機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 第4版 課件 6-1-1港珠澳大橋

《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程拓展內(nèi)容中國(guó)驕傲—港珠澳大橋港珠澳大橋是一座跨海大橋，連接香港大嶼山、澳門半島和廣東省珠海市，橋隧全長(zhǎng)55千米，其中主橋29.6千米、香港口岸至珠澳口岸41.6千米；橋面為雙向六車道高速公路，設(shè)計(jì)速度100千米/小時(shí)；工程項(xiàng)目總投資額1269億元。該大橋是集橋、島、隧道于一體，是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，是中國(guó)建設(shè)史上里程最長(zhǎng)、投資最多、施工難度最大的跨海橋梁，對(duì)促進(jìn)香港、澳門和珠江三角洲西岸地區(qū)經(jīng)濟(jì)上的進(jìn)一步發(fā)展具重要的策略意義。2009年12月15日，港珠澳大橋主體建造工程開(kāi)工建設(shè)；2017年7月7日，港珠澳大橋?qū)崿F(xiàn)了主體工程全線貫通；2018年10月24日開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。港珠澳大橋沉管隧道是全球最長(zhǎng)的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道，生產(chǎn)和安裝技術(shù)有一系列創(chuàng)新，為世界海底隧道工程技術(shù)提供了獨(dú)特的樣本和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。港珠澳大橋港珠澳大橋香港到珠海之間的原公路距離205公里左右，正常行駛需三個(gè)半小時(shí)左右。港珠澳大橋香港到珠海和澳門之間的直線距離只有35公里左右。港珠澳大橋是國(guó)家工程、國(guó)之重器，其建設(shè)創(chuàng)下多項(xiàng)世界之最，非常了不起，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家逢山開(kāi)路、遇水架橋的奮斗精神，體現(xiàn)了我國(guó)綜合國(guó)力、自主創(chuàng)新能力，體現(xiàn)了勇創(chuàng)世界一流的民族志氣。這是一座圓夢(mèng)橋、同心橋、自信橋、復(fù)興橋。大橋建成通車，進(jìn)一步堅(jiān)定了我們對(duì)中國(guó)特色社會(huì)主義的道路自信、理論自信、制度自信、文化自信，充分說(shuō)明社會(huì)主義是干出來(lái)的，新時(shí)代也是干出來(lái)的?。ㄖ泄仓醒肟倳?、國(guó)家主席習(xí)近平2018年10月23日在港珠澳大橋通車時(shí)的講話）港珠澳大橋港珠澳大橋建成通車，極大縮短香港、珠海和澳門三地間的時(shí)空距離；作為中國(guó)從橋梁大國(guó)走向橋梁強(qiáng)國(guó)的里程碑之作，該橋被業(yè)界譽(yù)為橋梁界的“珠穆朗瑪峰”，被英媒《衛(wèi)報(bào)》稱為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一；不僅代表了中國(guó)橋梁先進(jìn)水平，更是中國(guó)國(guó)家綜合國(guó)力的體現(xiàn)。建設(shè)港珠澳大橋是中國(guó)中央政府支持香港、澳門和珠三角地區(qū)城市快速發(fā)展的一項(xiàng)重大舉措，是“一國(guó)兩制”下粵港澳密切合作的重大成果。（人民網(wǎng)評(píng)）港珠澳大橋

大橋靠近香港方向有一個(gè)重要的深水航道——伶仃洋航道，它是大型運(yùn)輸船只在這片海域通行的唯一通道。這里是全球最重要的貿(mào)易航道，每天有4000多艘船只穿行，目前達(dá)到10萬(wàn)噸級(jí)通航等級(jí)，遠(yuǎn)期30萬(wàn)噸油輪可以通行，如要造橋就要求橋梁必須是單跨1500米以上的多跨形式，橋梁要建幾個(gè)超過(guò)170來(lái)米高度的橋塔。但香港、澳門、珠海、深圳等幾個(gè)機(jī)場(chǎng)的航空限高不能超過(guò)120米。

綜合考慮通航需求和航空限高，港珠澳大橋采取6.7公里長(zhǎng)的海底隧道和22.9公里長(zhǎng)的跨海大橋的聯(lián)合方案，即橋—島—隧集群的方案。港珠澳大橋港珠澳大橋港珠澳大橋港珠澳大橋港珠澳大橋

