机械设计基础 第4版 课件 6-1-1港珠澳大桥

《机械设计基础》课程拓展内容中国骄傲—港珠澳大桥港珠澳大桥是一座跨海大桥，连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市，桥隧全长55千米，其中主桥29.6千米、香港口岸至珠澳口岸41.6千米；桥面为双向六车道高速公路，设计速度100千米/小时；工程项目总投资额1269亿元。该大桥是集桥、岛、隧道于一体，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，对促进香港、澳门和珠江三角洲西岸地区经济上的进一步发展具重要的策略意义。2009年12月15日，港珠澳大桥主体建造工程开工建设；2017年7月7日，港珠澳大桥实现了主体工程全线贯通；2018年10月24日开通运营。港珠澳大桥沉管隧道是全球最长的公路沉管隧道和全球唯一的深埋沉管隧道，生产和安装技术有一系列创新，为世界海底隧道工程技术提供了独特的样本和宝贵的经验。港珠澳大桥港珠澳大桥香港到珠海之间的原公路距离205公里左右，正常行驶需三个半小时左右。港珠澳大桥香港到珠海和澳门之间的直线距离只有35公里左右。港珠澳大桥是国家工程、国之重器，其建设创下多项世界之最，非常了不起，体现了一个国家逢山开路、遇水架桥的奋斗精神，体现了我国综合国力、自主创新能力，体现了勇创世界一流的民族志气。这是一座圆梦桥、同心桥、自信桥、复兴桥。大桥建成通车，进一步坚定了我们对中国特色社会主义的道路自信、理论自信、制度自信、文化自信，充分说明社会主义是干出来的，新时代也是干出来的！（中共中央总书记、国家主席习近平2018年10月23日在港珠澳大桥通车时的讲话）港珠澳大桥港珠澳大桥建成通车，极大缩短香港、珠海和澳门三地间的时空距离；作为中国从桥梁大国走向桥梁强国的里程碑之作，该桥被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”，被英媒《卫报》称为“现代世界七大奇迹”之一；不仅代表了中国桥梁先进水平，更是中国国家综合国力的体现。建设港珠澳大桥是中国中央政府支持香港、澳门和珠三角地区城市快速发展的一项重大举措，是“一国两制”下粤港澳密切合作的重大成果。（人民网评）港珠澳大桥

大桥靠近香港方向有一个重要的深水航道——伶仃洋航道，它是大型运输船只在这片海域通行的唯一通道。这里是全球最重要的贸易航道，每天有4000多艘船只穿行，目前达到10万吨级通航等级，远期30万吨油轮可以通行，如要造桥就要求桥梁必须是单跨1500米以上的多跨形式，桥梁要建几个超过170来米高度的桥塔。但香港、澳门、珠海、深圳等几个机场的航空限高不能超过120米。

综合考虑通航需求和航空限高，港珠澳大桥采取6.7公里长的海底隧道和22.9公里长的跨海大桥的联合方案，即桥—岛—隧集群的方案。港珠澳大桥港珠澳大桥港珠澳大桥港珠澳大桥港珠澳大桥

根据海水潮位资料，确定人工岛地面标高为5米，能防御珠江口300年一遇的洪潮。

岛体结构采用深插式大直径钢圆筒和抛石斜坡堤组合结构，钢圆筒沿人工岛岸壁前沿线布置，西人工岛使用61个圆钢筒，东人工岛则使用圆钢筒59个。用120个巨型钢筒直接固定在海床上插入到海底，然后在中间填土形成人工岛。120个超大的圆钢筒串起，形成隧道两端的圆心岛，每个圆钢筒的直径22.5米，几乎和篮球场一样大，高度55米，相当于18层楼的高度，而重量达到550吨，相当于一架A380“空中客车”港珠澳大桥——人工岛港珠澳大桥——人工岛篮球场地长28米，宽15米，面积420平方米。面积397.6平方米。港珠澳大桥——人工岛相当于18层楼高重量相当于A380飞机港珠澳大桥——人工岛上海振华重工（集团）股份有限公司生产的圆钢筒港珠澳大桥生产好的圆钢筒由上海运到1600公里以外的珠海安装。港珠澳大桥——人工岛吊装圆钢筒围成人工岛。港珠澳大桥——人工岛吊装圆钢筒围成人工岛。用震锤将圆钢筒穿透37米的海床进入指定的位置。港珠澳大桥——人工岛港珠澳大桥——人工岛用圆钢筒围成的人工岛。港珠澳大桥——人工岛建设中人工岛。港珠澳大桥——人工岛人工岛效果图。桥梁总长约23公里，按照六车道高速公路标准建设，设计行车速度每小时100公里。桥梁由非通航孔桥和通航孔桥相连组成，通航孔桥共有3座斜拉桥，自东向西依次是：青洲航道桥、江海直达航道桥、九州岛航道桥。

桥体是在广东中山的拼装厂机械化生产好后，运到施工现场。港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——桥体港珠澳大桥——沉管隧道

在整个大桥项目中，岛隧工程是最具控制性的部分，其中连接大桥东、西人工岛的沉管部分是国内首条于外海建设的超大型沉管隧道，海底隧道由33个巨型沉管组成。每节管道长180米，宽37．95米，高11．4米，单节重约6．9万吨。

沉管隧道由钢筋混凝土浇筑而成，最厚的地方达到1.8米，每节沉管要用7200吨的钢筋，相当于搭建整个埃菲尔铁塔所使用的钢材；每节沉管的排水量约75000吨，比辽宁号航母的排水量还要大。沉管隧道港珠澳大桥——沉管隧道

