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“天大智慧”助力大国工程,港珠澳大桥正式通车!

天津大学 2019-04-14


在“海上丝绸之路”的起点,一条巨龙将茫茫伶仃洋划为两半,蜿蜒绵亘伸向远方。


被誉为“21世纪第八大奇迹”的港珠澳大桥24日上午正式开通运营,香港、珠海、澳门三地,自此3小时的车程缩短至30分钟。



400多项新专利,7项世界之最,整体设计和关键技术全部自主研发……8年时间,港珠澳大桥圆了几代人的桥梁梦,让滴水不漏、120年使用寿命的中国标准惊艳了全世界。



“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”习近平总书记的话发人深省。从“一带一路”到“中国创造”,每一项大国重器的背后都有这样一群人,为国家提供坚强有力的科技支撑。



从2009年12月开工建设到如今正式开通,天津大学师生校友多人次参与到港珠澳大桥的设计、建设施工中,贡献了“天大智慧”,用实际行动诠释着天大人“要实地把中华改造”的决心。



解决关键工程中的关键问题


港珠澳大桥建设的主体工程包括:跨海桥梁、海底隧道和桥隧连接人工岛,其中桥隧连接人工岛是港珠澳大桥建设的关键工程之一。桥隧连接人工岛要完成在岛内干地现浇海底隧道上岛段的工作,施工过程中岛壁要承受20.26m静水压力和5.10m波高的动力作用。岛壁在静水压力和波浪作用下的稳定性和岛内渗流分析,是桥隧连接人工岛建设要解决的关键问题中交第四航务工程勘察设计院有限公司承担了港珠澳大桥建设工程桥隧连接人工岛的设计工作,岛壁采用沉入式钢圆筒结构。沉入式大圆筒结构是一种新型海岸工程结构,我国尚未制定相应的设计施工规范。


人工岛平面布置图


王元战教授在建成后的人工岛


受中交第四航务工程勘察设计院有限公司委托,王元战教授课题组承担了港珠澳大桥建设工程桥隧连接人工岛沉入式钢圆筒结构的稳定性及渗流分析工作,解决了波浪作用下软土强度弱化、沉入式大圆筒结构破坏过程模拟等科学技术问题,对各种荷载工况下桥隧连接人工岛沉入式钢圆筒结构稳定性和渗流进行了计算分析,为完善人工岛设计提供了技术支撑。


为8万吨沉管的“运输”保驾护航


港珠澳大桥的海底隧道段由33节沉管组成,每节沉管的重量接近8万吨,相当于一艘中型航母的重量,造价达上亿元。沉管在深水坞预制好后,需通过缆绳与安装船相连,在合适的波流施工窗口由安装船拖带浮运并下沉到施工地点,沉管的安全浮运和沉放是整个工程安全施工的关键。为了协助设计施工单位解决这一问题,天津大学建筑工程学院肖忠副教授负责的“波流联合作用下沉管浮运数值仿真计算”科研项目,首次建立了安装船、沉管、缆绳和水体系统的1:1的三维精细有限元仿真模型,


安装船、沉管、缆绳和水体系统的三维精细有限元仿真模型


并在计算模型中考虑了水体的黏性和紊流特性及安装船、沉管、缆绳和水体相互间的耦合作用。


肖忠副教授


为了使建立的仿真模型能够更好的服务于实际工程,课题组赴工程现场对沉管最终的浮运系泊方案进行了现场考察,并针对系泊危险工况进行了数值仿真,为保证沉管结构在浮运及沉放过程中的安全施工提供了指导。同时本项目研究成果可为后续的类似工程提供理论指导,经济效益显著。


重量大、重心高、距离长、海况复杂


港珠澳大桥的桥墩采用陆上分节预制,水上拼接安装的施工工艺。单个预制件最大重量达3510吨高度超过22m。利用半潜驳船将预制好的桥墩运输至施工海域。桥墩浮拖跨距长,海况复杂恶劣,且桥墩属于高耸结构,驳运系统整体的重心较高,拖运过程中在风浪作用下半潜驳船和桥墩联合体的运动响应明显,支撑桥墩的台车车轮承受巨大荷载。