根據(jù)海水潮位資料，確定人工島地面標(biāo)高為5米，能防御珠江口300年一遇的洪潮。

島體結(jié)構(gòu)采用深插式大直徑鋼圓筒和拋石斜坡堤組合結(jié)構(gòu)，鋼圓筒沿人工島岸壁前沿線布置，西人工島使用61個(gè)圓鋼筒，東人工島則使用圓鋼筒59個(gè)。用120個(gè)巨型鋼筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中間填土形成人工島。120個(gè)超大的圓鋼筒串起，形成隧道兩端的圓心島，每個(gè)圓鋼筒的直徑22.5米，幾乎和籃球場(chǎng)一樣大，高度55米，相當(dāng)于18層樓的高度，而重量達(dá)到550噸，相當(dāng)于一架A380“空中客車”港珠澳大橋——人工島港珠澳大橋——人工島籃球場(chǎng)地長(zhǎng)28米，寬15米，面積420平方米。面積397.6平方米。港珠澳大橋——人工島相當(dāng)于18層樓高重量相當(dāng)于A380飛機(jī)港珠澳大橋——人工島上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司生產(chǎn)的圓鋼筒港珠澳大橋生產(chǎn)好的圓鋼筒由上海運(yùn)到1600公里以外的珠海安裝。港珠澳大橋——人工島吊裝圓鋼筒圍成人工島。港珠澳大橋——人工島吊裝圓鋼筒圍成人工島。用震錘將圓鋼筒穿透37米的海床進(jìn)入指定的位置。港珠澳大橋——人工島港珠澳大橋——人工島用圓鋼筒圍成的人工島。港珠澳大橋——人工島建設(shè)中人工島。港珠澳大橋——人工島人工島效果圖。橋梁總長(zhǎng)約23公里，按照六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度每小時(shí)100公里。橋梁由非通航孔橋和通航孔橋相連組成，通航孔橋共有3座斜拉橋，自東向西依次是：青洲航道橋、江海直達(dá)航道橋、九州島航道橋。

橋體是在廣東中山的拼裝廠機(jī)械化生產(chǎn)好后，運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)。港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——橋體港珠澳大橋——沉管隧道

在整個(gè)大橋項(xiàng)目中，島隧工程是最具控制性的部分，其中連接大橋東、西人工島的沉管部分是國(guó)內(nèi)首條于外海建設(shè)的超大型沉管隧道，海底隧道由33個(gè)巨型沉管組成。每節(jié)管道長(zhǎng)180米，寬37．95米，高11．4米，單節(jié)重約6．9萬(wàn)噸。

沉管隧道由鋼筋混凝土澆筑而成，最厚的地方達(dá)到1.8米，每節(jié)沉管要用7200噸的鋼筋，相當(dāng)于搭建整個(gè)埃菲爾鐵塔所使用的鋼材；每節(jié)沉管的排水量約75000噸，比遼寧號(hào)航母的排水量還要大。沉管隧道港珠澳大橋——沉管隧道

沉管預(yù)制好之后，兩頭將密封起來(lái)，形成一個(gè)巨大的中空管子，像造船一樣漂浮在“深塢”中，通過(guò)向沉管內(nèi)部灌水和抽水控制沉管的浮沉?！芭潘慷啻缶涂梢援a(chǎn)生多大的浮力，沉管兩端封閉后排水量是75000噸，也就是說(shuō)足以讓它自己浮起來(lái)，不用借助其他浮力?！眱伤揖薮蟮陌惭b船一前一后橫跨在沉管上方，8艘拖輪通過(guò)巨大的特制尼龍纜與沉管相連，分別在沉管的前后左右位置，由生產(chǎn)基地向預(yù)定的海域拖運(yùn)。港珠澳大橋——沉管隧道港珠澳大橋——沉管隧道港珠澳大橋——沉管隧道港珠澳大橋——沉管隧道沉管拖運(yùn)工程中港珠澳大橋——沉管隧道沉管下埋海床中的示意圖港珠澳大橋——沉管隧道沉管下埋海床中的示意圖

沉管橫截面四周安裝有巨大的橡膠止水帶，相當(dāng)于一個(gè)大膠圈。兩節(jié)沉管在海底對(duì)接拉合到一定程度后，膠圈形成了一個(gè)密封的狀態(tài)，這時(shí)候?qū)蓚€(gè)管節(jié)封閉門之間的水和空氣抽掉，形成了一個(gè)真空的空腔，海水巨大的壓力將會(huì)推動(dòng)待接沉管往前壓，使橡膠止水帶充分壓縮，從而完成了兩個(gè)沉管的對(duì)接。

再經(jīng)過(guò)微調(diào)使沉管完全到位之后，就以混凝土和碎石等對(duì)沉管外回填，固定好已在海底對(duì)接的沉管，這時(shí)整個(gè)對(duì)接過(guò)程才算完成。港珠澳大橋——沉管隧道港珠澳大橋港珠澳大橋是世界最長(zhǎng)的跨海通道，6700米的海底隧道是大橋的控制性工程。其中沉管段長(zhǎng)5664米，由33節(jié)巨型沉管和1個(gè)合龍段最終接頭組成，最大安裝水深超過(guò)40米，是我國(guó)建設(shè)的規(guī)模最大的公路沉管隧道和世界罕見(jiàn)的深埋沉管隧道。最終接頭位于E29和E30沉管之間，距東人工島587m，基床水深27.937m，是海底隧道貫通的控制性節(jié)點(diǎn)。最終接頭結(jié)構(gòu)整體呈楔形，底板長(zhǎng)9.6米，頂板長(zhǎng)12米，寬37.95米，重達(dá)6000多噸。

