港珠澳大橋 落差近百米 如在平地飛

晚霞中的港珠澳大橋，青州航道橋索塔“中國結”造型

大橋的防震裝置設于橋墩之上。

梁內(nèi)可跑“小火車”的設計別出心裁。

港珠澳大橋橋底隧道東島出口。

大橋造型獨立又有整體感，詩意而富有變化。廣州日報全媒體記者楊耀燁 攝

2月6日，港珠澳大橋主體工程完成交工驗收，也意味著，這座被稱為“現(xiàn)代世界七大奇跡”之一的世界上最長的跨海大橋正式具備了通車試運營條件。世人的目光再次聚焦這個超級工程。

它有著最長的使用壽命，最長的跨海長度，上下落差近百米卻如在平路飛馳……不夸張地說，港珠澳大橋代表了中國乃至全球的最高造橋水平，大橋的設計、技術規(guī)范已經(jīng)稱為新的標桿，引領行業(yè)的最高水平。日前，記者實地探訪港珠澳大橋，聆聽設計者與制造者們講述這座雄偉大橋背后那一個個攻堅的故事。尤其是來自廣州的設計團隊負責的抗震設計和性能優(yōu)化研究工作，以最高級別減震“托”起了大橋的安全。

文/廣州日報全媒體記者 劉麗琴

圖/廣州日報全媒體記者 駱昌威（除署名外）

速讀大橋

總投資1200多億元

總長度：55公里

隧道：6.7公里（世界上長度最大、埋置最深、體量最大的海底公路隧道）

橋長：35.6公里，其中隧道約6.7公里，橋梁約22.9公里

人工島：兩座，東島會對游人開放，設有餐飲、免稅店等，西島用于大橋管理維護使用

使用年限：120年設計（內(nèi)地首次采用）

抗震：8度

防風：16級

來自廣州的設計力量：房建工程的施工圖設計則是由總部在廣州的廣東省建筑設計院負責。此外，廣州地鐵設計院也提供過設計與施工咨詢，廣州大學工程抗震研究中心提供了大橋抗震方面的設計和相關技術專題研究。

整體設計

30年數(shù)據(jù)積累創(chuàng)最長壽大橋

“在港珠澳大橋開車是什么感覺？”“爽！”與記者一同探訪大橋的司機立刻高聲答道。大橋橋面離海面最高50多米，最低的隧道入海40多米，上下落差達百米，相當于30多層樓高。數(shù)據(jù)看著嚇人，但在橋上駕駛體驗卻超一流，而這自然是靠合理而人性化的設計達到的。

港珠澳大橋管理局總工程師蘇權科表示，大橋先進的設計理念功不可沒。為建設成世界級的跨海通道，港珠澳大橋形成了“全壽命周期規(guī)劃，需求引導設計，設計施工聯(lián)動”的設計理念。為此，率先提出了“大型化、工廠化、標準化、裝配化”的施工理念。把野外的作業(yè)放到工廠里制作，把高空的放到地面上，把海上的放到岸上，這樣就可以在工廠里生產(chǎn)標準化部件，就像造汽車一樣保證部件的質量，再到海上像“搭積木”一樣拼接起來。這種理念在內(nèi)地也是第一次大規(guī)模應用。

港珠澳大橋不僅是最繁忙的航道，還有著異常復雜的自然環(huán)境：在珠江口登陸的臺風平均每年有一次，個別年份達四五次。同時這里位于東南沿海地震帶內(nèi)，還是中華白海豚自然保護區(qū)，生態(tài)環(huán)境極為敏感。尤其港珠澳大橋是內(nèi)地首次采用120年設計使用年限的大橋，這種世界頂級難度的挑戰(zhàn)是如何實現(xiàn)的呢？在“高溫、高濕、高鹽”的海洋環(huán)境下，土木工程的致命問題就是“海水腐蝕”。那么120年使用要求，最關鍵的是耐久性設計。

據(jù)了解，目前國內(nèi)外耐久性設計普遍采用經(jīng)驗法或半定量法，而港珠澳大橋突破傳統(tǒng)，采用的是基于可靠度理論的定量設計方法，這是個在歐盟、美國等國家開展過研究，實際工程中未曾真正使用過的方法。這種方法需要有可反映結構材料性能隨時間變化的大量工程數(shù)據(jù)。中交四航工程研究院通過對大量數(shù)據(jù)的篩選、完善，并按照可靠性設計方法進行概率統(tǒng)計分析，最終建立了基于可靠度理論的“港珠澳模型”，依據(jù)該模型，確定了耐久性設計指標。

據(jù)港珠澳大橋管理局副局長余烈介紹，大橋前期準備6年，施工期8年，從論證到施工分為很多階段，不同階段都有不同的設計牽頭公司。 因是粵港澳三方共建港珠澳大橋，大家采用的標準體系不同，因此通過研究分析，采用技術標準“就高不就低”的原則，形成了港珠澳大橋專用的一套標準體系，目前這套標準已被中國公路學會作為團體推薦標準，在行業(yè)內(nèi)推廣應用。

景觀設計

珠聯(lián)璧合 360度無死角美顏

與不少地標性大橋以色彩或造型裝飾標新立異不同，港珠澳大橋的設計崇尚的是簡潔質樸，盡量減少裝飾，使用混凝土本色的原色。這樣的設計不僅可以省錢，更重要的是經(jīng)久耐用，在海洋環(huán)境下，“高溫、高濕、高鹽”的腐蝕性強，過多的裝飾和色彩反而顯得與環(huán)境不和諧，盡量保持建筑本來的顏色，可以保證最長久的美觀效果。據(jù)余烈介紹，港珠澳大橋的景觀設計的理念是珠聯(lián)璧合，不僅是表明大橋連接三地，由三方共建，也顯示出大橋島、隧、橋完美融合，尤其晚上亮燈時，好似珠鏈連起像貝殼一樣的人工島。

