此間中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司(簡(jiǎn)稱“鐵四院”)6日發(fā)布消息稱，該院設(shè)計(jì)福(州)廈(門(mén))高鐵安海灣大橋當(dāng)天實(shí)現(xiàn)合龍，至此中國(guó)首條跨海高鐵——福廈高鐵先后成功跨越湄洲灣、泉州灣和安海灣三個(gè)海灣，并以一系列技術(shù)創(chuàng)新成就了諸多“世界之最”。
福廈高鐵堪稱橋梁博物館
福廈高鐵正線全長(zhǎng)278公里，是中國(guó)“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)中沿海通道的組成部分，設(shè)計(jì)時(shí)速350公里，成為中國(guó)第一條真正意義上海洋服役環(huán)境的高鐵線路，鐵四院擔(dān)負(fù)線路設(shè)計(jì)。該高鐵線路先后跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣三個(gè)海灣，也成為世界上行車(chē)速度最高的跨海鐵路。
“福廈高鐵除了跨海過(guò)江，還上跨多條高等級(jí)公路和既有鐵路，其正線新建橋梁達(dá)84座，長(zhǎng)度共計(jì)181公里，約占全線長(zhǎng)度的65.3%，堪稱一座橋梁博物館。”鐵四院橋梁院福廈高鐵橋梁主管工程師王德志介紹，福廈高鐵沿線面臨臺(tái)風(fēng)多發(fā)、海灣深水、軟基深厚等復(fù)雜條件，大跨結(jié)構(gòu)多、體系創(chuàng)新多的橋梁是這條高鐵最大的特色，是中國(guó)目前已建在建高鐵中橋梁結(jié)構(gòu)最多樣復(fù)雜的高鐵。這項(xiàng)超級(jí)工程的背后，是一系列先進(jìn)技術(shù)的支撐，開(kāi)展了海上大跨度簡(jiǎn)支梁建造技術(shù)、獨(dú)塔混凝土斜拉橋裸塔轉(zhuǎn)體技術(shù)、耐海洋大氣環(huán)境腐蝕技術(shù)以及BIM技術(shù)、橋梁健康監(jiān)測(cè)等專項(xiàng)研究。
圖為，福廈高鐵安海灣大橋 鐵四院供圖
安海灣大橋破解世界性難題
當(dāng)天成功合龍的福廈高鐵安海灣大橋位于泉州晉江，全長(zhǎng)9.5公里，主跨300米，不僅是福廈高鐵跨海橋梁的“封箱之作”， 也是世界無(wú)砟軌道橋梁“大跨”跨海的“開(kāi)山之作”。
“在大跨度橋梁上通行高速列車(chē)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)剛度、徐變變形、動(dòng)力性能等要求極高。”鐵四院副總工程師嚴(yán)愛(ài)國(guó)介紹，大跨度高鐵橋一般采用斜拉橋，但結(jié)構(gòu)變形較大，既如何保證跨度又兼顧剛度則是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，他們大膽提出混凝土橋面板與槽形鋼梁組成的鋼混組合梁，從而破解了這項(xiàng)世界性難題。
不僅如此，嚴(yán)愛(ài)國(guó)和團(tuán)隊(duì)還為安海灣跨海大橋做了諸多結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。例如，因跨海大橋位于沿海高風(fēng)速帶，海風(fēng)會(huì)產(chǎn)生沖擊必須通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新保證路面剛度，否則橋梁會(huì)因風(fēng)產(chǎn)生嚴(yán)重的橫向晃動(dòng)和渦振現(xiàn)象。為此，大橋主梁采用流線箱形結(jié)構(gòu)并附加導(dǎo)流板、減震欄桿、拉索電渦流阻尼器等氣動(dòng)措施，減小了復(fù)雜風(fēng)環(huán)境下的風(fēng)致振動(dòng)，避免了異常渦振的發(fā)生。這些設(shè)計(jì)讓列車(chē)可以在不設(shè)風(fēng)屏障等防風(fēng)措施的情況下，在8級(jí)大風(fēng)中以時(shí)速350公里通過(guò)跨海大橋，在11級(jí)暴風(fēng)下也不會(huì)封閉交通。
與普通橋梁相比，跨海大橋還面臨著另一項(xiàng)考驗(yàn)，就是海風(fēng)海水腐蝕。“在沿海地區(qū)高鹽高濕的氣候條件下，依靠在鋼梁表面刷漆的傳統(tǒng)防腐方式，很難達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)。”鐵四院福廈高鐵橋梁設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人曾甲華介紹，為了保證大橋的壽命長(zhǎng)久，福廈高鐵安海灣跨海大橋的索塔鋼錨梁和支座采用了耐海洋大氣腐蝕鋼，填補(bǔ)了中國(guó)鋼種空白。此外，鐵四院還運(yùn)用最新研發(fā)的超長(zhǎng)耐久防腐涂裝材料，讓橋梁的涂裝防護(hù)壽命達(dá)30年以上。