沉管预制好之后，两头将密封起来，形成一个巨大的中空管子，像造船一样漂浮在“深坞”中，通过向沉管内部灌水和抽水控制沉管的浮沉。“排水量多大就可以产生多大的浮力，沉管两端封闭后排水量是75000吨，也就是说足以让它自己浮起来，不用借助其他浮力。”两艘巨大的安装船一前一后横跨在沉管上方，8艘拖轮通过巨大的特制尼龙缆与沉管相连，分别在沉管的前后左右位置，由生产基地向预定的海域拖运。港珠澳大桥——沉管隧道港珠澳大桥——沉管隧道港珠澳大桥——沉管隧道港珠澳大桥——沉管隧道沉管拖运工程中港珠澳大桥——沉管隧道沉管下埋海床中的示意图港珠澳大桥——沉管隧道沉管下埋海床中的示意图

沉管横截面四周安装有巨大的橡胶止水带，相当于一个大胶圈。两节沉管在海底对接拉合到一定程度后，胶圈形成了一个密封的状态，这时候将两个管节封闭门之间的水和空气抽掉，形成了一个真空的空腔，海水巨大的压力将会推动待接沉管往前压，使橡胶止水带充分压缩，从而完成了两个沉管的对接。

再经过微调使沉管完全到位之后，就以混凝土和碎石等对沉管外回填，固定好已在海底对接的沉管，这时整个对接过程才算完成。港珠澳大桥——沉管隧道港珠澳大桥港珠澳大桥是世界最长的跨海通道，6700米的海底隧道是大桥的控制性工程。其中沉管段长5664米，由33节巨型沉管和1个合龙段最终接头组成，最大安装水深超过40米，是我国建设的规模最大的公路沉管隧道和世界罕见的深埋沉管隧道。最终接头位于E29和E30沉管之间，距东人工岛587m，基床水深27.937m，是海底隧道贯通的控制性节点。最终接头结构整体呈楔形，底板长9.6米，顶板长12米，宽37.95米，重达6000多吨。

港珠澳大桥设计使用为120年，并要求抗8级地震，抵御16级台风。港珠澳大桥安装最后的沉管接头港珠澳大桥安装最后的沉管接头港珠澳大桥安装最后的沉管接头港珠澳大桥安装最后的沉管接头外海沉管有挑战，最终一节的接头合龙就是这个挑战最困难的部分，一百多年来也没有找到特别好的方法，最后还是中国工程师经过4年的研究和攻关找到了办法。2017年5月2日５时５０分，沉管接头开始安装，如沿用欧洲百年不变的方式，完成这项安装要超过4个多月，我们在新方法的指导下，２２时33分，重达６0００多吨的港珠澳大桥沉管隧道最后接头在经过１６个多小时的吊装沉放后，最终安装成功。在水下30米，对接的最大误差只有2.6毫米，最小误差是0.8毫米，这是全世界最小的误差，史无前例。港珠澳大桥沉管需要埋到海床下40多米，第一次做到了海底隧道“滴水不漏”。港珠澳大桥插入刘晓东的演讲

“神九与天宫一号的对接，被人们称为太空之吻，而我们这个深海之吻，难度可以与之并论，甚至会更难。”项目部副总工程师刘亚平说，“对接在环境复杂的海底进行，受多种环境介质影响，共需对接33次，耗时3年，堪称马拉松赛跑。”

沉管在海底的沉放和对接过程中，完全在不可视的环境下进行，采用了由遥控压载、精确声纳测控和数控拉合组成的数字化集成控制系统，所有的控制都可在船上的电脑上完成。

在建设过程中，我国对沉管的设计、生产和安装技术进行了一系列创新，贡献64项技术创新，为世界海底隧道工程技术，提供了独特的样本和宝贵的经验。港珠澳大桥港珠澳大桥大桥施工创造了多个世界之最：1.最长

港珠澳大桥全长5664米的海底隧道，由33节钢筋混凝土结构的沉管对接而成，是世界上最长的海底沉管隧道。2.最大

沉管隧道浮在水中的时候，每一节的排水量约75000吨，而辽宁号航母满载时的排水量也只有67500吨。

3.最重

沉管预制由工厂化标准生产，使用钢筋量相当于埃菲尔铁塔。在这75000吨重的沉管下面，是预先安装好的256个液压千斤顶。港珠澳大桥

4.最精心

海上的气候条件，很大程度上决定了沉管浮运和对接的成败。工程方一年多前就与国家海洋局海洋环境预报中心合作，做精细化、小区域的海洋环境预报，每天坚持监测预报，花费达3000万元，只为每个沉管找两三天的作业时间。

5.最精细

在沉管隧道安装之前，还要在挖好的基槽中做碎石基床基础，即要在40米深的海底，铺设一条42米宽、30厘米厚平坦的“石褥子”，而这条“石褥子”的平整度误差要控制在4厘米以内。

6.最精准

沉管对接堪称世界最大难度的“深海之吻”，沉管在海平面以下13米至44米不等的水深处无人对接。对接在环境复杂的海底进行，受多种环境介质影响，共需对接33次，耗时3年。沉管连接处橡胶止水带要可用120年，对接误差控制在2厘米以内。中国有八座世界上最高的十座大桥中国有五座世界上最长的十座跨海大桥，观

后

感通过这个案例的学习，应有以下的收获或提高：

1.通过港珠澳大桥的建设，学习我国科学家和工程技术人员的那种为国增光、勇挑重担、勇于创新、敢于去干前人没有干过的事的那种敬业的崇高的精