天津大學:技術支撐橋隧連接人工島

本報天津10月24日訊(記者 陳欣然)舉世矚目的港珠澳大橋今天正式開通運營。記者從天津大學瞭解到,該校師生校友多人次參與到港珠澳大橋的設計、建設施工中,貢獻了“天大智慧”。

港珠澳大橋建設的主體工程包括跨海橋樑、海底隧道和橋隧連接人工島,其中橋隧連接人工島是港珠澳大橋建設的關鍵工程之一。天津大學王元戰教授課題組承擔了港珠澳大橋建設工程橋隧連接人工島沉入式鋼圓筒結構的穩定性及滲流分析工作,解決了波浪作用下軟土強度弱化、沉入式大圓筒結構破壞過程模擬等科學技術問題,對各種荷載工況下橋隧連接人工島沉入式鋼圓筒結構穩定性和滲流進行了計算分析,為完善人工島設計提供了技術支撐。

港珠澳大橋的海底隧道段由33節沉管組成,每節沉管的重量接近8萬噸,相當於一艘中型航母的重量,造價達上億元。沉管在深水塢預製好後,需通過纜繩與安裝船相連,在合適的波流施工窗口由安裝船拖帶浮運並下沉到施工地點,沉管的安全浮運和沉放是整個工程安全施工的關鍵。為了協助設計施工單位解決這一問題,天津大學建築工程學院肖忠副教授首次建立了安裝船、沉管、纜繩和水體系統1∶1的三維精細有限元仿真模型,並在計算模型中考慮了水體的黏性和紊流特性及安裝船、沉管、纜繩和水體相互間的耦合作用。為了使仿真模型能夠更好地服務於實際工程,課題組赴工程現場對沉管最終的浮運繫泊方案進行了現場考察,並針對繫泊危險工況進行了數值仿真,為保證沉管結構在浮運及沉放過程中的安全施工提供了指導。該項目研究成果可為後續的類似工程提供理論指導,經濟效益顯著。

港珠澳大橋的橋墩採用陸上分節預製,水上拼接安裝的施工工藝。單個預製件最大重量達3510噸,高度超過22米。利用半潛駁船將預製好的橋墩運輸至施工海域。橋墩浮拖跨距長,海況複雜惡劣,且橋墩屬於高聳結構,駁運系統整體的重心較高,拖運過程中在風浪作用下半潛駁船和橋墩聯合體的運動響應明顯,支撐橋墩的臺車車輪承受巨大荷載。為確保浮拖過程中半潛船及橋墩的安全,天津大學建築工程學院別社安教授團隊對整個駁運系統進行了水動力性能計算、橋墩的拖航穩定性分析,在此基礎上提出了橋墩在運輸駁船上的加固穩定方案,保證了橋墩的安全運輸。

《中國教育報》2018年10月25日第2版


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