工島六種工況組合。

以下對(duì)鋼圓筒吊裝環(huán)境進(jìn)行仿真分析。

工程師根據(jù)鋼圓筒設(shè)計(jì)方案建立實(shí)際等比例模型，然后進(jìn)行有限元網(wǎng)格化分。結(jié)合鋼圓筒的材料結(jié)構(gòu)，考慮采用雙主鉤進(jìn)行整體吊裝，將浮吊吊鉤處約束為固定點(diǎn)，并對(duì)整個(gè)模型施加重力加速度，得出以下結(jié)果。

可以看出，在原始結(jié)構(gòu)狀態(tài)下，采用雙主鉤吊裝，鋼圓筒最大應(yīng)力值為σ1 = 227.233 MPa，而安全許用應(yīng)力值[σ] = 265 MPa，吊裝應(yīng)力滿足安全要求。鋼圓筒最大變形達(dá)347.544mm，變形量較大，需采取措施降低吊裝變形量。

決定從兩方面改進(jìn)吊裝方案。一是增加吊點(diǎn)數(shù)量，由原來的四繩四吊點(diǎn)增加到八繩八吊點(diǎn)；二是對(duì)鋼圓筒進(jìn)行局部加強(qiáng)，在鋼圓筒底部變形量較大的幾個(gè)點(diǎn)之間臨時(shí)燒焊圓管連接，抑制吊裝變形，如圖3所示。

采取以上兩個(gè)措施，重新進(jìn)行有限元運(yùn)算，輸出計(jì)算結(jié)果。

當(dāng)采用局部加強(qiáng)措施并增加吊點(diǎn)數(shù)量后，鋼圓筒吊裝時(shí)最大變形量降低，鋼圓筒變形量明顯好轉(zhuǎn)，并低于預(yù)期變形量，滿足吊裝要求。

之外，仍然可以利用仿真分析其他工況，例如位移、地基承載力安全系數(shù)、滑動(dòng)安全系數(shù)、剪切變形安全系數(shù)等，在施工之前提前預(yù)知可能出現(xiàn)的問題，并有針對(duì)的進(jìn)行方案調(diào)整和改進(jìn)，確保施工方案的成功。這樣節(jié)省了施工費(fèi)用和時(shí)間，又能提高施工安全系數(shù)，確保安全。

鋼圓筒的廣泛應(yīng)用前景

深插大直徑鋼圓筒結(jié)構(gòu)在大水深、厚軟基環(huán)境中具有開挖少、穩(wěn)定好、工期快、環(huán)保優(yōu)等優(yōu)勢，具備對(duì)不均勻土層糾偏能力，尤其是具有可靠的止水防漏砂功能，采用類似鋼管樁的防腐措施，可滿足50年的使用壽命要求，在防波堤、護(hù)岸、碼頭、人工島等結(jié)構(gòu)的建設(shè)中具有廣闊的使用前景。