作為地標性項目，要做到上看下看前看后看360度無死角美顏效果并不是件容易的事。據(jù)中國中鐵大橋勘測設計院第二設計院第三設計所所長鄭清剛介紹，港珠澳大橋管理局在橋梁設計之初就對景觀要求很高。比如在施工圖設計開始之前，僅對三座航道橋造型和景觀優(yōu)化就用了兩個月。

空間跨度大，讓港珠澳大橋全線有多個觀景視點，從觀景來看，大橋的景觀重點在西側，西側為珠海和澳門城區(qū)，觀橋的人數(shù)和視點較多，因此大橋的景觀設計幾經(jīng)修改。你以為除了中國結外其他兩個橋塔都是風帆？其實一個是風帆一個是海豚，雖然它們看著有些相像；你奇怪為什么三組橋塔會用不同造型？這是為了讓司機產(chǎn)生位置感，便于區(qū)分。

三座通航孔橋中，初步設計方案為九洲航道橋為曲線的帆形主塔，江海直達船航道橋為直線的獨柱式塔，而青州航道橋為帶折角的中國結方案，缺乏整體感。最終經(jīng)過不斷調整，九洲航道橋優(yōu)化為帆形主塔；江海航道橋造型變化較大，融合帆與白海豚的概念，造型上與九洲航道橋更為接近；青州航道橋則在中國結部位增加了曲線元素。改變后，三者造型獨立又有整體感，詩意而富有變化，造就了港珠澳大橋的特別美感和景觀。

抗震設計：

大橋“打太極” 卸下8級地震

在周福霖院士的指導下，由廣州大學工程抗震研究中心研究員、總工程師溫留漢帶領的團隊完成了港珠澳大橋橋梁工程抗震設計和性能優(yōu)化研究工作。

溫留漢告訴記者，各種實踐和實驗數(shù)據(jù)顯示，大橋碰到地震時，裂縫通常會出現(xiàn)在橋墩底部。如果是跨海大橋，橋墩深入海底，很難進行修復。經(jīng)過多方論證，決定大橋使用隔震減震技術。以往的大橋的設計基本是抗震設計，是針對特定的設防烈度進行設計，一旦超出了設防烈度，橋梁會受損；以往大橋的設計叫小震不壞，中震可修，大震不倒，但一旦大震橋梁受損是不可避免的，會導致交通的中斷，維修困難。所謂隔震就是運用隔震墊，阻止地震作用向上傳遞，從而達到減弱結構地震反映的效果。相當于把橋變軟，像太極一樣借力打力，以柔克剛，讓橋的主體不受損，把損壞控制在柔性部分。

雖然隔震技術運用已經(jīng)有30多年的成熟經(jīng)驗，但運用在如此長的跨海大橋上還是第一次。大橋的長度和跨度會使地震傳導過程中出現(xiàn)時間差，時間差使地震對大橋造成的影響難以預計。而隔震墊材料選擇的是橡膠，一層橡膠隔一層鋼板，要求橡膠厚度的四倍水平方向變形不斷裂，材料并不貴，但對工藝的要求卻很高。港珠澳大橋采用了三種橡膠支座，包括摩擦板支座、高阻尼支座和鉛芯支座，都經(jīng)過了嚴格的實驗驗證。

廣州大學工程抗震研究中心主任、中國工程院院士周福霖告訴記者，大橋的抗震工程有三個挑戰(zhàn)性：第一是橋梁很長；第二是對生態(tài)保護的要求比較高，有中華白海豚保護區(qū)；第三是大橋附近有幾條地震斷層，如果發(fā)生大的地震，對這樣長的橋和地下隧道可能產(chǎn)生滅頂之災。目前港珠澳大橋是世界上采用隔震減震最長的跨海大橋。

周福霖表示，采用隔震減震技術后，8級以下地震大橋會安然無恙。即使碰到八九級以上地震，大橋本身也不會出現(xiàn)大的損壞，最多是大橋支座會出現(xiàn)損壞，但支座可以很方便地更換，從而保證大橋的安全。

大橋里的小心機

防風抗震 橋里能跑“小火車”

去年8月，超強臺風“天鴿”正面襲擊珠海，給珠海造成嚴重損失，但港珠澳大橋沒有受到損失，經(jīng)受住了14級臺風的考驗。事實上，大橋看起來設計簡潔，但有很多為安全保駕護航的特色設計，可以說滿滿都是“心機”：你在橋面上駕駛，想不到橋身中可能正有“小火車”在下面奔跑，及時完成檢修維護；橋身堅硬，但橋墩支架上裝有柔軟有彈性的橡膠，碰到地震能“借力打力”確保大橋安全。隧道中每隔135米就有一個逃生門，可用于穿行隧道，還有消防自動噴淋系統(tǒng)……

由于港珠澳大橋行程長，為了快速處理橋上出現(xiàn)的情況和進行維修保養(yǎng)，在大橋箱梁內(nèi)、梁底均配備了快速移動的電動檢查小車，這些“小火車”可以大大提高維養(yǎng)效率。這樣的維養(yǎng)設計意識也是在內(nèi)地大橋少見的，梁內(nèi)可跑“小火車”的大橋也是國內(nèi)僅有的。

主塔外側設置可拆卸的檢查車，塔內(nèi)還設置了爬梯、電梯，墩內(nèi)、墩外設置爬梯，全面實現(xiàn)可達、可檢、可維，通過常規(guī)巡查及時發(fā)現(xiàn)鋼結構銹蝕等問題，及時維護。