揭秘港珠澳大橋抗震隔震設(shè)計
作者： 來源： 日期：2022-10-20 10:18:19 人氣：922
它是“新的國際七大奇觀之一”
它擁有400多項新專利、7項國際之最
它被英國衛(wèi)報評為
“這么長的橋，全程選用隔減震辦法，在國內(nèi)外都是沒有的?！敝袊こ淘涸菏恐芨Ａ厝缡钦f。周福霖院士領(lǐng)銜的廣州大學(xué)工程抗震研討中心港珠澳大橋技能團隊，擔(dān)綱了港珠澳大橋全部橋梁部分的抗震、隔震與減震規(guī)劃。
選用了減隔震辦法后，大橋的抗震功能從抗震烈度從7度躍升至9度。“相當(dāng)于相似汶川地震等級的地震都完全不怕?！比绱耍ㄟ^隔震維護的港珠澳大橋，在防震上可稱得上是“國際上最安全的跨海大橋”。
這是初次在國際最長的跨海大橋的建造中運用減隔震技能，為我國大型跨海橋梁選用減隔震技能供給范例
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引入減隔震技能
處理港珠澳大橋抗震規(guī)劃難題
港珠澳大橋全長55公里，作為最長的有地震斷層穿過的跨海大橋，要怎么抗震呢？通常橋梁應(yīng)對地震的辦法是，或把基礎(chǔ)加大加固，或裝備更多墩身鋼筋，或做限位辦法，保證支座、結(jié)構(gòu)不損壞。這些抗震辦法，俗稱硬抗。港珠澳大橋卻不能。
一般橋梁的承臺在水面，即在橋底打基礎(chǔ)，再做渠道，再在渠道上做墩子、做橋梁。但由于港珠澳大橋處于珠江口，阻水太大會影響環(huán)境，選用抗震規(guī)劃在遇到大震時無法避免橋墩底部的損害，在海底的橋墩的加固修正是十分困難的。
周福霖院士團隊打破了國內(nèi)的“百年慣例”，引入減隔震技能，有用地處理港珠澳大橋抗震規(guī)劃難題。所謂隔震，就是在房子和地上之間，加一層橡膠和鋼板隔層疊加的隔震支座柔軟層，通過延伸結(jié)構(gòu)自振周期，避開地上振蕩共震區(qū)，然后阻隔地震，能使隔震結(jié)構(gòu)地震反響衰減至非隔震結(jié)構(gòu)的1/4至1/8，成倍進步修建的耐震安全性。
這是一種可以減弱地震損傷的工程技能，運用到房子建造已有二三十年的前史。在四川雅安7.0級強震后，蘆山縣人民醫(yī)院門診綜合樓因選用了周院士團隊的橡膠隔震墊、阻尼器等先進的隔震技能，成為地震中少有正常運轉(zhuǎn)的救助中心，被譽為“樓剛強”。汶川第二小學(xué)也選用了相同的隔震結(jié)構(gòu)，在地震中成為了“安全島”。橋梁隔震，原理亦然?！耙匀峥藙偂！睆V州大學(xué)工程抗震研討中心該項目負責(zé)人溫留漢·留沙教授，對南都記者如是解釋隔震技能。
但在跨海大橋上，在國內(nèi)外都還沒有先例，雜亂的海洋地質(zhì)、地震的不斷定性等是問題的要害。
通過詳細核算剖析，周福霖院士團隊將隔震層設(shè)置在橋墩頂部，即大橋橋墩與橋梁連接之間。當(dāng)?shù)卣饋頃簳r，橋墩和橋梁之間是柔軟的，發(fā)生的地震的慣性力大約只要原來的1/3—1/4?！胺路鹑彳浀乃兄Ｉ闲旭偟拇?，地震中，船體與震動的海面之間隔著柔軟的水層，船體只會慢慢搖擺，加在船體的地震沖擊力被卸去”。周福霖說，“這么長的橋，全程選用隔震，在國內(nèi)外都沒有?！?br />
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實驗******************
國際最大尺度隔震設(shè)備功能實驗
一開始，港珠澳大橋的抗震要求，是能對抗烈度為8的地震。早在2010年，抗震研討中心已開始為期一年的前期預(yù)研討。團隊屢次奔走到施工現(xiàn)場，集全單位力量提交了全橋減隔震的實際工程運用和可行性剖析報告?！爸行?0%的人員參與了港珠澳大橋抗震規(guī)劃研討?！?br />減隔震技能計劃斷定后，詳細到施工和建造了，隔震層運用什么原料，詳細厚度多少，怎么制造，哪家的原料和產(chǎn)品合格，核算成果能被實驗驗證嗎？為了得出這些問題的答案，抗震研討中心做了數(shù)不清的實驗與測驗。
