港珠澳大橋設計之美-3

之前介紹了港珠澳大橋主體工程的最難兩個部分,下面本文將介紹航道橋的設計。

港珠澳大橋全程包含了22.9千米的橋梁,其中橋墩224座,橋塔7座;橋梁寬度33.1米。

與其他普通的大橋相比,港珠澳大橋的橋梁建設同樣困難重重。

橋墩是建立在具有腐蝕性的海水之上的,而且橋梁壽命遠遠大于國內橋梁的平均水準。

由于保護要該海域白海豚,原計劃修建318個橋墩減至224個。

青州航道是高速客船及貨船的主要航線,目前承擔了整個水域全部交通量的50%,在設計上不允許出現因船撞而導致橋梁倒塌的情況發生,同時需要嚴格控制阻水率等。

精雕細琢,跬步千里

因此工程師們對橋梁工程的建設要求采用的幾乎是世界上最苛刻的標準。

工程師們在澆筑時使用抗腐蝕性能好的高性能混凝土,這種材料性質穩定,單位承重量大,耐磨損,可以很好的抵抗海浪。

橋墩建造中用了三大新技術,對縮短橋梁建設周期、實現快速成橋方面具有重要意義,開創了橋梁基礎結構施工的新方法。而其中有72座橋墩是在東莞洪梅建造的,單個橋墩最重達3510噸,使用鋼筋創世界紀錄。

在打地基時工程師們采用了浮式沉井法,沉井材料由中空鋼板制作而成,這種材料可以浮在水上,用的時候只需要先用船拉到預定位置,然后向里面灌注混凝土進行增重,就可以重力下沉了。如此循環往復,直至完成。

橋面鋪裝方面采用的是4cm厚SMA+3cm厚澆筑式瀝青混凝土組合鋪裝結構體系設計方案。其中,在國內首次提出的GMA澆筑式瀝青新技術,集合了MA技術和GA技術的優點,既具有高溫穩定性和低溫疲勞性能,還大幅提高了功效。

橋梁防撞模擬分析

橋梁的穩固性非常重要,工程師們利用有限元模擬分析防船撞擊橋墩產生的影響。

橋墩、具有代表性的船舶與防撞鋼套箱分別采用單元模擬,以最不利的船舶正撞方式進行撞擊分析,對橋墩設置鋼套箱后的撞擊力及鋼套箱的防撞性能進行了比較分析。

防撞套箱的設計綜合考慮了重力、浮力、船舶碰撞力等荷載;船舶采用殼單元進行模擬,主要包 括船首、船身,以及船首與船身之間的過渡部位。

橋梁在被船舶撞擊的過程中,由于碰撞時間較短,對整個橋梁結構產生的沖擊作用大多也主要集中于被撞塔墩。在碰撞過程中,考慮船首剛度對撞擊力大小的影響比塔墩的抗推剛度要大得多,以及主要是對塔墩設置鋼套箱后的防撞效果的評估,因此,塔墩的有限元模擬可以采用簡化方式進行。

結果表明,橋塔墩設置的鋼套箱能有效地降低撞擊力,具有很好的防撞效果,且鋼套箱在受撞部位損傷較大,但在其他部位保存完好,可對受撞鋼套箱節段進行更換或維修即可。

層層闖關,終得成功。這個21創造了橋梁建筑新里程碑的項目,一定能推動行業的進步。

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