◎ 科技日報記者 矯陽

　　9月15日，世界橋梁領域又一里程碑式工程——福（州）至廈（門）高速鐵路泉州灣跨海大橋主塔正式封頂。

　　據中國鐵建第四勘察設計院集團有限公司（簡稱“鐵四院”）福廈高鐵指揮長李平卓介紹，福廈高鐵泉州灣跨海大橋全長20.3公里、主跨400米，是國內外首座高鐵跨海大橋；設計行車時速達350公里，為世界最高；世界第四長跨海鐵路大橋；全球首座采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程。

　　以時速350公里速度行駛，大橋設計如何在臺風下保持穩固？如何解決渦振？大海洋環境下，腐蝕問題怎么處理？大地震來了，橋梁能經受住嗎？

　　“大橋設計面臨多項技術挑戰。”鐵四院福廈高鐵泉州灣跨海大橋設計負責人曾甲華說，跨海高鐵大橋，設計最關鍵是抗風以及保持高速行駛，否則橋梁會因風產生嚴重的橫向晃動和上下震幅（渦振）現象。

　　泉州灣位于沿海高風速帶，風速大，風況復雜，全年6級及以上風力天數達91天。鐵四院技術團隊在大橋設計中采用大量新結構和新技術。

　　“設計主梁采用流線箱形結構；通航孔主橋采用主跨400米雙塔鋼-混組合梁斜拉橋，兩側深水區引橋總長約4.3公里、采用3-70米無支座整體式剛構橋，為國內外鐵路橋梁首次采用。”中國鐵建鐵四院橋梁院總工程師嚴愛國說。

　　這些結構設計，使風場漩渦流暢繞開橋體，減少了復雜風環境下的風致振動，避免了虎門大橋等國內橋梁今年發生的異常渦振現象。根據系列風洞試驗等驗證，泉州灣跨海大橋可抵抗12級強臺風，渦激振動幅度控制在驚人的5毫米以內。

　　視頻@中國鐵建

　　新結構、新技術的采用，使福廈高鐵達到全線時速350公里運營目標，過跨海大橋不再減速，達到在不設風屏障等防風措施下，動車在8級大風下以時速350公里速度行駛不限速、11級暴風下不封閉交通的目標。

　　除了抗風，在海洋氣候高鹽高濕腐蝕環境下，如何保證高速鐵路跨海大橋長效防腐耐久？這是設計面臨的又一個難題。

　　針對海洋環境下橋梁重要結構的銹蝕問題，鐵四院設計團隊聯合鞍鋼集團，在全國首次為大橋索塔鋼錨梁和支座選用耐海洋大氣腐蝕鋼；免涂裝（不涂油漆）、不設除濕系統，為全球首座采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程，適應了高鹽高濕的海洋腐蝕大氣環境。

　　“通過反復比選和驗證試驗，成功研制了鎳系耐海洋大氣腐蝕鋼、配套高強螺栓及焊接材料，基于鋼材自身生成致密穩定的鈍化銹層，阻止氯離子滲透。”嚴愛國說，項目課題成果體現“以銹制銹”理念，達到海洋環境下橋梁全壽命期的長效防腐效果。

　　鞍鋼集團鋼鐵研究院結構鋼室主任楊穎教授級高工表示，福廈高鐵泉州灣跨海大橋項目，打破了免涂裝耐候鋼只能應用在普通大氣環境和濱海環境（離海岸線1公里以上）的世界技術格局，推動了世界耐候鋼橋的發展，實現“免涂裝、綠色耐久、銹色之美”的綠色全壽命設計。

　　泉州灣高鐵跨海大橋地處臺灣海峽西岸，屬地震高烈度區，從概率上具備發生8級強震的可能性。

　　如何解決長聯高墩跨海大橋的抗震設計難題？

　　“設計團隊研制采用了縱向粘滯阻尼器、可剪斷的耐候雙曲面球型鋼支座、金屬阻尼器的綜合減隔震體系及技術；采用無支座整體剛構橋，實現長聯高墩橋梁的柔性高墩、梁部體系協同受力，解決了地震高烈度區長聯高墩大跨橋梁的抗震設計難題。”曾甲華說。

　　福廈高鐵泉州灣大橋設計還充分融入海洋元素。橋塔采用了貝殼形曲線橋塔，寓意為“泉州作為福建省經濟第一強市、古代海上絲綢之路的起點及當時的東方第一大港”，將在21世紀海上絲綢之路的發展契機下，揚帆起航，重現海上貿易和世界大港的輝煌。

　　專家認為，福廈高鐵泉州灣跨海大橋將推動我國大跨度高速鐵路、跨海橋梁的技術發展，成為中國高速鐵路2.0版的代表性工程之一、世界橋梁領域的里程碑式工程。

　　來源：科技日報 文中圖片由作者提供

　　編輯：張爽

　　審核：王小龍

　　終審：冷文生