李晓诗125
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泡芙小工坊
出品:科普中国
制作:鹤运
监制:中国科学院计算机网络信息中心
2017年7月7日,港珠澳大桥主体工程迎来了全线贯通的历史时刻。
继去年9月主体桥梁贯通后,迄今世界最长、埋入海底最深、单个沉管体量最大、设计使用寿命最长、综合技术难度最高的沉管隧道——港珠澳大桥海底隧道也于今日顺利贯通。这也标志着大桥主体工程的全线贯通,年底港珠澳大桥将具备通车条件。
港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,它集桥、岛、隧道于一体,全长55公里,是世界上最长的跨海大桥,是中国建设史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁。
在这些“世界之最”、“中国之最”的背后,项目建设者付出了艰苦努力,正是由于他们不断探索、不断攻关,工程在建设管理、工程技术、施工安全和环境保护等领域填补了多项空白。
其实,自古以来,中华民族都有天生的造桥基因。造桥,可以说是除了种菜外,中国人的又一种族天赋。
中华民族的造桥基因:秦始皇时代就有“跨海大桥”?
“逐日巡海右,驱石驾沧津。 征卒空九宇,作桥伤万人。”李白的诗《古风》(秦皇按宝剑)中就讲述了秦始皇在海边架桥以观日出的故事。秦始皇到底有没有耗费巨大的人力物力建造这样一座“跨海大桥”已经无法考证,但从中不难看出,从秦朝开始,古人已经开始想象跨海大桥这样的超级工程了。
从历史上来看,中国人在交通方面的思路十分“粗暴”直接:遇“川泽之阻则桥梁之”!
我国大型桥的修建历史或可追溯至周朝的渭河浮桥(公元前1184年),比西方的博斯普鲁斯海峡浮桥(前493年)早好几百年。
图黄河铁牛地锚(拍摄:鹤运)
唐开元年间,人们开创性地使用“铁锁连舟”的结构形式,在黄河蒲津渡两岸布置带地锚的大铁牛(又称开元铁牛),浮桥以铁锁相连,最终锚固在铁牛上,牢固可靠。若不是出现了黄河改道这样的不可抗力因素,或许我们现在还能看到这座浮桥的伟貌。
除此之外,我国古人将石桥和木桥也做到了极致。
图赵州桥(图片来源于网络)
河北赵州桥“初月出云,长虹饮涧”,屹立1400多年,依然用优美的弧线诠释力学之美。
图福建木拱廊桥(图片来源于网络)
福建木拱廊桥将木构技艺与文化传承交融,“虹锁龙津,神庥万载”。
工业革命后,我国因为历史原因逐渐落后于西方,但新知识新技术的学习,又迅速唤醒了血液中的“造桥基因”。
图钱塘江大桥(图片来源于网络 见水印)
我国著名的桥梁专家茅以升先生,在美留学期间完成了博士论文《桥梁桁架的次应力》,其成果被称为“茅氏定律”。归国后,他主持修建我国第一座公路铁路两用桥——钱塘江大桥,用“射水法”、“沉箱法”、“浮运法”等解决了建桥中的一个个技术难题。
茅以升的得意门生林同炎先生发展了预应力技术,在世界范围内广受赞誉,被称为“预应力先生”。预应力技术目前已在各类工程、特别是桥梁工程中广泛使用。
举世瞩目的桥梁建设成果
改革开放之后,我国的桥梁事业取得了举世瞩目的成就。
《人民日报》在一篇近期的文章中提及:“中国在过去5年间的造桥成就史无前例,无论从桥梁高度、长度还是难度上,中国桥梁建设者们屡创世界纪录。”
“数据显示,目前世界排名前10位的跨海长桥中,中国占据6座,分别是港珠澳大桥、杭州湾大桥、东海大桥、青岛海湾大桥、舟山大陆连岛工程、嘉绍大桥。世界排名前10位的斜拉桥,中国占据7座;世界排名前10位的悬索桥,中国占据6座……”
到目前为止,以下这些中国大桥都可以在世界上数一数二:
图港珠澳大桥(图片来源于网络)
