中国公路学报. 2016, 29(12): 1-1.
新中国成立以来,中国交通建设在国家政策的指导下获得了稳步、快速发展。在桥梁建设领域,新建桥梁在结构形式、桥梁跨度、施工工艺、建筑材料及施工装备等方面不断获得突破;在隧道建设领域,新建隧道具有建设规模化、结构空间尺度大型化和局部节点构造形式复杂化的特点;从陆上到跨江直至跨海,桥梁和隧道建设环境条件不断拓展,桥隧数量激增,中国俨然已成桥隧大国。进入21世纪,桥隧人肩负着把中国从桥隧大国推向桥隧强国的历史使命。
港珠澳大桥是一个世纪工程,是由隧、岛、桥组成的跨海交通集群工程,是中国交通建设史上规模最大、技术最复杂、生态要求最高、建设要求及标准最高的工程之一,其创新建设理念将引领中国乃至世界桥梁建设领域的变革,是中国迈向桥梁强国的里程碑。其中主体结构--海底隧道是目前世界上最长的沉管隧道,其设计施工难度在世界范围内首屈一指。港珠澳大桥建设中开创性地提出了“四化”建设理念,即“大型化”“工厂化”“标准化”和“装配化”,在“四化”理念的背后是一系列对行业更新换代的更高要求。为实现港珠澳大桥的建设目标,针对跨海集群工程建设关键技术,项目开展了以下研究:
(一)埋床法全预制海上桥梁墩台建设关键技术。港珠澳大桥采用预制墩台,为减小阻水面积,桥墩承台全置于海床面以下,为解决预制埋床法墩台施工的技术难题,对墩台吊具、剪力键及止水止摆工艺进行了研究。
(二)大直径钢管复合桩受力性能研究。开展大直径钢管复合桩中有无泥皮的钢管桩模型试验、理论研究和数值模拟分析,研究钢管复合桩的协同受力机理和特性,获得桩身在压弯剪组合荷载作用下的受荷和变形规律,提出钢管复合桩设计计算理论与方法。
(三)连续钢箱梁120年全寿命设计关键技术。对港珠澳大桥钢箱连续梁合理构造系统、钢箱连续梁正交异性桥面板疲劳性能、钢箱连续梁节段模型及数模模拟抗风性能试验、钢箱连续梁施工及运营全过程钢箱梁空间结构仿真计算分析、钢箱连续梁长寿命防腐技术及运营期维养技术等均进行了研究。
(四)钢箱连续梁制造及安装关键技术。通过对钢箱梁工厂制作与现场(施工)安装关键技术的研究,设计钢箱连续梁制造系列工装;制定合理的组装、焊接、栓接工艺;制定焊接变形控制措施;制定制造与安装全过程控制程序、检验技术标准、质量检验方法与验收标准等,建立基于120年使用寿命的钢箱梁制造标准体系,确保桥梁施工质量。
(五)桥梁抗风性能研究。针对通航孔桥和非通航孔桥,采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,开展桥梁抗风性能研究,确保外海环境下桥梁抗风安全。
(六)珠海连接线超大断面暗挖隧道设计与施工技术研究。开发了复合地层长距离组合曲线顶管施工及管幕形成控制技术;提出了临海环境高水压下超长水平冻结止水帷幕施工技术;建立了复杂环境下浅埋超大断面隧道施工变形控制方法;研发了临海环境下隧道结构新型止水带,并进行了变形缝的抗水压试验。
(七)外海厚软基大回淤超长沉管隧道基础沉降控制技术。提出沉管隧道基于结构体系的沉降控制标准,建立大开挖卸荷回弹再压缩天然地基、负摩阻力桩基础和减沉桩的沉降计算方法。
(八)多点非一致地震激励下超长沉管隧道设计方法与振动台试验模拟技术。建立沉管隧道土-结构动力相互作用的实用快速计算方法和多点非一致激励下沉管隧道地震响应高效分析方法,开展沉管隧道大比尺管节接头力学性能试验研究,形成管节接头减震控制技术,集成研发多点非一致地震激励下超长沉管隧道振动台试验模拟技术。
(九)沉管隧道节段接头构造型式研究及高水压120年设计使用寿命止水带研发。揭示节段接头作用机理,提出改善接头剪力键受力的构造措施及不同荷载环境下节段接头构造型式,建立接头张开量及接头受力计算模型,研发满足45 m水深120年设计使用寿命期新型Ω止水带产品。
港珠澳大桥建设实施过程中涌现了一批极具应用价值的学术性成果。本次《中国公路学报》编辑部组约了部分优秀成果结集出版,以期促进复杂海况下的桥梁和隧道建造技术交流,同时对港珠澳大桥的建设者们致以崇高的敬意!期盼他们把握时代机遇、不断创新、脚踏实地、践行历史使命,为把中国建设成为世界桥隧强国做出更大的贡献。港珠澳大桥的建设实践,是新时期桥隧人交出的完美的历史答卷!