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大國工程背後的高校力量
发布时间:2018-10-26  阅读次数:

大國工程背後的高校力量
——走近參與港珠澳大橋建設的三個清華團隊
1023日,港珠澳大橋開通儀式在廣東珠海舉行,被譽爲“21世紀第八大奇迹的港珠澳大橋正式開通。
400多項新專利、7項世界之最、整體設計和關鍵技術全部自主研發……8年時間,港珠澳大橋圓了幾代人的橋梁夢,讓滴水不漏、120年使用壽命的中國標准驚豔了全世界。
一帶一路中國創造,每一項大國重器的背後都有這樣一群人,爲國家戰略提供堅強有力的科技支撐。其中,清華大學有3個科研團隊參與了大橋建設,他們向記者講述了如何登上橋梁界的珠穆朗瑪峰
宋二祥團隊:
島隧工程全球首創
在港珠澳大橋的沈管隧道之前,國內外沈管隧道結構僅有剛性和柔性兩種。相比于剛性沈管隧道結構,柔性結構能夠應對一定範圍的不均勻沈降,擁有受力較均勻的優勢。因此,參照國內外已有工程經驗,港珠澳大橋工程中5公裏多的沈管隧道初步設計選擇了柔性結構方案。
但是,項目部專家很快意識到柔性結構方案對于港珠澳工程可能不適用。如果兩個管節之間因荷載及地基差異而發生錯動,隧道就有漏水甚至破壞的危險。負責隧道差異沈降和結構可行性分析的清華大學土木工程系教授宋二祥解釋道。
有沒有第三種結構存在,讓8萬噸的管節在40多米的海底,保證雙向六車道的車輛安全通行120年,成爲擺在所有人面前的難題。
半剛性行不行?这个想法如同黑暗中的火花,令所有人激动不已。但是面对全世界從螐男人涉足的半剛性隧道结构,既要在零基础上验证可行性,又要规避不确定性带来的各种风险,挑战可想而知。宋二祥带领团队從最基础的研究开始,做了大量分析、计算。
走一條前人沒走過的道路絕非坦途。計算機軟件無法滿足直接進行這一複雜問題精細分析的功能,他們就設法構造其他等效模型來進行分析;對于任何有疑問的計算方法和結果,宋二祥和團隊師生一起,連夜推導、證明,不斷優化計算模型和參數……最終形成了十幾份厚厚的論證分析報告。
前前後後五六年,宋二祥除了在清華計算,還來現場參加指導,每月都要來幾次,爲大橋結構體系創新作出了重要貢獻。港珠澳大橋管理局總工程師蘇權科最佩服的還是清華人的鑽研精神。
事实证明,半剛性结构性能优越,整个隧道建成后滴水不漏。宋二祥說,正是通過參與這種大型工程,促使我們不斷進步,整個團隊的學生都得到了培養鍛煉。
李克非團隊:
百年工程中國質造
港珠澳大橋要做精品工程,設計壽命達到120年,这在我国桥梁史上是從螐男过的。
作爲世界最大的鋼結構橋梁,僅主梁鋼板用量就高達42萬噸,相當于10座鳥巢或60座埃菲爾鐵塔的重量,在安全性能上能抗16級台風、8級地震及30萬噸巨輪撞擊。
高溫高濕多鹽的外海環境,對鋼筋混凝土材料的腐蝕程度高、腐蝕速度快。陸地上采用一般鋼筋混凝土材料的建築在同樣的環境中,10年都撐不到。依賴湛江暴露試驗站30年的寶貴觀測數據,清華大學土木工程系教授李克非和他的團隊繼承了已有的分析框架,第一次將耐久性知識系統地應用到港珠澳大橋上。
我們的工作最難的是敢于應用自己的知識。無數次,李克非都面臨進還是退的選擇題。時間緊、任務重,工程進度要求李克非經常要在一小時之內作出決策,而同等工程,歐洲團隊論證決策往往要兩三個月。
這考驗我們在多大程度上相信自己的知識和研究積累。李克非說,在這個大工程中,需要下決心的事情很多,每一處細節都可能會影響工程安全,有時候決策的重要性超過了一個人能夠承擔的重量。
經過一年多的反複論證,李克非團隊的設計成果凝結爲港珠澳工程混凝土構件的耐久性質量控制指標。世紀工程的完工,超級難題的解決,是千千萬萬的人努力的結果。李克非希望自己還有機會再次參與這些工程,希望有更多清華的同行能夠參與,我堅信我們清華的力量會越來越多地出現在這些世紀工程中。
張永良團隊:
監測系統海中的眼睛
如果工程是解決問題的,那工程中的每一個異象都會顯現出一系列問題,問題往往是以突變的方式到來。對龐大的港珠澳大橋來說,每一處不起眼的變化都可能導致不可預估的後果。
水上看得見摸得著,有問題很快就能知道,已有的監測非常完整。但事實上,世界上所有重大工程的問題60%都出自水下。负责大桥健康監測系統设计的清华土木水利工程学院教授张永良说。
張永良接下了設計保障大橋120年使用寿命健康監測系統的任务,带领团队调研市场成熟的设计方案,跟踪世界前沿文献,力图让健康監測系統成为海中的眼睛,監測伶仃洋海流、波浪等各種結構受力要素變化的規律。
水下实时监测,全天候持续监测所有海洋环境中涉及桥梁安全的水下要素;水上水下结合,组成完整的健康監測系統。这是世界上首次做到監測系統通盘考虑采样数据,对桥梁进行综合分析。
虽然博天堂足球app只承担了監測系統的一部分工作,但是能为大桥的使用寿命保驾护航,我已经觉得很光荣。張永良說,接下來的工作重點將轉移到波浪能利用,技術上爭取國際領先,才能更好地滿足海水淡化、南海島礁用電等國家重大需求。
大國重器必須掌握在自己手裏。爲著一股氣,這些清華人義無反顧,劈山建路架橋,攀登科學高峰,助力國家前行。
來源:中國教育報

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