连接香港、珠海、澳门的港珠澳大桥是全长约50千米的跨海大桥,其中还有长约千米的海底隧道,穿越伶仃洋。
图南京大胜关长江大桥(图片来源于网络)
京沪高铁上的重要节点——南京大胜关长江大桥全长千米,是世界首座六线铁路大桥,上可以时速300千米通高铁,下有32米净空,可容万吨巨轮通过。
图北盘江特大桥(图片来源于网络)
贵州水盘高速公路上的北盘江特大桥跨越峡谷,全长1261米,最大墩高170米,在山谷之中最大跨度290米,结构形式(预应力混凝土空腹斜腿式连续刚构)为世界首创。
这里特别要指出,空腹斜腿式不是个武术动作……
斜腿的腿指的是柱子和桥面相接处的斜的梁,一般又叫“牛腿”。
图天兴洲长江大桥(图片来源于网络)
位于武汉的天兴洲长江大桥,延续了武汉长江大桥公路铁路两用的优良传统,是当时世界上跨度最大的公铁两用桥。
桥梁尺寸的变大带来新的技术难题
把小房子放大,是造不出通天塔的。把小桥的经验放大,也造不出大桥。桥梁尺寸增加,出现了很多以前从未遇到的技术难题。可以说,大桥尺寸“大”,困难也更“大”。这些难题给科研工作者带来了很大的挑战。
1. 大型结构的自振频率(固有频率)更低、自振周期更长。大家一定听说过拿破仑军队整齐划一踏步过桥、引起桥梁损坏的故事,就是因为步伐与桥梁的自振频率一致了,引发了共振。
2. 结构自振周期与输入荷载的变化周期越接近,荷载引起的结构响应(振动)就越大。很多大桥的自振周期与地震波的卓越周期相近,这对桥梁的抗震很不利。
为此,科学家需要采取很多措施来保证抗震性能——例如,通过精细的计算分析寻找最危险的部位并加固、通过地基处理和设置隔震层等方式隔震、设置消能减震措施等等。
3. 除了地震之外,另一种动力荷载——风对桥梁的影响也很大。在一些情况下,空气中的涡流会造成桥梁持续的晃动(例如,美国塔科马海峡大桥事故)。这要求桥梁结构有合理的外形,以及抗风振的措施。必要时,还需要在风洞中做测试。
图桥梁风洞试验
(图片来自)
4. 长桥还会受到“行波效应”的影响。地震波的传播是有一定速度的,在波传播方向上,不同位置所处的运动速度、运动方向不同。例如,地震波传播方向和桥的走向一样,很有可能出现大桥两侧地基运动状态不一致的情况——举个极端的例子,如果左侧桥墩向左运动,右侧桥墩向右运动,两者之间的桥面板就很危险了。这种问题又叫“非一致地震输入”,这要求在设计阶段就要好好分析桥梁如何“尬舞”。
5. 和桥梁一起变大的还有那些埋在地下的看不见的结构。悬索桥的钢索拉力极大,需在大桥两侧设置“锚碇”,把钢索的端部锚固定住。著名的润扬大桥北侧锚碇承受了万吨的主缆拉力,进行施工时,在桥北的粘土中开挖一50m深的基坑——在当时,这是世界上最深的深基坑。这无异于在豆腐上打洞,难度极大。不过,工程的顺利完成标志着我国的计算水平、施工水平、管理水平都达到了世界领先。
除了这些难题,大桥施工管理和质量监测、结构可靠性、材料耐久性等问题,也都曾是超大工程的“拦路虎”。现如今这些被攻克的难题,成为攀登基建高峰的垫脚石。
我们追求的不止是“高”,还要 “精”和“尖”
很多人有这样的疑问:
修建这样的大桥,是因为我们有交通需求。等这些大桥都修完了,我们的造桥技能是不是就只能锁在柜子里呢?
其实,土木工程领域的前沿研究不仅着眼于这些大项目,除了追求“高”,我们还应该追求“精”和“尖”,永不止步。
你猜,世界上最薄的桥能有多薄?
这里的厚薄是一个相对概念,用结构厚度和跨度的比值(高跨比)来衡量,比值越小桥越薄。
一般的公路桥的高跨比是1/25—1/22,目前世界上最小的高跨比则是1/!只有普通桥梁的一半左右!
说出来您可能不信,这座桥就在北京,是北京万泉河的一座人行天桥。也就是说,您下楼买个菜,都可以指着天桥自豪地说:这就是世界第一!这就是我们的技术!
