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                  【网赌网址】潛心十載攻克抗震技術難題 他們爲“超級工程”保駕護航——揭祕港珠澳大橋中的“廣大智慧”
                  來源:廣州大學報 作者: 編輯:楊露露 發佈日期:2019/01/08

                  “沒有例子可借鑑,只能自己一點一滴地去摸索,每一天都是連軸轉 ,連車都跑壞了一臺 。”

                   

                  團隊主要成員簡介

                  溫留漢&middot;黑沙,网赌网址工程抗震研究中心研究員、總工程師,主要從事結構的抗震與隔震研究及設計 。曾主持我國首例古文物隔震研究項目,開闢了我國文物地震保護技術的新途徑 。

                  馬玉宏,网赌网址工程抗震研究中心研究員 ,其研究項目主要圍繞近海隔震橋樑、高層隔震建築、高鐵橋樑隔震等開展基於性態的全壽命抗震性態評估、抗震設防標準研究及易損性分析等。

                  黃襄雲 ,网赌网址工程抗震研究中心抗震研究室主任 。國家一級註冊結構工程師 。中國建築學會抗震減災分會減震控制專業委員會委員 ,廣東省土木建築學會第三屆工程檢測專業委員會委員  。

                   

                   

                  在茫茫的一片伶仃洋海域裏 ,迤邐延展開的是一座設計精美的大橋 ,穩穩地屹立其上,向遠方蜿蜒。2018年10月24日 ,大橋正式通車,成爲連接香港、珠海及澳門的重要大型跨海通道 ,這便是港珠澳大橋 ,由网赌网址周福霖院士領銜的工程抗震研究中心團隊骨幹成員,擔綱港珠澳大橋全部橋樑部分的抗震、隔震與減震設計 ,首次把隔震技術嵌入橋樑,定義了橋樑隔震裝置技術的世界標準。

                   

                  “接到任務就立即開始工作”

                  被習近平總書記譽爲“圓夢橋、同心橋、自信橋、復興橋”的“超級工程”正式通車時 ,港珠澳大橋團隊成員之一的溫留漢&middot;黑沙教授正在北京參加中日隔震技術交流會。他剛從新聞得知這一消息 ,喜悅之情早已溢出,不由得向國外友人介紹港珠澳大橋。“他們都覺得這個工程非常了不起 ,在這麼短的時間裏,採用這麼高的技術  ,保證這麼好的質量  ,確實是一個奇蹟  !”他自豪地回憶道。

                  网赌网址工程抗震研究中心團隊與港珠澳大橋結緣的故事 ,要從2010年說起 。八年前,港珠澳大橋的建設工作逐漸拉開了帷幕,擺在這座世界上最長的海洋大橋面前的難題之一,是整座橋的抗震問題 。那時 ,港珠澳大橋管理局聽聞网赌网址工程抗震研究中心在建築減隔震方面有着比較成熟的經驗 ,便立刻與研究中心取得聯繫 ,委託中心做港珠澳大橋的抗震性預研究 。

                  當時港珠澳大橋的工期十分緊張 ,“用一種比較好的、更經濟的、又能提高橋樑抗震性能的手段  ,在一年的時間內,針對港珠澳大橋工程,從設計思路到實際做法 ,給出一套完整的預研究報告”絕非易事 。在這種情況下 ,研究中心在接下任務後就馬不停蹄地奔走於施工現場,“中心幾乎80%的人員都參與了港珠澳大橋的抗震設計研究 。”最終他們提交了全橋減隔震的實際工程應用和可行性分析報告 ,獲得了美國專家團隊的認可 。

                  即便已經得出較爲可行的報告 ,接下來的工作仍繁瑣艱鉅。面對具體的施工和建設工作 ,研究中心團隊要考慮很多因素 ,如隔震層要使用的材質和具體厚度 ,尋找製作材質和產品合格的廠家等等。“作爲世界上最長的海洋大橋,如何在現有的技術和經濟條件下有效提高其抗震性,我們面臨着衆多的未知與挑戰,毫無借鑑可言 ,只能依靠團隊自己一步步摸索出來 。”溫流漢&middot;黑沙在回憶整個項目建設初期的情況時沉思了很久,笑着長嘆了一口氣。

