自超級工程三峽大壩建成後,我國在工程建設領域逐漸獲得了「基建狂魔」的美譽,除了運營著全世界最長的高速鐵路總裡程,世界上最長的橋梁我國就獨佔6座,我們並不是痴迷於大搞基建,而是因為我國疆域十分遼闊,為了老百姓出行便利和經濟發展的需要,因此便誕生了大量的基建工程。
港珠澳大橋從開工建設到正式通車歷時9年時間,堪稱世界奇蹟,為珠三角區域百姓出行和經濟發展提供了極大的便利,空中俯瞰整個大橋會給人以極大的視覺衝擊,但是很多人也會疑問,海上那麼平為什麼港珠澳大橋是彎的呢?我們都知道兩點之間線段最短,直接建成直線的不但能夠減少建設時間,更能夠節省建設成本,其實跨海大橋建成「S」型其中蘊含了設計師大量「智慧」。
港珠澳大橋的設計理念包括戰略性和安全性,因此大橋的建造主要考慮的是安全性。首先大橋橫跨伶仃洋海域,受海水流向影響,海浪會一直處於流動狀態,也就是說橋樁時刻會受到海水衝擊和腐蝕問題,每到海水流向不同的地方大橋都會拐一個彎,這樣可以在一定程度上減小阻水率,從而降低海水的衝擊力,延長大橋使用壽命。
其次就是海底狀況與陸地不同,海底深處高低不平,地質環境差異非常大,有的地方堅如磐石,可以直接打樁架橋墩,有的地方是厚厚的淤泥,需要向下打樁幾十米,這樣才能保證每一根橋墩都如定海神針般堅固,建設前工程師需要測量海底的複雜環境,選定好能夠打樁的位置,因此橋墩走勢不可能是一條直線,因地施工不但不會增加成本,反而能夠降低成本。
伶仃洋海域經常會有颱風、暴雨等惡劣天氣,彎曲的大橋設計會避免風力與橋梁頻率相同,從而產生共振,這樣可以有效減小風力對橋梁的破壞。
最後就是緩解司機疲勞駕駛。我們都知道一般高速公路的建設每隔一段距離就會設置一道彎,如果將道路設計成一條直線,雖然路程能夠大幅度減少,但是會伴隨而來的就是審美疲勞,港珠澳大橋全長55公路,中間設計幾道彎也是提醒司機時刻保持清醒,減少交通事故的發生。
當然彎橋的設計也是考慮了線性美學,提高建築美觀度,但是彎橋的設計並不是簡單的設置幾道彎,這其中也蘊含著大量科學。彎橋在外載荷作用下會發生彎扭耦合,其受到的拉力往往比直橋大得多,曲型橋梁由於存在著巨大的扭矩,內、外梁的支點反力相差很大,甚至會出現「支座脫空」現象。彎橋也會使橋墩受力複雜,因此在整橋設計過程中要全面考慮整體的空間受力分析計算,採用橫向、縱向受力狀態下,結合自身重力、預應力和運行車輛進行受力分析,從而達到橋梁設計使用標準。
以上也只是簡單介紹了大橋彎曲設計的原因和設計難度,在實際操作過程中會出現各種困難,因此我們在感慨超級工程的同時,最應該稱讚的是設計師和工程師的智慧!看到中國一個個超級工程的建成,外國網友也紛紛感嘆:中國智慧。