港珠澳大桥桥墩预制件加固在半潜驳运输船上


为确保浮拖过程中半潜船及桥墩的安全,天津大学建筑工程学院别社安教授团队对整个驳运系统进行了水动力性能计算、桥墩的拖航稳定性分析,在此基础上提出了桥墩在运输驳船上的加固稳定方案,保证了桥墩的安全运输。


港珠澳大桥桥墩预制件在半潜驳运输船上拖运



与此同时,天津大学多位校友在港珠澳大桥设计和建设施工中贡献力量,攻克了港珠澳大桥设计及施工建设中的一个个难题。


王汝凯


1962年毕业于天津大学水利系港航专业,1965年毕业于天津大学水利系河流动力学专业,研究生。港珠澳大桥岛隧工程项目顾问。



老骥伏枥  胆大心细铸奇迹


如果把快速成岛、沉管预制厂建设及沉管预制、沉管运输安装和二个岛上建筑比作港珠澳大桥岛隧工程的“四大战役”,那么,王汝凯对于“四大战役”中技术关键点的描述,可以说是如数家珍。创造了“当年开工,当年成岛”的工程奇迹,提前工期两年。



卢永昌


1985年毕业于天津大学,港珠澳大桥岛隧工程设计总工程师。



钢圆筒快速沉岛多项方案世界首创


 “在外人看来这几乎是不可能完成的任务,这次我们也完成了!”这一个个首次和首创,彰显的不仅仅是卢永昌团队的成绩,更是不屈不挠的工匠精神。他带领设计团队数年奋战,在无前车之鉴,无经验积累的不利条件下,依靠自身力量攻坚克难。突破了港珠澳珠大桥快速成岛多项技术瓶颈多项技术世界首创;攻克了大超载比深井降水联合堆载预压加固人工岛及多种组合复合地基加固沉管隧道软土地基的技术难题。



梁 桁


硕士研究生毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业,港珠澳大桥岛隧工程人工岛工程设计负责人。  



莫惧风高浪流,且驾轻舟奋争先


梁桁和团队大胆提出采用工厂法预制沉管,赶上紧迫工期。深浅坞平行布置,沉管坞内寄存,重力式混凝土和钢扶壁相结合的深坞坞门,三角形自稳式横拉钢结构浅坞坞门等多个获得国家发明及实用新型专利的重大创新设计方案。



陈良志


2007年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业,港珠澳大桥岛隧工程预制厂工程项目经理。



他与设计团队一起攻坚克难,实行动态设计,解决了大量技术难题。在进行沉管预制厂设计工作期间,同时参与了港珠澳大桥岛隧工程人工岛地基加固设计、港珠澳大桥岛隧工程人工岛岛壁结构设计和港珠澳大桥沉管隧道管节纵横向结构设计复核等工作。 



王婷婷


2008年博士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业。



从2009年开始深度参与港珠澳大桥岛隧工程,历经五年先后参与了东西人工岛的设计与三维数值模拟分析研究、深海超长隧道基础分析计算等,依托港珠澳大桥岛隧工程她对大直径钢圆筒三维数值模拟计算进行了深入研究,2012年作为主要成员进行插入式大直径钢圆筒设计与施工规范的编制工作。


肖仕宝


2005年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业。



他是第一批介入深插钢圆筒快速筑岛科研专题的工作人员,主要工作是在负责人指挥下执行具体项目方案,从确定方向,提出团队面临难题、走哪些科研路线、制定草案,到组织生产人员等工作他无不涉足。


陈海锋


2009年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业。



从2010年参与港珠澳大桥岛隧工程,历经五年先后参与了施工总营地码头工程、桂山沉管预制厂工程,东、西人工岛岛隧结合部减载结构和二次止水墙结构的结构设计。


参与港珠澳大桥设计和建设施工的天大人还有(部分):

季则舟现任中交一航院总工程师。

李元音,曾任中交一航院副总工程师。

王玉红,现任中交一航院副总工程师。

刘海欣,张丽珍,2008年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业

彭志豪,2009年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业。

马勇,2010年硕士毕业于天津大学港口、海岸及近海工程专业。

......



天大人用实际行动

诠释着“要实地把中华改造”的决心

付出了无数日夜的辛劳汗水

为你们感到骄傲与自豪!




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- tianda1895 -


文字来源 / 刘晓艳 刘洋

图片来源 / 人民日报、相关老师、单位提供

底图制作 / 沈天祎

编辑 / 刘洋


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