                   

                   

                  “正月十五那天,我們還一直在做實驗”

                  在傳統的橋樑抗震設計中 ,主要方法是用“蠻力”,通過提高強度和增強延性來保證抵禦地震的能力,自身的力比地震的力大時,自然可以巋然不動 。但是這種方法應用在實際中時,其抗震能力並不能得到保障,地震的具體情況也是不確定的,有可能存在抗震效果不如期望值的情況,並且造成對橋樑的破壞。這便是俗稱的“硬抗”。

                  港珠澳大橋全長55公里 ,是世界上最長的跨海大橋,且地處環太平洋火山地震帶。面對這麼長的抗震跨度,傳統的抗震方法顯然是不可行的,必須要結合實際情況考慮 。

                  要如何做到有效抗震 ?針對這一問題,團隊綜合考量  ,毫不猶豫地把普遍應用在樓房的減隔震技術“借用”過來——儘可能地去避免不確定性 ,將橋因爲地震而受到的慣性力降低 ,從而有效地避免橋的倒塌。這種減隔震技術的靈感是周福霖院士在唐山考察期間得到的 ,他在那裏發現了一座經受住地震考驗的房屋。受到該房子的啓發 ,周福霖提出一種利用疊層橡膠支座來隔震的新技術。當模擬地震發生時 ,建築物在橡膠支座上處於彈性狀態 ,其底下的柔性橡膠支座越柔 ,隔震效果就越好,這樣的支座既能隔震又不影響建築的承載力,能夠在很大程度上減少地震給建築物造成的破壞 。如此才真正地做到了“以柔克剛”,取得了技術上的跨越式突破 。

                  另外 ,港珠澳大橋團隊還充分考慮了環境保護的問題。“從環保的角度來講  ,我們所採用的所有裝置都不會對現場造成破壞。”溫留漢教授還提出,港珠澳大橋採用這種減隔震技術的另一個原因就是可以把承臺做得儘量小 ,阻水面積減少,水流通暢,既可以防洪 ,又對環境保護有很大的好處。

                  接下來五年 ,抗震中心把全部心力都投注在了港珠澳大橋的系列實驗上  。實驗歸根到底分成兩種 ,一種是所用材料、裝置本身的實驗,第二種實驗是指把裝置加到橋體之後全橋的動力實驗 。

                  一開始 ,對大橋的抗震要求是能對抗烈度爲8的地震,並且保證其使用壽命達到120年。而經歷了理論計算、實際設計、產品驗證等一系列的繁複的實驗後  ,港珠澳大橋設防烈度提高到了九度 ,就相當於汶川地震的強度,橋樑基本不會出現太大問題 。這些都得益於中心團隊成員的不懈努力。

                  在做淨體實驗時 ,中心的隔震研究室只有四、五個人 ,卻要面對十幾個廠家提供的幾百個實驗。网赌网址工程抗震研究中心研究員馬玉宏談到 ,幾百個實驗並不算多,但是每個實驗都因爲不同的變量而涉及許多的類型 ,而這就使得工作量變得更多了。儘管實驗工作所用的時間較長,工作量也比較大,但團隊還是不斷地堅持 ,嚴格按照檢測體系 ,做到公平公正,確保給出一個明確的結論。當時,團隊不論白天黑夜都在忙於做實驗 ,馬玉宏半開玩笑地說道:“做實驗的時候我特別害怕 ,一些器材壞掉之後會蹦出來一些東西,挺危險的。要是我再做半年的實驗 ,估計都快得心臟病了!”

