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

　　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?！敝泄ǖ谒目辈焐杓圃杭庞邢薰荆ㄒ韵录虺铺脑海└Ｏ酶咛萃蹇绾４笄派杓聘涸鹑嗽谆?。

　　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?！痹谆?。

　　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?！巴ê娇字髑派杓撇捎弥骺?00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?！痹谆?。

　　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?！痹谆?。

　　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?！痹谆?，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。

　　鞍钢集团和铁四院技术人员表示，福厦高铁泉州湾跨海大桥项目，打破了免涂装耐候钢只能应用在普通大气环境和滨海环境（离海岸线1公里以上）的世界技术格局，推动了世界耐候钢桥的发展，实现“免涂装、绿色耐久、锈色之美”的绿色全寿命设计。

　　耐候钢成本高，仅能用在最重要的承力结构部件上，大面积的钢梁如何实现耐久防腐？

　　为给大桥寻找超长耐久防腐涂料，铁四院联合北京航空材料研究院，研发并应用了钢梁超长耐久防腐涂装体系?！案锰逑挡捎檬┠擅撞牧细男粤燮痛既芪藁恍康灼岷统秃蚍济嫫?，耐盐雾性和耐人工加速老化性为现有技术的2倍以上，可实现钢结构在海洋腐蚀大气环境下30年以上的超长寿命耐久目标?！痹谆?，这个时间高于目前跨海桥最长25年的设计防腐寿命，将实现我国钢梁防腐涂装体系30年超长防腐寿命的技术突破。

　　长联大跨，毫米级精度建造抗强震

　　福厦高铁泉州湾大桥设计全联长采用钢—混结合梁，为国内外铁路斜拉桥中首次采用。构件全部实现工厂化制造，深水区引桥采用标准化的无支座整体预应力混凝土刚构桥。“通过设计采用上述桥梁结构形式和体系的选择，实现了高速铁路桥梁毫米级建造精度要求?！痹谆?。

　　福厦高铁设计位于福建沿海地区和台湾海峡西岸，北起福州市，途径莆田、泉州、厦门，南至漳州，正线全长277公里，设计时速度350公里，是我国第一条真正意义上的海洋环境下服役的高速铁路工程、国内外行车速度最高的沿海/跨海铁路。

　　“泉州湾高铁跨海大桥地处台湾海峡西岸，属地震高烈度区，从概率上具备发生8级强震的可能性?！痹谆?。

　　如何解决长联高墩跨海大桥的抗震设计难题？“设计团队研制采用了纵向粘滞阻尼器、可剪断的耐候双曲面球型钢支座、金属阻尼器的综合减隔震体系及技术；采用无支座整体刚构桥，实现长联高墩桥梁的柔性高墩、梁部体系协同受力，解决了地震高烈度区长联高墩大跨桥梁的抗震设计难题?！痹谆?。

　　除结构设计技术材料不断创新，福厦高铁泉州湾大桥在设计上也充分践行了“精品工程、智能工程和环境友好型工程”现代理念，即一个好的建筑设计必须融入当地自然环境。

　　“项目联合美术院?？沽司肮圩ㄌ馍杓疲浞秩谌牒Ｑ笤?。桥塔采用了贝壳形曲线桥塔，兼顾结构合理和建筑美学?！痹谆馐退?，这个造型设计寓意为“泉州作为福建经济第一强市、古代海上丝绸之路的起点及当时的东方第一大港”，海洋孕育了泉州这座沿海城市，赋予了她无尽的生机活力和发展动力，将在21世纪海上丝绸之路的发展契机下，扬帆起航，重现海上贸易和世界大港的辉煌。

　　专家认为，福厦高铁泉州湾跨海大桥将推动我国大跨度高速铁路、跨海桥梁的技术发展，成为中国高速铁路2.0版的代表性工程之一，也将是世界桥梁领域的里程碑式工程。（记者 矫 阳）

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责任编辑： 邱丽芳