港珠澳大桥为什么弯曲
为何跨海大桥并不修建为直线?工程师对此深有见解:
观察全球范围内建设的跨海大桥,无论是的港珠澳大桥、日本的濑户大桥还是的切萨皮克湾越洋大桥,它们都有一个共同特点——呈“S”型曲线建造于海面之上,而非直线。一些人可能会将其与高速公路的弯曲设计相提并论,为了缓解驾驶员的视觉疲劳,这的确是一个原因。
跨海大桥选择弯曲设计更重要的原因,在于这能够节省建设资金并提高大桥的安全性。听到这里,或许有人会感到好奇。
以港珠澳大桥为例,这个工程项目总投资高达1269。其中,技术要求最高的部分莫过于海底隧道工程,由33节巨大沉管连接而成,每节沉管重达8万吨,需要在几十米深的海底进行精准对接,这一工程甚至促使我国专门研发了“一航津安1”运输船等技术设备。
桥墩的建设才是整个工程的难点和重点。港珠澳大桥的最大水深超过48.5米,平均深度约37米,每一个桥墩基桩的建造都需要深入海底百米。海洋底部并不平整,类似于起伏的丘陵,地质条件复杂多变,有坚固的基岩、疏松的淤泥以及断裂带等。
为了确保大桥的稳固性,桥墩的桩需要打入基岩之中。如果大桥选择直线修建,遇到淤泥地质,每个桥墩都需要继续向下寻找坚固的基岩,这样一来,基桩加上桥墩的高度可能超过两百米,一根桥墩的制造和运输成本就可能达到千万元。而港珠澳大桥有224根桥墩,这是一笔巨大的开支。经过工程师的勘测,选择“S”型曲线设计可以缩短桥墩的高度,从而减少所需的水泥、钢筋等材料,有效降低建造成本。数据显示,港珠澳大桥最深的桥墩达到95米,每个桥墩的造价不低于500万元。
除此之外,考虑到安全性问题也是选择曲线设计的重要原因。海水是流体,处于不停的运动状态,对大桥的桥墩产生各种方向的作用力。如果大桥为直线设计,每个桥墩都会受到频繁的冲击力,长期下来,冲断的风险确实存在。而“S”型曲线设计可以引导水流,减少对桥梁的伤害,海浪主要冲击的是突出的桥墩,这样可以将冲击力分散。
港珠澳大桥专门设计了72根承重桥墩,单个桥墩最重可达3510吨。这些桥墩采用了抗腐蚀性能好的高性能混凝土以及大直径厚涂层环氧钢筋加工技术,使用的预应力粗钢筋还是世界上首次大批量采用的最粗钢筋,直径达75mm,都是为了提高桥墩的耐久性,为港珠澳大桥打下坚实的根基。