杭州湾跨海大桥工程思维剖析

杭州湾跨海大桥工程思维剖析

工程思维是价值定向的思维，工程思维的目的是满足社会生活需要，创造更大的价值（包括各种社会价值和生态价值在内的广义价值，而非侠义的经济价值）。工程思维是与具体的“个别对象”联系在一起的”。所以，工程思维方式就成为了以“个别性”“独特性”为思维灵魂的一种思维方式。同时工程思维必然是与思维对象的具体时间或具体时段联系在一起的思维，即具有“当时当地性”特征的。

杭州湾跨海大桥工程全长36 km,其中大桥长35.7 km,是世界上第二长、工程规模最巨大的一座桥梁，大桥南北两航道采用斜拉桥。根据本桥规模巨大、水文条件复杂、气象多变、工程地质条件差、海洋腐蚀环境等特定建设条件的需要,杭州湾跨海大桥工程总体设计采用了多项新技术、新工艺、新材料、新设备和新理论,实现了多项桥梁设计技术创新和设计理念创新.

我国2008年5月1号通车的杭州湾跨海大桥，大桥工程全长36公里，海上段长度达32公里。全桥总计混凝土245万立方，各类钢材82万吨，钢管桩5513根，钻孔桩3550根，承台1272个，墩身1428个，工程规模浩大。是世界上最长、工程规模最巨大的一座桥梁，其中北航道布孔为70m+160m+448m+160m+70m=908m，钻石形双塔双索刚面箱梁斜拉桥；南航道布孔为100m+160m+318m=578m，A形独塔双索面钢箱梁斜拉桥。水区引桥采用70m跨径整孔预制吊装的连续箱梁结构，滩涂区引桥采用50m跨径整孔预制吊装的连续箱梁结构。据初步核定，大桥共需要钢材76.7万吨，水泥129.1万吨，石油沥青1.16万吨，木材1.91万立方米，混凝土240万立方米，各类桩基7000余根，为国内特大型桥梁之最。南滩涂50米*16米箱梁采用整孔预制，大型平板车梁上运梁的工艺，开创了国内外重型梁运架的新纪录。

大桥在设计中首次引入了景观设计的概念。景观设计师们借助西湖苏堤“长桥卧波”的美学理念，兼顾杭州湾水文环境特点，结合行车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布置原则。整座大桥平面为S形曲线，总体上看线形优美、生动活泼。从侧面看，在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，具有了起伏跌宕的立面形状。

科技含量之高首先体现在施工工艺上。我们坚持尊重科学，依靠专家，广泛开展技术咨询和交流活动。根据专家意见提出了施工决定设计，采取

预制化、工厂化、大型化、变海上施工为陆上施工的施工方案，突破了长期来设计决定施工的理念。预制吊装的最大构件为长70米、宽16米、高4.0米、重2180吨的预应力混凝土箱梁，最长的构件为长度84米、直径1.6米的超长钢管桩，这种构件可称得上是举世无双。为了减轻海水中氯离子对大桥钢材和混凝土的腐蚀，保证大桥100年的寿命，设计者专门研制了一整套防治海水腐蚀的有效方案等等。这些可见大桥工程的科技含量之高。

杭州湾跨海大桥将是一座"数字化大桥"。科研单位将利用硬件及接口技术、网络及数据库技术、图像图形技术、人工智能技术、计算数学、有限元技术、力学等多学科，建立一套大桥设计、建设及养管的科学评价体系，整座大桥将设置中央监视系统，平均每1公里就有1对监视器。这样，不仅大桥可进行科学合理的维护管理，而且大桥"身体"的健康状况也在实时掌握中。目前，本项目已向交通部申报17项大桥工程关键性科研立项项目，在国内桥梁界也是少见的。从安全工程专业角度分析杭州湾跨海大桥工程安全问题：

1．杭州湾跨海大桥总体设计

杭州湾跨海大桥全长36公里，建设条件十分恶劣，为保证海上施工的安全和质量，必须将设计与施工综合考虑。经过国内外多次调研和专家咨询，制定了施工决定设计的总体原则，尽量减少海上作业时间，变海上施工为陆上施工，采用工厂化、大型化、机械化的设计和施工原则。

2、大直径超长钢管桩设计、制造、防腐和施工成套技术

大桥钢管桩基础具有桩长、大直径、数量巨大的特点。桩长达89米，桩径为1.5米和1.6米，总计5474根。通过近一年多钢管桩基础施工，进度快，质量好，证明这一选择是正确的。

其创新点是：超长整桩预制；内外螺旋焊接；三层熔融环氧粉末涂装；埋弧自动焊工艺；大直径不等壁厚焊接；牺牲阳极阴极保护。

3、海洋环境下混凝土结构耐久性研究

其创新点是：建立可靠的钢筋腐蚀电学参数和输出光功率变化判据；研制混凝土结构寿命的动态预报软件；制定大桥混凝土结构耐久性长期原体观测系统设计方案，并配合工程进度实施。这项技术将填补国内空白。4、杭州湾跨海大桥河工模型与桥墩局部冲刷研究

2002年8月，通过专家组鉴定，研究成果总体达到国际先进水平，其中实体模型中涌潮的模拟方法和试验技术以及分布式浑水生潮系统和沙量随潮变化的加沙系统方面达到国际领先水平。2004年获得浙江省科技进步二等奖。

5、灾害天气对跨海长桥行车安全的影响研究及对策

主要创新点是：确定车辆安全行驶风速标准；面向所有灾害天气类型进行研究；提出杭州湾跨海大桥的行车安全保障措施；基于气象监测系统、预报系统与道路管理系统多方面系统研究；制定不同灾害天气条件下道路交通控制标准；开发低造价传感器等数据采集设备；开发集数据传输、数据处理、信息发布的计算机软件。目前，已取得系列中间成果，其中报告推荐的风障方案即将付诸实施。

杭州湾跨海大桥在设计中还首次引入了景观设计的概念。本着“安全、舒适、经济、耐用、方便”的宗旨，成功研制的新一代桥梁伸缩装置，该技术处于国际领先水平。景观设计师们借助西湖苏堤的美学理念，兼顾杭州湾复杂的水文环境特点，结合行车时司机和乘客的心理因素，确定了大桥总体布置原则。"长桥卧波"最终被确定为宁波杭州湾大桥的最终桥型。根据设计方案，大桥在海面上有4个转折点，从空中鸟瞰，平面上呈"S"形蜿蜒跨越杭州湾，线形优美，生动活泼。从立面上看，大桥也并不是一条水平线，而是上下起伏，在南北航道的通航孔桥处各呈一拱形，使大桥具有了起伏跌宕的立面形状。

从安全工程专业角度进行分析杭州湾跨海大桥，它地处强腐蚀海洋环境，为确保大桥寿命，为了减轻海水中氯离子对大桥钢材和混凝土的腐蚀，在国内第一次明确提出了设计使用寿命大于等于100年的耐久性要求，设计者专门研制了一整套防治海水腐蚀的有效方案等等。这些可见大桥工程的科技含量之高。

杭州湾跨海大桥的美，是宏伟的美，是独特的美。它引领着世界斜拉桥的发展和美学。