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來(lái)源:IP創(chuàng)新贏(ID:IP2win)
作者:蔡蕾 張成龍 審協(xié)北京中心化學(xué)部
原標(biāo)題:專(zhuān)利解碼“橋界珠峰”——港珠澳大橋【IP創(chuàng)新贏】
港珠澳大橋正式開(kāi)通,這一歷時(shí)15年,被英國(guó)的衛(wèi)報(bào)稱(chēng)為“新世界七大奇跡之一”的“超級(jí)工程”,其背后有哪些“超級(jí)創(chuàng)新”?讓小贏今天為你一一盤(pán)點(diǎn)。
先來(lái)一張大橋的全景示意圖
為什么說(shuō)港珠澳大橋是橋梁界的珠峰?
用新華社發(fā)的這一組數(shù)字來(lái)告訴你!
為什么不一橋到底?要修海底隧道?
因?yàn)楦壑榘拇髽驒M跨伶仃洋海域中最繁忙的航道,目前已有10萬(wàn)噸級(jí)的油輪在此通航,未來(lái)需滿(mǎn)足30萬(wàn)噸的巨輪通行。如果一橋到底,那么就需要橋梁跨度很大,橋面凈高很高。
同時(shí),毗鄰大橋的香港國(guó)際機(jī)場(chǎng)每天有超過(guò)1800架次的飛機(jī)起降,為了航空安全,不允許附近的建筑超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)。
所以,修建隧道成了唯一的選擇。正是這樣的選擇,成就了無(wú)數(shù)建筑史上的奇跡。
借用人民日?qǐng)?bào)的圖,小贏帶你一一盤(pán)點(diǎn)這些奇跡以及奇跡背后的專(zhuān)利。
在制造人工島時(shí),我國(guó)采用的是大直徑鋼圓筒快速成島技術(shù),而該項(xiàng)技術(shù)中的鋼圓筒已經(jīng)獲得了國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(ZL201310371592.3)。
第一個(gè)巨型鋼筒插入海底
這種鋼圓筒有多大?
每個(gè)約500噸,最高的一個(gè)50.5米(相當(dāng)于20層樓高)。兩個(gè)人工島共用了這樣的鋼圓筒120個(gè)。使用該技術(shù)后,減少淤泥開(kāi)挖量近千萬(wàn)立方米,節(jié)約建設(shè)工期兩年多。
如此大規(guī)模的混凝土連續(xù)澆筑,傳統(tǒng)滑模澆筑技術(shù)是沒(méi)有遇到過(guò)的。在國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利ZL201310629401.9中,對(duì)這種用于大體積隧道沉管整體澆筑的模板系統(tǒng)做了整體介紹。
在外海,將預(yù)制好的沉管隧道一段接一段的沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi),從而在海底建成隧道,被建筑領(lǐng)域人士稱(chēng)為“全世界最困難、最復(fù)雜的技術(shù)”,目前只有極少數(shù)國(guó)家掌握。
沉管隧道用半剛性管節(jié)采用預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計(jì),可以將多個(gè)管節(jié)逐段串聯(lián)起來(lái),各管節(jié)段之間允許一定張開(kāi)變形,同時(shí),利用管節(jié)段之間的摩擦力及榫凸結(jié)構(gòu)所提供的抗剪力,可有效提高管節(jié)段的抗剪承載能力,從而使管節(jié)具有更好的適應(yīng)海底或河底地基的變形能力。
港珠澳大橋中使用的沉管每節(jié)重達(dá)8萬(wàn)噸(你沒(méi)看錯(cuò),是8萬(wàn)噸);要把如此重的龐然大物每一節(jié)準(zhǔn)確對(duì)接,分毫不差,每一個(gè)工程細(xì)節(jié)都有賴(lài)于中國(guó)工程人強(qiáng)有力的科技創(chuàng)新作為支撐。例如在國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)ZL201310488492.9中,在節(jié)與節(jié)之間還用到了中國(guó)傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)。
在控制精準(zhǔn)沉放的過(guò)程中,國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)(ZL201310004844.9)中公開(kāi)了:采用無(wú)線(xiàn)通信控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙駁杠同步沉放的方法。上述方法使指揮人員僅在主駁船上就可獨(dú)自完成兩駁船的同步沉放過(guò)程;有效地保證了兩駁船動(dòng)作的同步性,提高了同步精度;減少了工作失誤,避免重大事故的出現(xiàn),提高了工作效率。
沉管對(duì)接完成后的糾偏環(huán)節(jié)中,提出了利用千斤頂組在接合腔內(nèi)對(duì)待調(diào)整管節(jié)施加作用力的精調(diào)糾偏的方法。利用上述國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)(ZL201310004844.9)有效減小了沉管在水下的糾偏難度,利用空氣壓縮裝置與接合腔相連接,將沉管調(diào)整到動(dòng)靜臨界狀態(tài)后,只需用較小尺寸的千斤頂組對(duì)沉管施加一個(gè)相對(duì)小的頂推力就可實(shí)現(xiàn)糾偏。
為達(dá)到設(shè)計(jì)壽命120年,能抗8級(jí)地震、16級(jí)臺(tái)風(fēng)、30萬(wàn)噸巨輪撞等設(shè)計(jì)要求,港珠澳大橋采用了高阻尼橡膠材料的減震支座。
采用了該國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利(ZL201410400945.2)技術(shù)的支座,能夠提供很大的水平限位力。減少了安裝部件數(shù),節(jié)約空間,降低成本的同時(shí)更好的防止了由地震等荷載引起的結(jié)構(gòu)超量位移。
更難能可貴的是,大橋施工方案中融入了生態(tài)環(huán)保的元素,在設(shè)計(jì)和施工中盡可能的降低工程對(duì)海洋水文動(dòng)力和生物資源的不利影響。2018年6月,廣東省海洋與漁業(yè)廳發(fā)布的《2017年廣東省海洋環(huán)境狀況公報(bào)》顯示,珠江口水域棲息的中華白海豚在數(shù)據(jù)庫(kù)新增234頭,累計(jì)已識(shí)別海豚2367頭。與施工之初相比,被識(shí)別到的白海豚數(shù)量明顯增加。大橋建設(shè)實(shí)現(xiàn)了海洋環(huán)境“零污染”和白海豚“零傷亡”的目標(biāo)。
作為中國(guó)交通史上投資規(guī)模最大、技術(shù)最復(fù)雜、建設(shè)要求及標(biāo)準(zhǔn)最高的工程之一,港珠澳大橋是我國(guó)從“建橋大國(guó)”邁向“建橋強(qiáng)國(guó)”的一座里程碑。
如果你還沒(méi)去過(guò)港珠澳大橋,那就和小贏一起,用下面的這幅長(zhǎng)圖來(lái)一起感受吧。
來(lái)源:IP創(chuàng)新贏(ID:IP2win)
作者:蔡蕾 張成龍 審協(xié)北京中心化學(xué)部
編輯:IPRdaily趙珍 校對(duì):IPRdaily縱橫君
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