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世界之最|“基建狂魔”上新！ 一座桥拿下三项世界之最

世界之最|“基建狂魔”上新！ 一座桥拿下三项世界之最
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图为正在进行主塔封顶作业的泉州湾高铁跨海大桥 。受访者供图
【世界之最|“基建狂魔”上新！ 一座桥拿下三项世界之最】福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里，主跨400米，是国内外首座高铁跨海大桥；设计行车时速达350公里，为世界最高；是全球首座采用免涂装耐候钢大型跨海工程 。
9月15日，世界桥梁领域又一里程碑式工程——福(州)至厦(门)高速铁路泉州湾大桥主塔正式封顶 。
“福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里，主跨400米，设计建设面临多项技术挑战 。大桥主塔封顶，标志着我国桥梁建设开启了世界高速铁路跨海时代 。”中国铁建第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁四院)福厦高铁泉州湾跨海大桥设计负责人曾甲华说 。
福厦高铁泉州湾跨海大桥是国内外首座高速铁路跨海斜拉桥；设计行车时速超过300公里，为世界最高、世界第四长跨海铁路大桥，也是全球首座主塔采用免涂装耐候钢的大型跨海工程 。
高速抗风行驶，同样做到硬币不倒
泉州湾大桥是福厦高铁关键控制性工程，大桥跨越泉州湾中部海域，为世界首座高速铁路跨海大桥 。
“跨海高铁大桥，设计最关键是抗风以及保持高速行驶，否则桥梁会因风产生严重的横向晃动和上下震幅(涡震)现象 。”曾甲华说 。
地理气象信息显示，泉州湾位于沿海高风速带，风速大，风况复杂，全年6级及以上风力天数达91天 。
为保证桥梁在大风中稳固，保持动车高速运行的连续性，铁四院技术团队在设计中采用了大量新结构和新技术，达到在不设风屏障等防风措施下，动车在8级大风下以时速350公里速度行驶不限速，11级暴风下不封闭交通 。
由于泉州湾航运繁忙，跨越主航道必须加大主跨 。“通航孔主桥设计采用主跨400米双塔钢—混组合梁斜拉桥，两侧深水区引桥总长约4.3公里、采用3—70米无支座整体式刚构桥，为国内外铁路斜拉桥首次 。”曾甲华说 。
为解决强风环境下长大跨海大桥通行高速铁路列车的技术难题，铁四院还对桥梁主塔造型进行了创新设计 。
“主梁采用流线箱形结构，并附加导流板、减振栏杆、拉索电涡流阻尼器等有效气动措施 。”曾甲华说，这些结构设计，使桥体绕开风向，减少了复杂风环境下的风致振动，避免了虎门大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥等国内桥梁曾经发生过的异常涡振现象 。
根据系列风洞试验和风—车—线—桥耦合振动等专题研究成果，福厦高铁泉州湾跨海大桥可抵抗12级强台风，涡激振动幅度控制在惊人的5毫米以内 。
“这个涡振数字，使高速列车即使在8级大风中通过跨海大桥桥面，也能达到与陆地引桥相同的行车条件，同样做到硬币不倒 。”曾甲华说 。
新结构、新技术的采用，使福厦高铁正线达到时速350公里运营目标，消除了以往沿海高铁跨海时降速的难题 。
以锈制锈，适应高盐高湿腐蚀环境
除了抗风，在海洋气候高盐高湿腐蚀环境下，如何保证高速铁路跨海大桥长效防腐耐久？这是设计面临的又一个难题 。
“为解决海洋环境桥梁锈蚀问题，以往的防护需要定期除绣涂漆 。”曾甲华说，针对海洋环境下桥梁重要结构的锈蚀问题，福厦高铁泉州湾跨海大桥索塔钢锚梁和支座创新采用新材料，在国内首次采用耐海洋大气腐蚀钢，免涂装(不涂油漆)、不设除湿系统，为全球首座采用免涂装耐候钢的大型跨海工程，适应了高盐高湿的海洋腐蚀大气环境 。
耐候钢，即耐大气腐蚀钢，由普碳钢添加少量铜、镍等耐腐蚀元素而成，在融入现代冶金新机制、新技术和新工艺后，不断发展创新，属世界超级钢技术前沿水平的系列钢种之一 。
为填补我国耐海洋大气腐蚀钢的钢种空白，铁四院设计团队联合鞍钢集团有限公司(以下简称鞍钢集团)立项攻关 。
“通过反复对钢材化学成分进行设计比选、力学及工艺验证试验、海洋环境现场挂片曝晒试验等，成功研制了镍系耐海洋大气腐蚀钢、配套高强螺栓及焊接材料，基于钢材自身生成致密稳定的钝化锈层，阻止氯离子渗透 。”曾甲华说，项目课题成果体现“以锈制锈”理念，达到海洋环境下桥梁全寿命期的长效防腐效果 。


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