“一輩子能趕上這個世紀(jì)工程很可貴?！敝行牡鸟R玉宏教授對這個工程的研討印象十分深刻：2011年的正月十五，自己還在實驗室。根據(jù)安全地震動的參數(shù)，團隊對10多個廠家，幾百個產(chǎn)品開展實驗研討。從橋梁受溫度、頻率、壓力改變下，對耐久性、疲勞度、徐變等做全方位型式檢驗。“每個老師輪流做實驗，白天黑夜分班導(dǎo)，有的單個實驗繼續(xù)一個多月，整個大半年連軸轉(zhuǎn)?！?br />2012年4月，中心在重慶交通科研規(guī)劃院實驗室進行港珠澳大橋地震模仿實驗?？拐鹧杏懼行狞S襄云教授是首要參與者之一。她介紹，1：20的縮尺比大橋模型被放在橋梁模型振蕩臺上，再用人造大地震進行測驗。“這已是實驗機上可以做到的最大實驗了”。
橋梁模型振蕩臺實驗
為了完成動力實驗，工程抗震研討中心團隊在重慶住了大半年時刻。期間，團隊開展了港珠澳大橋單墩擬靜力實驗、單墩減隔震與抗震功能對比的全橋振蕩臺模型實驗、多跨模型減隔震與抗震功能雙聯(lián)振蕩臺共同鼓勵和非共同鼓勵實驗，實驗驗證了減隔震作用。
實驗成果十分成功。“看了這個實驗以后，我心里更有底了，實驗之前咱們算過大約有（減震）4倍的作用，現(xiàn)在看不止4倍，比4倍還要好?！敝芨Ａ卦菏亢透壑榘拇髽蚬芾砭值南嚓P(guān)人員此前在承受媒體采訪時介紹。
這意味著，團隊初次成功實施了減隔震跨海大橋雜亂大型模型振蕩臺實驗，驗證了規(guī)劃計劃和數(shù)值模仿成果。初次通過實驗揭示了橋墩高差、行波效應(yīng)、相鄰橋跨相互作用等要素對減隔震作用的影響。
同時，這也是國際最大尺度的隔震設(shè)備功能實驗，形成了一整套針對大尺度隔震設(shè)備檢測驗驗的辦法，實驗填補了國內(nèi)空白，也為大尺度隔震設(shè)備國產(chǎn)化供給了開拓性的技能支撐。
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歷時近10年形成了一整套
海上橋梁抗震減震技能系統(tǒng)
在坐落廣園中路248號的廣州大學(xué)工程抗震研討中心實驗室里，港珠澳大橋橋墩模型仍然放置其內(nèi)。這一模型已聳峙8年。橋墩被模仿地震波沖擊發(fā)生的細紋，也見證著團隊在這座大橋的研討進程?！澳茉谑兰o(jì)工程中，貢獻一份自己的力量，十分自豪和自豪?！毖杏懼行牡某蓡T都表示。
從斷定計劃、剖析核算、全橋模型整體實驗、單橋模型實驗、隔震減震設(shè)備實驗到整體的技能總結(jié)、課題驗收，廣州大學(xué)工程抗震研討中心港珠澳大橋技能團隊歷時近10年，承擔(dān)了港珠澳大橋全部橋梁部分的抗震、隔震與減震規(guī)劃，形成了一整套海上橋梁抗震減震技能系統(tǒng)。
單墩模型振蕩臺實驗
比方，對大橋非通航孔橋，選用根據(jù)橡膠隔震支座和摩擦擺隔震支座的隔震技能，有用降低了橋梁的地震呼應(yīng)；對通航橋選用黏滯液體阻尼器減震優(yōu)化規(guī)劃，減少了在地震作用下橋塔底部和橋墩底部的內(nèi)力呼應(yīng)。
不僅如此，團隊處理了在海洋雜亂地質(zhì)地震條件和惡劣氣候環(huán)境下選用減隔震技能的要害技能問題：塑性鉸設(shè)置在橋墩上部,減少海上橋墩檢修難題；處理了減隔震設(shè)備在海洋環(huán)境下的耐久性問題；斷定了減隔震設(shè)備防颶風(fēng)初始剛度，保證大橋按120年規(guī)劃壽數(shù)可以反抗8級地震、16級颶風(fēng)。
通過抗震功能優(yōu)化規(guī)劃，港珠澳大橋的抗震安全性大幅進步，從抗7度躍升至抗9度。同時造價有所降低，大橋橋墩下面的樁基數(shù)量減少了約20%。
“8級地震不怕，9級地震也不怕”。周福霖稱，通過隔震維護的港珠澳大橋，在防震上可以稱得上是“國際上最安全的跨海大橋”。溫留漢·黑沙教授說抗9度，意味著在國際上也是具有很高的抗震功能的橋梁，成為國際大型橋梁建造的一個典范。
“前幾天咱們?nèi)⒓又腥崭粽鸺寄芙涣鲿臅r分，正好碰上通車，國外的同行一看，都覺得十分了不得，這么大的橋，這么難的施工環(huán)境，這么高的質(zhì)量，確實是一個奇跡?！睖亓魸h·黑沙教授在承受媒體采訪時如是說。
工程完成后，團隊還編制了《港珠澳大橋主體工程橋梁工程施工圖規(guī)劃階段橋梁減隔震設(shè)備技能要求》和《減隔震產(chǎn)品的型式檢驗及技能標(biāo)準(zhǔn)》形成了跨海大橋隔震設(shè)備技能標(biāo)準(zhǔn)，為減隔震技能的推行供給技能支撐，填補了國內(nèi)空白。