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诠释0525
你好!从历史和未来发展的角度,港珠澳大桥有五大意义。一是政治上的重要意义。港珠澳大桥是“一国两制”国策的体现,是在“一国两制”条件下粤港澳三地首次合作共建的超大型基础设施项目。十九大报告指出,要支持香港、澳门融入国家发展大局,以粤港澳大湾区建设、粤港澳合作、泛珠三角区域合作等为重点,全面推进内地同香港、澳门互利合作,让香港、澳门同胞同祖国人民共担民族复兴的历史责任、共享祖国繁荣富强的伟大荣光。二是交通上的战略意义。港珠澳大桥的建设,将会使得三地的交流非常方便。来往都不需要经过多重海关检查,直接接受一个入关检查就可以,方便了两地的人民,也节省了很多时间。三是经济上的重要意义。交通的便捷将会促进三地之间的经济交流,可以有效的吸引香港资金到珠海西岸城市进行投资,将会极大的促进澳门,珠海以及珠江西岸的经济发展。使得其共同发展,资源互补,高效而又协调的让本城市变得生机勃勃!四是技术创新上的重要意义。根据香港的标准,港珠澳大桥的设计使用寿命是120年,在整个大桥建设中,岛隧工程是最具控制性的部分。连接大桥东、西人工岛的沉管部分是中国建设的首条外海沉管隧道,也是世界规模最大的公路沉管隧道和唯一的深埋沉管隧道。大桥沉管隧道的顺利合龙,充分体现了中国创造走在世界前列的重要意义。五是社会历史上的重要意义。港珠澳大桥所在的伶仃洋区域,历史上既有文天祥浩然正气的传统,也有遭受外敌入侵的创痛。在新时代的有利条件下,才能建成世界一流的超级工程,这是中国人民从站起来、富起来到强起来的历史性工程,是建设社会主义强国的标志性工程。港珠澳大桥的投资建设和运营管理,对于推进粤港澳三地合作机制更加完善更加融合具有重要的现实意义。
不想在你身后
从历史和未来的发展角度,港珠澳大桥的意义?
历经5年规划、9年建设,前后历时14年,总长约55公里的港珠澳大桥,跨越伶仃洋,东接香港,西接广东珠海和澳门,是世界最长的跨海大桥,也是粤港澳三地首次合作共建的超大型跨海交通工程。
今后,香港、珠海、澳门三地间的时空距离将大大缩短——驾车从香港到珠海、澳门,将从3小时缩短至45分钟,珠三角西部都将被纳入香港3小时车程范围。
“一桥拉动,珠三角西部棋子全盘皆活。” 对于珠海、珠三角西部乃至粤港澳大湾区而言,这项被誉为“新世界七大奇迹”的超级工程,到底意味着什么?
意味着一个“大湾区中心极”显现。港珠澳大桥通车后,对香港、澳门和珠海最为直观的影响是,三地人员的往来将更为便捷。
港珠澳大桥通车前,从香港或深圳到珠海开会,需要乘船,耗时在75分钟左右,并且通行会受到天气影响。如果从陆路前往,则需要绕道东莞虎门大桥,车程在3小时左右。
珠海是一座风景迷人的海滨城市,澳门是世界闻名的国际旅游休闲中心,香港是国际知名的自由港、国际金融中心,港珠澳大桥将三地贯通连接在一起后,一个集旅游、休闲、购物、商务为一体的大湾区中心极,已初步显现。未来,珠海人完全有条件率先实现在珠海居住、澳门休闲、香港学习和工作的美好愿景。
拿一杯铁
祖国在不断的发展壮大,民族也在不断的交流与融合,科技的高速发展,让交通更加便捷,人与人之间的距离缩短了,心与心之间的距离更近了。2018年10月24日,也就是今天,备受关注的港珠澳大桥终于正式通车了,这具有重大意义的一项工程终于尘埃落地。不禁让人感慨时间过得太快,仿佛昨天还坐在宽敞明亮的大学多媒体教室里看着老师推荐的《超级工程》纪录片第一期关于港珠澳大桥的介绍,大家课后也会讨论,但总觉得建成之日遥遥无期。但转眼正式开通了。仿佛有一种理想变成现实,见证了奇迹的心情。虽然毕业后我因为种种原因放弃了工程建筑行业,但依然觉得一个庞大的队伍集中攻克技术难点并最终达成的样子很迷人并令我兴奋。55公里的跨海大桥,7公里的海底隧道,从设计到建设前后历时整整15年,被公认为当今世界最具挑战性的工程!确实是当之无愧。工程的设计,建成无一不体现了建设者们的智慧和汗水,这其中的艰辛,我们不得而知。港珠澳大桥的建成,再一次证明了中国就是世界性的强国。试问一个不发达的穷弱国怎么可能靠自己实力造出壮观的宏大的世界第一桥梁?中国的崛起让世界瞩目,一个又一个望尘莫及得成就展现在世界面前。面对这巨大而宏伟的工程,作为一个中华儿女,我激动的热泪盈眶,我为祖国的强大感到自豪,为有这样精湛的建设感到骄傲,今天让我们为这些超级工程建设者们致敬,他们是最可爱的人。
同学,你是河北大学的吧?
题目和闻名。1、题目。港珠澳大桥的科技密码题目不仅概括了文章的内容,突出了科技的含量。2、闻名。港珠澳大桥的科技密码题目表示着港珠澳大桥因其超大的建筑规模、空前
港珠澳大桥俯瞰。 港珠澳大桥管理局供图 以港珠澳大桥和广深港高铁为代表的粤港澳大湾区“硬联通”初具雏形;而以制度、规则衔接为核心的粤港澳大湾区“软连接”正在
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