港珠澳大橋設(shè)計(jì)使用為120年，并要求抗8級(jí)地震，抵御16級(jí)臺(tái)風(fēng)。港珠澳大橋安裝最后的沉管接頭港珠澳大橋安裝最后的沉管接頭港珠澳大橋安裝最后的沉管接頭港珠澳大橋安裝最后的沉管接頭外海沉管有挑戰(zhàn)，最終一節(jié)的接頭合龍就是這個(gè)挑戰(zhàn)最困難的部分，一百多年來(lái)也沒(méi)有找到特別好的方法，最后還是中國(guó)工程師經(jīng)過(guò)4年的研究和攻關(guān)找到了辦法。2017年5月2日５時(shí)５０分，沉管接頭開(kāi)始安裝，如沿用歐洲百年不變的方式，完成這項(xiàng)安裝要超過(guò)4個(gè)多月，我們?cè)谛路椒ǖ闹笇?dǎo)下，２２時(shí)33分，重達(dá)６0００多噸的港珠澳大橋沉管隧道最后接頭在經(jīng)過(guò)１６個(gè)多小時(shí)的吊裝沉放后，最終安裝成功。在水下30米，對(duì)接的最大誤差只有2.6毫米，最小誤差是0.8毫米，這是全世界最小的誤差，史無(wú)前例。港珠澳大橋沉管需要埋到海床下40多米，第一次做到了海底隧道“滴水不漏”。港珠澳大橋插入劉曉東的演講

“神九與天宮一號(hào)的對(duì)接，被人們稱為太空之吻，而我們這個(gè)深海之吻，難度可以與之并論，甚至?xí)y?！表?xiàng)目部副總工程師劉亞平說(shuō)，“對(duì)接在環(huán)境復(fù)雜的海底進(jìn)行，受多種環(huán)境介質(zhì)影響，共需對(duì)接33次，耗時(shí)3年，堪稱馬拉松賽跑。”

沉管在海底的沉放和對(duì)接過(guò)程中，完全在不可視的環(huán)境下進(jìn)行，采用了由遙控壓載、精確聲納測(cè)控和數(shù)控拉合組成的數(shù)字化集成控制系統(tǒng)，所有的控制都可在船上的電腦上完成。

在建設(shè)過(guò)程中，我國(guó)對(duì)沉管的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和安裝技術(shù)進(jìn)行了一系列創(chuàng)新，貢獻(xiàn)64項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，為世界海底隧道工程技術(shù)，提供了獨(dú)特的樣本和寶貴的經(jīng)驗(yàn)。港珠澳大橋港珠澳大橋大橋施工創(chuàng)造了多個(gè)世界之最：1.最長(zhǎng)

港珠澳大橋全長(zhǎng)5664米的海底隧道，由33節(jié)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉管對(duì)接而成，是世界上最長(zhǎng)的海底沉管隧道。2.最大

沉管隧道浮在水中的時(shí)候，每一節(jié)的排水量約75000噸，而遼寧號(hào)航母滿載時(shí)的排水量也只有67500噸。

3.最重

沉管預(yù)制由工廠化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，使用鋼筋量相當(dāng)于埃菲爾鐵塔。在這75000噸重的沉管下面，是預(yù)先安裝好的256個(gè)液壓千斤頂。港珠澳大橋

4.最精心

海上的氣候條件，很大程度上決定了沉管浮運(yùn)和對(duì)接的成敗。工程方一年多前就與國(guó)家海洋局海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心合作，做精細(xì)化、小區(qū)域的海洋環(huán)境預(yù)報(bào)，每天堅(jiān)持監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，花費(fèi)達(dá)3000萬(wàn)元，只為每個(gè)沉管找兩三天的作業(yè)時(shí)間。

5.最精細(xì)

在沉管隧道安裝之前，還要在挖好的基槽中做碎石基床基礎(chǔ)，即要在40米深的海底，鋪設(shè)一條42米寬、30厘米厚平坦的“石褥子”，而這條“石褥子”的平整度誤差要控制在4厘米以內(nèi)。

6.最精準(zhǔn)

沉管對(duì)接堪稱世界最大難度的“深海之吻”，沉管在海平面以下13米至44米不等的水深處無(wú)人對(duì)接。對(duì)接在環(huán)境復(fù)雜的海底進(jìn)行，受多種環(huán)境介質(zhì)影響，共需對(duì)接33次，耗時(shí)3年。沉管連接處橡膠止水帶要可用120年，對(duì)接誤差控制在2厘米以內(nèi)。中國(guó)有八座世界上最高的十座大橋中國(guó)有五座世界上最長(zhǎng)的十座跨海大橋，觀

后

感通過(guò)這個(gè)案例的學(xué)習(xí)，應(yīng)有以下的收獲或提高：

1.通過(guò)港珠澳大橋的建設(shè)，學(xué)習(xí)我國(guó)科學(xué)家和工程技術(shù)人員的那種為國(guó)增光、勇挑重?fù)?dān)、勇于創(chuàng)新、敢于去干前人沒(méi)有干過(guò)的事的那種敬業(yè)的崇高的精