本文轉自【科技日報】；
科技日報記者 矯陽
9月15日，世界橋樑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；全球首座採用免塗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，腐蝕問題怎麼處理？大地震來了，橋樑能經受住嗎？
“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，否則橋樑會因風產生嚴重的橫向晃動和上下震幅（渦振）現象。
泉州灣位於沿海高風速帶，風速大，風況複雜，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採用大量新結構和新技術。
“設計主樑採用流線箱形結構；通航孔主橋採用主跨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、採用3-70米無支座整體式剛構橋，為國內外鐵路橋樑首次採用。”中國鐵建鐵四院橋樑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，減少了複雜風環境下的風致振動，避免了虎門大橋等國內橋樑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級強颱風，渦激振動幅度控制在驚人的5毫米以內。
新結構、新技術的採用，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，在海洋氣候高鹽高溼腐蝕環境下，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。
針對海洋環境下橋樑重要結構的鏽蝕問題，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；免塗裝（不塗油漆）、不設除溼系統，為全球首座採用免塗裝耐候鋼的大型跨海工程，適應了高鹽高溼的海洋腐蝕大氣環境。
“透過反覆比選和驗證試驗，成功研製了鎳系耐海洋大氣腐蝕鋼、配套高強螺栓及焊接材料，基於鋼材自身生成緻密穩定的鈍化鏽層，阻止氯離子滲透。”嚴愛國說，專案課題成果體現“以鏽制鏽”理念，達到海洋環境下橋樑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專案，打破了免塗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“免塗裝、綠色耐久、鏽色之美”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，從機率上具備發生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？
“設計團隊研製採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；採用無支座整體剛構橋，實現長聯高墩橋樑的柔性高墩、梁部體系協同受力，解決了地震高烈度區長聯高墩大跨橋樑的抗震設計難題。”曾甲華說。
福廈高鐵泉州灣大橋設計還充分融入海洋元素。橋塔採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、跨海橋樑的技術發展，成為中國高速鐵路2.0版的代表性工程之一、世界橋樑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
稽核：王小龍
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