港珠澳大桥为什么是弯的
跨海大桥的设计之谜:为何选择弯曲而非直线?工程师揭示弯曲设计背后的省钱秘诀。难道全球知名的港珠澳大桥、日本濑户大桥和切萨皮克湾越洋大桥都是特意弯曲建设,而非简单的直线连接吗?
可能有人疑惑,大桥的弯曲设计是否和高速公路相似,是为了避免驾驶者的视觉疲劳。的确,这是一个原因,但更重要的是为了节省资金和提升安全性。是不是感到惊奇?明明两点之间直线最短,为何弯曲的设计反而更经济呢?
以港珠澳大桥为例,这个工程的总投资高达1269。其中最复杂的技术挑战在于海底隧道工程,由33节重达8万吨的沉管在几十米深的海底精准对接,我国为此甚至研发了专门的运输船。建造桥墩的难度更大。
港珠澳大桥的最大水深超过48.5米,平均深度约为37米。为了确保大桥的通航高度和每个桥墩的稳定性,桥墩基桩需要深入海底百米。海洋底部并不平坦,就像起伏的丘陵,地质条件各异。为了确保桥墩的稳固,必须将其桩打入基岩。如果按直线修建,遇到淤泥地质,每个桥墩还需要继续向下寻找坚固的基岩。这会导致基桩和桥墩的高度超过百米,单根桥墩的制造和运输成本高达千万元。港珠澳大桥共有224根桥墩,这是一笔巨大的开支。
工程师通过勘测发现,桥梁的走向可以根据海底最高基岩的位置来调整。这样的设计可以缩短桥墩的高度,大大降低水泥、钢筋等建造成本。以港珠澳大桥为例,最深的桥墩仅95米,每个桥墩的造价不低于500万元。这种设计理念展现了真正的匠心独运与成本控制之智慧。
除了成本优势,这种设计还可以提高大桥的安全性。由于海水是流体,它会不断地运动并对桥墩产生作用力。直线桥梁的每个桥墩都会受到来自不同方向的频繁冲击力,长此以往可能会造成损害。而设计成“S”型曲线可以引导水流减少对桥梁的伤害,海浪冲击的只是突出的几根桥墩,从而将冲击力分散。这些桥墩采用高性能混凝土和大直径厚涂层环氧钢筋加工技术制成,使用的预应力粗钢筋也是世界上最粗的钢筋之一,旨在提高桥墩的耐久性。通过这些精心设计和高质量材料的应用,跨海大桥的安全性和稳定性得到了极大的保障。