世界矚目的港珠澳大橋24日上午正式開通運營，一橋連三地，天塹變通途。從2009年12月開工建設到如今正式開通，天津大學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”。

10月24日當天，全長55公里的港珠澳大橋正式通車。

港珠澳大橋建設的主體工程包括：跨海橋梁、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。橋隧連接人工島要完成在島內干地現澆海底隧道上島段的工作，施工過程中島壁要承受20.26m靜水壓力和5.10m波高的動力作用。島壁在靜水壓力和波浪作用下的穩定性和島內滲流分析，是橋隧連接人工島建設要解決的關鍵問題。中交第四航務工程勘察設計院有限公司承擔了港珠澳大橋建設工程橋隧連接人工島的設計工作，島壁采用沉入式鋼圓筒結構。沉入式大圓筒結構是一種新型海岸工程結構，中國尚未制定相應的設計施工規范。

受中交第四航務工程勘察設計院有限公司委托，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，相當于一艘中型航母的重量，造價達上億元。沉管在深水塢預制好后，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并下沉到施工地點，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，天津大學建筑工程學院肖忠副教授負責的“波流聯合作用下沉管浮運數值仿真計算”科研項目，首次建立了安裝船、沉管、纜繩和水體系統的1:1的三維精細有限元仿真模型，并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。深入分析了開挖基槽后及基槽內系泊沉管時的流速分布規律;對基槽內沉管的阻力系數進行了深入研究;對波流作用下安裝船、沉管和纜繩系統在系泊和沉放過程中的結構動力響應及纜繩纜力進行了仿真計算，建議了合適的施工窗口，為實際工程中的沉管及沉放駁結構上的合理布纜方式和施工工藝的確定提供了理論指導;同時為了使建立的仿真模型能夠更好的服務于實際工程，課題組赴工程現場對沉管最終的浮運系泊方案進行了現場考察，并針對系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。同時本項目研究成果可為后續的類似工程提供理論指導，經濟效益顯著。

港珠澳大橋的橋墩采用陸上分節預制，水上拼接安裝的施工工藝。單個預制件最大重量達3510噸，高度超過22m。利用半潛駁船將預制好的橋墩運輸至施工海域。橋墩浮拖跨距長，海況復雜惡劣，且橋墩屬于高聳結構，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，天津大學建筑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。

與此同時，天津大學多位校友在港珠澳大橋設計和建設施工中貢獻力量，攻克了港珠澳大橋設計及施工建設中的一個個難題，如解決沉管管節沉放及“淤積異常”難題;在世界范圍內首創鋼圓筒快速沉島多項方案;圓滿完成港珠澳大橋桂山沉管預制廠設計任務;獨立探索Plaxis3D模擬計算深埋式大直徑鋼圓筒;完成沉管預制場的軌道設計任務等。( 張道正)

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