港珠澳大橋建設都攻克了哪些世界性難題?
“搭積木”模式,拼裝抗風、抗震高強度橋梁
2014年1月19日,港珠澳大橋首跨鋼箱梁在深海區架設成功。“馴服”這個長132.6米、寬33.1米、重2815噸的龐然大物,標志著港珠澳大橋主體工程建設取得了又一個階段性突破。
海上埋置式承臺施工是橋梁部分工程的亮點,188個橋梁承臺需埋入海床面以下。施工時分別采用了大圓筒方法安裝、分離式柔性止水和雙壁鋼圍堰三種不同方案,解決橋梁埋置式承臺施工難題,實現了裝配化施工。
考慮到環保需求,施工單位采取工廠化生產、機械化裝配的模式,像搭積木一樣建橋,顛覆了以往的橋梁建筑方式,也為我國培養了一批工匠式的職業工人,同時把構件作為產品生產,也保障了大橋的質量和耐久性。橋梁上部結構大規模采用鋼箱梁,打造了全新的自動化生產線、智能化的板單元組裝和焊接機器人焊接專用機床,提升了我國大型鋼結構制造工藝水平,推動了行業技術進步。
港珠澳大橋建設過程中,離不開橋面吊裝作業,其吊裝施工中所用的高性能吊裝纜繩,是國內某公司和研究院耗時10多年才研發成功的。這種纜繩雖然只有頭發的十分之一粗,但做成纜繩后比鋼索強度還高,而且非常柔軟,以質量輕、強度高、耐腐蝕等特點,廣泛應用于國防、軍工及民用領域。
港珠澳大橋具備抵抗8級地震能力,與其安裝的橡膠隔震支座密切相關。其中最為關鍵的技術就是位于橋梁支座中間的高阻尼橡膠。該支座在試驗中可吸收、消耗40%以上的振動能量,承載力約3000噸。
港珠澳地區,每年都會遇到臺風,橋梁的安全監測至關重要。在進行港珠澳大橋的設計時,除了采用更好的建設技術保證橋梁建設質量及運行安全外,強大的傳感檢測器也必不可少。港珠澳大橋上有液壓測力傳感器、力矩傳感器、重力傳感器等數千種傳感器,共同構成了一套高精密感知系統,對隧道內的風速、溫度、濕度、壓力、氣壓差,以及二氧化碳、氮氧化物和微顆粒的濃度等參數進行實時監測,實現對橋梁“健康狀況”的精準判斷。
智能化設計,三地車牌平均識別時間只需0.3秒
港珠澳大橋交通工程,包括收費、通信、監控、照明等12個子系統,也取得了多項突破性科研成果。
在港珠澳大橋通行的車輛,不僅有統一格式車牌的大陸車,還有車牌格式多樣的香港和澳門地區車輛。大陸和香港實行不同的過路收費模式,而在橋上混跑的三地車輛又必須一次快速完成計費。不同收費模式的軟件和代碼區別很大,要使二者兼容,難度可想而知。
技術攻關團隊從軟件代碼及軟件程序著手攻關,邀請香港的技術專家參與開發。根據實驗測試情況不斷修改,僅測試版本修改就達到136次,在國際上首創兼容不同制式的收費模式。經過1000余次的模擬測試,車牌平均識別時間縮短到0.3秒。
在港珠澳大橋管理局的巨大屏幕上,大橋任意監控點的實時視頻隨時顯現。只要輕點鼠標,屏幕上就能顯示出三維立體畫面。如果某個點位發生事故災害,視頻監控可隨時捕捉,信息傳遞到監控終端,警報在幾秒鐘內就會響起。
在港珠澳大橋上的青州航道橋上,巨大的“中國結”巍然屹立,這附近的一處橋面,是用長約1.7米、與大橋等寬的折疊式材料鋪設的。受大風、溫度和載重等多種因素影響,大橋會發生一定位移,需要每隔一段距離設置伸縮縫,各種電纜在通過橋梁伸縮縫處時,會承受較大的張力,容易造成金屬護套斷裂與絕緣損壞,使大橋的通信與照明陷入故障。
為使電纜能夠自由伸縮,項目部聯合相關設計院和廠家,共同研究破解難題。歷經5個月的安裝調試和近一年的運行觀測,應用于港珠澳大橋的4種伸縮量、7種安裝形式的74套電纜伸縮裝置,全部滿足設計要求,還能滿足電纜彎曲半徑、設備抗震要求,在國內外同類型產品中處于較高水平,填補了國內長大橋梁電纜相關技術空白。