港珠澳大桥背后的“理工力量”

——我校科研团队为港珠澳大桥顺利通车提供关键技术

发布:2019-1-3 来源:宣传部 浏览:7349 字体:
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  编者按:学校70年来的办学历史积淀其特有文化和精神成果,激励着一代又一代理工人为之不懈奋斗。长久以来,理工人秉承 “育人为本 学术至上”的办学理念,弘扬“厚德博学 追求卓越”的大学精神,在理工大这片沃土上爱岗敬业、教书育人、默默奉献,用朴实的言行诠释着教育的真谛,谱写了立德树人的新篇章。感动就在身边,榜样就在眼前。为大力培育和弘扬社会主义核心价值观,特开辟“理工力量”精神文明专栏,聚焦我们身边典型、讲述他们的平凡故事,彰显他们的卓越追求,传递正能量,助推学校改革发展。敬请关注。

  10月23日上午,全球最长跨海大桥——港珠澳大桥全线贯通。历时8年建设,创造7项世界之最,拥有400多项新专利,被誉为“21世纪第八大奇迹”……举世瞩目的大国工程背后,凝聚了无数科研工作者的智慧与劳动者的汗水。值得所有武汉理工人骄傲的是,从隧道线路选址,到隧道的控制性工程隧道沉管关键技术,隧道通车后的航运安全,我校科研团队全过程参与,为国家工程的建成贡献了“理工力量”。

航运学院科研团队

提出线路选址建议方案 为工程建设保驾护航

  港珠澳大桥位于我国“四区一线”的珠江口水域,该水域船舶流量大、船舶种类多,高速客船航线多、航路错综复杂,台风、雷雨、寒潮、大雾等恶劣天气频发,通航环境极其复杂。工程论证启动伊始,面临的首要问题便是选址。

  早在2008年初,我校航运学院便接受了港珠澳隧道工程的选址、建桥期间乃至运营后的船舶通航安全管控等工作的研究。此次工程所在海域是世界上航运最繁忙的海湾之一,工程的施工及建成后势必对航运造成一定影响,因此在选址阶段就需要考虑怎样才能尽量减少甚至避免海湾内诸多港口的损失。为解决这个难题,我校航运学院甘浪雄教授团队成立专题研究小组,与设计师们积极沟通,并屡次前往实地考察。通过大量的模拟实验、数据分析、理论计算,甘浪雄教授团队在2008年3月提出了港珠澳大桥的具体线路选址建议方案,并通过了专家学者的专业评审。


甘浪雄教授团队

  港珠澳大桥工程建设周期长、工程量大、施工船舶多,且横跨珠江口香港侧航道、龙鼓西航道、伶仃航道等多条重要航道,大桥建设水域海事监管涉及粤港澳三地四方海事机构,协调事项多,工作量大,水上交通安全监管工作尤为特殊且艰巨,大桥建设水上交通安全管理工作面临严峻的形势和挑战。受中交公路规划设计院有限公司、广东海事局、港珠澳大桥管理局以及大桥主体工程单位的委托,航运学院郭国平教授团队参加了一系列专题的研究,分析大桥建设对通航环境及通航安全的影响,提出制定通航安全保障措施,为大桥建设期间通航安全管理提供了科学的参考依据。


郭国平教授团队

  研究过程中,我校航运学院师生不畏辛苦,逐一解决大桥建设期和运营期水上交通安全、施工安全和大桥自身安全难题,维护珠江口水域水上交通安全形势持续稳定以及海事监管难题,提高工程建设通航安全管理水平等难题,为国家级超级工程建设保驾护航。

交通学院科研团队:

解决沉管难题 为通车奠定坚实基础

  为了给珠江口这条世界上最繁忙的航道让出通道,港珠澳大桥主体工程中有6.7公里采用海底隧道。这是迄今为止世界最长、埋入海底最深(最深处近50米)、单个沉管体量最大、使用寿命最长、隧道车道最多、综合技术难度最高的沉管隧道。该隧道与东西两个人工岛一起,被称为港珠澳大桥核心控制性工程,也被称为交通工程中的珠穆朗玛峰。港珠澳隧道总工程师林鸣最初考虑与国外公司进行技术合作。2011年,在与荷兰一家公司进行技术合作商谈时,对方提出了1.5亿欧元(折合人民币15亿元左右)的天价,远远超出了工程预算。我方选择与技术公司进一步协商,在谈判的最后对方给出了9亿人民币的最低价格,但这仅仅是咨询服务费,不包括技术转让,不负责安装。天价技术指导费让林鸣总工程师选择自己率领团队攻关国内零基础的相关技术难题。荷兰人曾当面断言,“我不相信你们做得了这件事。”

  我校交通学院吴卫国教授团队师生勇攀高峰,承担了该项国家科技计划课题的研究工作。为保证沉放过程中管节的结构安全以及沉放驳上人员的生命安全,需对整个沉放过程进行模拟试验。我校为此项目专门搭建了沉管实验室,首次采用大型拖曳水池进行1:40的沉管管节安装过程的物理模型试验,实现了“沉放驳-管节-基槽(假底)”一体化模拟试验。为在拖曳水池中准确模拟风、浪、流载荷作用下管节在复杂海床结构中的寄放、沉放试验,研究团队还创造性地提出了基于相对运动概念的拖曳试验方案。虽然这一方案加大了试验的难度和强度,但提高了试验的可靠性和精度。


吴卫国教授团队

  经过夜以继日地反复测量,交通学院研究团队在实验数据的误差中发现了一个致命的漏洞:由于水面下可能存在涡流,一旦涡流产生,缆绳之间的作用力就可能变得非常大,极有可能发生绷断事故,对船员生命安全及国家财产都会造成极大的威胁。为了解决这个难题,课题主持人吴卫国教授精心安排,将交通学院不同专业的教授、博士、硕士分成各研究小组,分工明确又互相配合,定期组织交流会进行研究讨论。交流会上数小时的分析讨论后,工作有时原地踏步甚至是倒退,师生们常常觉得受挫又茫然。然而,服务国家重大战略需求的责任感和使命感激励着他们不断试错,不断前进。一次次讨论与思想碰撞,一次次修正观点与思路,最终,经过几个星期的辛苦鏖战,施工难题终于取得突破性进展。


基于大型拖曳水池构建的港珠澳沉管模型试验室

  考虑种种限制条件,研究团队将工程分为三个部分:第一为沉管的浮运工作,由一艘预警船、两艘备用船、五艘拖拽船共八艘船只合力完成,两艘备用船为可能发生的意外做准备,预警船航行在前为前方安全做保障;第二为沉管的等待工作,沉管在静止的槽底水面区域保持稳定以等待校准;第三为此次工作的核心即沉管的沉放,经过反复试验,团队将误差保持在了2.6mm之内,为工程的顺利实施做了最全面的保障。最终,我校交通学院师生团队出色完成了这项世纪级难题,为港珠澳大桥顺利通车奠定了坚实的基础。

  【评论】港珠澳大桥正式通车运营后,我校刘敬贤教授组织航运学院、交通学院、能源与动力工程学院相关科研团队又积极参与了桥隧安全保障的国家重点研发计划工作。“大国重器必须掌握在自己手里。”港珠澳大桥的顺利建成,离不开我校科研团队的努力,他们根据工程建设的需求开展多项技术难题攻关,为大桥建设提供了强有力的技术支撑。他们以刻苦钻研的科学精神、兢兢业业的工作态度,攀登科学高峰,助力国家前行。

关键词 港珠澳大桥关键技术

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