泉州灣跨海大橋開(kāi)創(chuàng)無(wú)砟軌道先例
泉州灣大橋于2021年7月合龍，全長(zhǎng)20.3公里，主跨400米。它不僅是國(guó)內(nèi)首座跨海高速鐵路橋，也是世界上首座行車(chē)時(shí)速超過(guò)300公里的大跨度跨海斜拉鐵路橋。
該橋緊挨著一座已建成通車(chē)的公路橋，兩橋最近距離28.7米，帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。“新橋要盡量和老橋?qū)撞贾茫顾魍〞?、減少風(fēng)干擾、也更美觀，因此很多常規(guī)設(shè)計(jì)需要突破。”嚴(yán)愛(ài)國(guó)說(shuō)，比如，創(chuàng)新性地在國(guó)內(nèi)鐵路橋上首次采用無(wú)支座整體式橋梁，既適應(yīng)外觀要求，也能滿足速度及抗震等要求；為了保持和公路橋主跨一致，鐵路橋主橋選擇了400米的大跨結(jié)構(gòu)……
看似每一步微小的調(diào)整，都凝聚著設(shè)計(jì)人員的心血，需要反復(fù)求證，僅確定方案，前后就經(jīng)歷了3年。“創(chuàng)新背后是大量的計(jì)算和論證。”嚴(yán)愛(ài)國(guó)說(shuō)，這個(gè)過(guò)程漫長(zhǎng)且充滿挑戰(zhàn)，但也充滿成就感。
泉州灣跨海大橋在軌道上也進(jìn)行了創(chuàng)新。相較于陸地，在該橋如此大跨度的跨海大橋上鋪設(shè)無(wú)砟軌道，國(guó)外沒(méi)有先例。泉州灣跨海大橋引橋采用雙塊式無(wú)砟軌道，而通航孔主橋在國(guó)內(nèi)外斜拉橋上首次采用了聚氨酯固化道床結(jié)構(gòu)“固定”道砟，讓有砟軌道跑出無(wú)砟軌道的效果。正是這些措施，讓福廈高鐵泉州灣跨海大橋?qū)崿F(xiàn)了高鐵90秒過(guò)橋的“風(fēng)馳電掣”。
此外，泉州灣跨海大橋率先使用了免涂裝耐候鋼，它打破了此前只能應(yīng)用在普通大氣環(huán)境和濱海環(huán)境(離海岸線1公里以上)的世界技術(shù)格局，推動(dòng)了世界耐候鋼橋向海洋延伸，實(shí)現(xiàn)“免涂裝·綠色耐久·銹色之美”的綠色全壽命設(shè)計(jì)。
湄洲灣跨海大橋打造獨(dú)特景觀
湄洲灣，北接泉州港、肖厝港，南連廈門(mén)港，是海上絲綢之路的重要一環(huán)。福廈高鐵湄洲灣跨海大橋長(zhǎng)14.7公里，海域施工長(zhǎng)10.8公里，是國(guó)內(nèi)首座跨海高鐵矮塔斜拉橋。
出于對(duì)媽祖文化的保護(hù)，減少對(duì)湄洲灣自然環(huán)境的擾動(dòng)，在于2021年11月13日合龍的湄洲灣跨海大橋設(shè)計(jì)中，鐵四院的橋梁設(shè)計(jì)師們采用主跨180米預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)部分斜拉橋，跨越3000噸級(jí)主航道，索塔采用雙柱式橋塔，猶如落雁貼水疾行，營(yíng)造落霞與孤鶩齊飛，秋水共長(zhǎng)天一色的理想畫(huà)卷，打造了湄洲灣獨(dú)特的橋梁景觀。
為了縮短海上施工工期，海上引橋大規(guī)模采用40米預(yù)制架設(shè)簡(jiǎn)支箱梁，大幅減少了大橋建設(shè)對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響，成為高速鐵路建造技術(shù)的重大提升和突破。特別是在湄洲灣跨海大橋上，采用了中國(guó)鐵建研制使用的世界首臺(tái)千噸級(jí)高鐵架橋一體機(jī)“昆侖號(hào)”，僅用時(shí)218天，就順利完成了10公里橋梁的鋪架任務(wù)。
王德志表示，福廈高鐵從開(kāi)始謀劃到施工至今已是“十年磨一劍”。該高鐵在跨海大橋技術(shù)上的突破，不是簡(jiǎn)單地說(shuō)將350公里時(shí)速高鐵技術(shù)從陸地搬到了海上，也不是說(shuō)實(shí)現(xiàn)高速鐵路橋從江到海的跨越，而是代表中國(guó)高速鐵路橋梁建設(shè)實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，對(duì)于未來(lái)沿海經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。(劉新紅 張啟山)
來(lái)源：中國(guó)新聞網(wǎng)