                  而談到港珠澳大橋建設期間的困難,网赌网址工程抗震研究中心抗震研究室主任黃襄雲的思緒回到了2011年 。那時候,根據安全地震動的參數 ,團隊對10多個廠家  ,幾百個產品輪流開展實驗研究。就算到了過年的時候也不鬆懈,正月十五那天仍在實驗點忙碌着。2012年4月,中心的新實驗室尚未建立 ,團隊只能前往重慶 ,借用當地的大臺子來完成單墩擬靜力試驗、單墩減隔震與抗震性能對比的全橋振動臺模型試驗、多跨模型減隔震與抗震性能雙聯振動臺一致激勵和非一致激勵試驗等。黃襄雲堅定地說道:“每一個步驟,我們都要在實驗階段把它做好,對比工作也要做得更加完善 。” 團隊老師們每天的實驗工作量繁重 ,偶爾還會遇到設備故障的問題,腦子裏一直都在高速地搜索解決辦法,“沒有時間叫苦喊累。”最後 ,他們大概花了大半年的時間完成了動力實驗 ,並且成功地將它運到港珠澳大橋上實行進一步的現場實驗。

                  在廣東這一特殊地區,時有颱風肆虐。而面對可能遇到的強颱風問題 ,他們也十分自信 ,“像我們這種採用隔震的製作,它是一層橡膠一層鋼疊加設計的 ,這個東西本身對於抗颱風是有點弱 。但大型的設計工程是一定會考慮到這個,一般不會有問題的。”

                   

                  展望未來,迎接新起點、新突破

                  八年過去了,大橋從抗震性預研究到現如今的通車 ,這個歷程不僅僅見證了時光的流逝 ,還凝聚了團隊的汗水與心血。如今談起當時的感受,溫留漢&middot;黑沙依然難掩興奮 ,“能夠參與這麼大的一個國家級項目,我們覺得很榮幸 ,也很高興能夠看到它今天建成 。”

                  其實,除了港珠澳大橋的抗震設計工作,這些年來 ,團隊還爲近海交通工程、超高層建築、人工島礁、核電站、高鐵、橋樑等各種複雜環境下的隔震減震保駕護航。廣州塔“小蠻腰”中的防震設計也出自該團隊 。團隊還對故宮博物院、西安碑林博物館的珍貴文物進行加固保護 ,在珍貴文物下加裝一層隔震層 ,這是現代隔震技術在國內文物地震保護中的首次應用 。

                  溫留漢&middot;黑沙饒有興趣地介紹道:“隨着我國社會經濟的發展和技術的不斷提高  ,我國的隔震技術可以說已經走到了世界的最前列 。”馬玉宏在一旁也補充道,“現在我們還在編一個建築隔震的設計標準 ,這在國內外都是非常先進的 。”研究中心所參考的隔震標準是中美日編制的國際標準  ,而我國的標準是以网赌网址抗震研究中心爲參照的  ,這充分體現了网赌网址在隔震領域上的國際影響力之大 。

                  馬玉宏口中的設計標準便是工程完成後 ,團隊編制的《港珠澳大橋主體工程橋樑工程施工圖設計階段橋樑減隔震裝置技術要求》和《減隔震產品的型式檢驗及技術標準》形成了跨海大橋隔震裝置技術標準 。這些文獻資料爲減隔震技術的推廣提供了技術支撐 ,填補了國內空白。

                  如今 ,結束了港珠澳大橋的建設工作,團隊也即將迎來新的實驗室 。目前  ,實驗室已經開工 ,其大小是現在實驗室的五倍。其中 ,實驗室內有新建的試驗機  ,專門用於做隔震實驗  。“我們還有一個振動臺實驗,若將振動臺建成 ,那麼就會在國際上產生很大的影響 ,能夠吸引來自世界各地的人才前來交流 。”馬玉宏欣慰地說道 。另外,研究中心接下來也還是會以科研爲主  ,同時帶動研究生、博士生參與其中,讓他們在探索中學習與收穫。

                  通過港珠澳大橋的預研究工作,抗震中心成功地解決了許多初次涉及的問題,也爲以後嘗試更多大型建築設計奠定了技術基礎。與此同時,他們加強了國際上的交流和合作 ,成立了中國—意大利國家環境文化遺產部羅馬文物修復研究中心 ,致力於把減隔震技術推向國外  。

                   

                  (學生記者 莫海珊 胡嘉儀 陳燕 鄭金鳳 劉宇歡)

                   

                  注:本文刊登於2018年12月31日第391、392期《廣州大學報》 。如需轉載,請註明出處。

                   

                   


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