我国修建跨海峡海底隧道的关键技术问题

结合厦门海底隧道方案研究与勘察设计的实践经验,对我国处于规划论证阶段的琼州海峡隧道、渤海湾海峡隧道以及台湾海峡隧道几座跨海峡海底隧道的关键建设技术进行初步讨论。通过多方面分析后认为,要顺利建成这几座跨海峡的海底隧道,必须在跨海控制测量、深海地质勘察、高水压力断层破碎带的开挖与衬砌、隧道快速掘进施工以及超长隧道单元的通风等方面有所突破。     

平潭海峡公铁大桥桥址区实测风场特性

根据平潭海峡公铁大桥大小练岛水道桥2021年全年风速数据对实测三向风速进行正交分解，引入非平稳模型定义平均风速，在传统经验模态分解提取时变均值的基础上，通过平稳度指标改进时变均值项判断准则，提出一种非平稳时变平均风速提取方法。根据全年实测风速数据统计分析平潭海峡桥址区实测风速的均值、最大值和极大值，进一步研究脉动风场的时域特性。结果表明：平潭海峡桥址区2021年日最大风速最大值为13.9 m/s，日极大风速最大值为24.5 m/s。由于8—9月是台风季，桥址附近受热带低压影响日最大风速和日极大风速均为最大值。采用两参数Weibull分布能够更好地表征跨海桥梁桥址区平均风速；海洋风场实测风速表现出明显非高斯特性，需要考虑脉动风场的非高斯特性进行风环境分析。     

耐久型黏滞阻尼器的研发及性能试验研究

跨海长大桥梁用黏滞阻尼器的服役环境腐蚀性强，且服役时累计位移较大，更容易出现泄露、锈蚀等病害，导致耐久性较差。为了提高跨海长大桥梁用黏滞阻尼器的耐久性，采用了较低的速度指数，应用了串联式密封、陶瓷涂层活塞杆等技术，并设计了智能监测评估系统，研发了耐久型黏滞阻尼器。对耐久型黏滞阻尼器进行的性能试验研究结果表明，其在1～1 000 mm/s速度范围内均满足F=CV^α的本构关系，具有较好的耗能能力；5万次疲劳磨耗后无泄露，陶瓷涂层活塞杆表面光洁，无可见阻尼介质泄露；工作状态可得到实时反馈和评估。该耐久型黏滞阻尼器可较好地满足跨海长大桥梁的减震(振)需求。     

西堠门公铁两用大桥高桩承台基础波流荷载特性研究

西堠门公铁两用大桥主桥5号桥塔采用高桩承台深水基础，承台为六边形截面，长68 m、宽46.4 m、高10 m,桩长88 m。为了解该跨海桥梁高桩承台深水基础在海洋环境下的波流荷载特性，对高桩承台基础在不同波流条件下所受波流力展开研究。采用CFD软件Flow 3D建立三维波流数值水槽模型，实现波流耦合数值仿真，在通过缩尺模型水槽试验验证可靠的基础上，采用数值仿真计算高桩承台基础不同构件在波流同向、反向及纯波时，不同流速条件下所受波流力，并分析群桩波流力的非均匀特性，提出群桩波流力非均匀性系数γ和桩基系数K以表征群桩波流力特性。结果表明：高桩承台基础在纯波及波流同向时横桥向波流力变化不大，在波流反向时横桥向波流力显著增加，其最大值为纯波条件下最大值的1.13倍；承台所受横桥向波流力在波流同向时随流速增大而减小，在波流反向时一定流速范围内随流速增大而增大；群桩主要受水流力作用，所受作用力随流速增大而增大；群桩波流力非均匀性系数γ最大可达75.9%。     

港珠澳大桥无人船水下综合检测系统研究

港珠澳大桥桥长22.36 km,水下服役环境复杂，为提高对大桥水下结构设施服役状态的检测能力，设计无人船水下综合检测系统。研发智能化无人船平台、水下机器人系统、水下地形地层检测设备、船/岸异构无线通信系统、多源数据融合及三维可视化系统等关键模块。应用无人船水下综合检测系统在大桥处开展水下检测工程实践，获取水下结构关键部位表观状况、桥墩承台外形特征和周边冲刷情况、人工岛斜坡堤结构及周边冲刷情况、隧道顶部回淤状态等信息。检测结果表明：该系统安全、可靠、高效，实质性提高了跨海集群设施水下维养检测水平，解决了目前跨海集群设施水下检测手段单一，检测数据独立，可追溯性、交互性差等问题。     

深中通道海中锚碇上方钢箱梁架设方案比选

深中通道东、西泄洪区非通航孔桥采用110 m跨连续钢箱梁体系，两桥均有2孔钢箱梁上跨伶仃洋大桥海中锚碇，受锚碇自身和围堰等结构物影响，架设难度大。针对工程特点，提出大节段吊装、小节段顶推和大节段顶推3种架设方案，结合施工效率、临时结构用量、设备投入和施工风险等方面的对比分析。考虑到大节段顶推方案临时结构投入少，工期可控，同时避免了新设备的投入，综合经济性最优，最终确定采用该方案进行锚碇上方钢箱梁架设。采用ANSYS有限元软件建立钢箱梁板壳单元模型，对钢箱梁顶推全过程进行仿真分析。仿真分析结果表明：钢箱梁在中腹板局部进行加固后可满足顶推受力要求，大节段顶推方案安全可行。该方案实际施工过程高效、平稳，平均顶推速度可达20 m/d。