10月23日上午,，被稱為“現(xiàn)代世界新七大奇跡”之一的港珠澳大橋開通儀式在廣東珠海舉行,。10月24日上午將正式通車運(yùn)營,。大橋全長55公里,，集橋,、島,、隧于一體,，創(chuàng)造了沉管隧道“最長,、最大跨徑,、最大埋深,、最大體量”的世界紀(jì)錄，涵蓋了當(dāng)今世界島隧橋多項(xiàng)尖端科技，是當(dāng)今世界最具挑戰(zhàn)性的工程之一,。

　　港珠澳大橋從設(shè)計到建設(shè)前后歷時14年,，這背后有著什么樣的科技支撐呢？

　　世界最長的海底沉管隧道

　　天上有飛機(jī),，海上有輪船,，夾在中間的港珠澳大橋如何才不會影響鄰近香港國際機(jī)場航線的飛行安全，又能滿足伶仃洋航道30萬噸輪船通航的需要呢,？

　　港珠澳大橋設(shè)計團(tuán)隊(duì)提出了一個極富創(chuàng)造力的方案：建造東西兩個人工島,，修建一段海底隧道，將隧道與大橋連接起來,。這條世界最長的海底沉管隧道由33個巨型沉管組成,，每節(jié)管道長180米，單節(jié)重約8萬噸,，且沉到海底40多米,。

　　如此巨大的沉管要怎樣才能沉降到海底實(shí)現(xiàn)對接？這就需要浮運(yùn)安裝,。所謂浮運(yùn)安裝,，即是用拖船將沉管拖運(yùn)到橋位附近,，再用絞錨方式進(jìn)行橫,、縱移沉管至安裝位置并進(jìn)行沉放安裝。為保證浮運(yùn)安裝成功完成,，華南理工大學(xué)的趙成璧副教授團(tuán)隊(duì)采用物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法對隧道沉管管段浮運(yùn),、系泊與沉放等水上施工的關(guān)鍵問題進(jìn)行研究。這一研究,，還真發(fā)現(xiàn)問題,。

　　“實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在淺水海域,，沉管在水流和波浪的作用下,，縱向水流對管段的作用所引起的問題比較容易解決，但若遇橫流的作用,，管段一放進(jìn)海里,，就會產(chǎn)生橫傾與下沉，并容易觸碰到海底,，極其不安全,。”團(tuán)隊(duì)成員王冬姣副教授說,。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該實(shí)驗(yàn)的可靠性,，團(tuán)隊(duì)一遍遍進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與計算。最終為港珠澳大橋的浮運(yùn)與沉放施工方案提供重要的技術(shù)支持。

　　在大橋主體安裝中,，鋼箱梁橋面鋪裝代表橋梁建設(shè)“面子”工程,，它提供車輛行駛的舒適安全�,！拔覀冝饤壛藘r格高昂的進(jìn)口環(huán)氧瀝青材料橋面鋪裝技術(shù),，選擇了英國澆注式瀝青鋪裝方案�,！比A南理工大學(xué)張肖寧教授說,，“但該方案施工效率低，按照此方案,，需要5年左右的時間才能完成鋪裝工程,。”他們創(chuàng)新性地提出GMA施工方案,，將施工效率提高10倍,，半年內(nèi)完成工程。并建成國內(nèi)外首個能夠滿足力學(xué)相似的橋梁截斷足尺模型,。

　　打破了國內(nèi)大橋“百年慣例”

　　除了是世界最長的大橋,，港珠澳大橋的設(shè)計使用壽命長達(dá)120年，打破了國內(nèi)大橋的“百年慣例”,。

　　位于海泥環(huán)境中的鋼管樁如何確保120年不損壞,，這對港珠澳大橋設(shè)計團(tuán)隊(duì)提出極大的挑戰(zhàn)�,！搬槍μ囟ǖ暮Ｄ喹h(huán)境,，我們先后從涂層的抗?jié)B透性、耐陰極剝離性等著手研制新型涂料,，解決涂層的耐久性問題,。”中國科學(xué)院金屬研究所耐久性防護(hù)與工程化課題組負(fù)責(zé)人李京研究員告訴記者,，他們研制出新一代高性能環(huán)氧涂層鋼筋,，并參與大橋基礎(chǔ)的防腐涂裝施工，保障了港珠澳大橋120年耐久性設(shè)計要求,。

　　復(fù)雜的海床結(jié)構(gòu),、惡劣的自然環(huán)境、超長的跨度距離,，對橋梁鋼是一個巨大考驗(yàn),。支撐起這座特大型橋梁的高性能綠色橋梁鋼，大部分是基于東北大學(xué)王昭東教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的基于新一代控軋控冷工藝,，由鞍鋼集團(tuán)生產(chǎn),。

　　該工藝使鋼材組織細(xì)化35％以上，析出相尺寸減少25％以上，有效滿足了橋梁鋼高強(qiáng)度和高韌性的需求,。通過優(yōu)化的“成分設(shè)計+控制軋制+軋后超快冷卻”組合拳,，滿足了橋梁的抗震和抗應(yīng)變設(shè)計。

　　“搭積木”拼裝出大橋

　　港珠澳大橋像“搭積木”一樣拼裝出來,。先在工廠里把橋墩,、橋面、鋼箱梁,、鋼管樁等生產(chǎn)出來,，等到伶仃洋風(fēng)平浪靜時再組裝起來，首次實(shí)現(xiàn)“大型化,、工廠化,、標(biāo)準(zhǔn)化、裝配化”建設(shè)理念,。

　　“大鋼箱梁運(yùn)到現(xiàn)場安裝,，安裝誤差必須控制在1公分以內(nèi)，每個焊縫不能超過2公分,，難度非常大,。”伶仃洋上多臺風(fēng),，為了趕在臺風(fēng)來臨前完成施工期,，華南理工大學(xué)王榮輝教授團(tuán)隊(duì)在國內(nèi)首次采用多工法、不對稱,、多塔斜拉橋的施工控制技術(shù),，完成世界首次3100噸巨型鋼索塔整體施工。

　　今年強(qiáng)臺風(fēng)“山竹”登陸時,，當(dāng)全國人民都為港珠澳大橋捏一把汗時，它穩(wěn)固屹立,。大橋之所以能牢牢“站穩(wěn)”,，抗16級臺風(fēng)、8級地震,，離不開科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐,。

　　“前期周年觀測工作早在2007年就已開始。通過現(xiàn)場波浪觀測和分析計算,，從而實(shí)現(xiàn)潮汐潮流長期預(yù)報,、臺風(fēng)等極端個例的工程分析等目的�,！比A南理工大學(xué)朱良生教授總共觀測出包括“黑格爾”在內(nèi)7個臺風(fēng),。“拿到觀測數(shù)據(jù)非常困難，部分設(shè)備需要依靠千噸以上的海事船進(jìn)行投放,。并在臺風(fēng)季節(jié)開展為期3個月的同步對比觀測,。”

　　人工島的防風(fēng)設(shè)計,，應(yīng)該采用什么形狀才更能扛強(qiáng)臺風(fēng)呢,？團(tuán)隊(duì)通過對1949年以來所有臺風(fēng)進(jìn)行反偵，統(tǒng)計出“50年一遇”“100年一遇”的臺風(fēng)強(qiáng)度,，為橋面建設(shè)提供參數(shù),。

　　此外，高韌薄層瀝青罩面技術(shù),、水下結(jié)構(gòu)止水,、交通工程系統(tǒng)集成等技術(shù)應(yīng)用，使得港珠澳大橋成為名符其實(shí)的“超級工程”,。

　�,。�科技日報廣州、沈陽10月23日電）