3月22日,科技日報記者從中國國家鐵路集團有限公司獲悉,新建福(州)至廈(門)高速鐵路控制工程湄洲灣跨海大橋主塔成功封頂。至此,福廈高鐵跨越3座海灣的大橋主體工程全部完成。
新建福廈高鐵是國內首條跨海高鐵,設計時速350公里,正線全長277公里,先后跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣3個海灣,沿線設福州南、福清西、莆田、泉港、泉州南、廈門北、漳州7座車站。
“跨海高鐵大橋設計中,最關鍵的一環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振動(渦振)現象。”中國鐵建鐵四院福廈高鐵湄洲灣跨海大橋設計負責人殷鵬程說。
以泉州灣跨海大橋為例,地理氣象信息顯示,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。
保障動車跨越海灣不減速,這幾座大橋是如何做到的?
為保證橋梁在大風中穩固,保持動車高速運行的連續性,福廈高鐵工程在設計跨海大橋時,采用了大量新結構和新技術。
技術團隊對橋梁主塔造型進行了創新設計。“以泉州灣大橋為例,主梁采用流線箱形結構,并附加導流板、減振欄桿、拉索電渦流阻尼器等有效氣動措施。”中國鐵建鐵四院福廈高鐵泉州灣大橋設計負責人曾甲華說,這些結構設計使橋體繞開風向,減少了復雜風環境下的風致振動。
為解決海洋環境對橋梁的銹蝕問題,幾座跨海大橋索塔鋼錨梁和支座采用了新材料,在國內首次采用耐海洋大氣腐蝕鋼,以及免涂裝(不涂油漆)、不設除濕系統,成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。
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、采用了縱向黏滯阻尼器、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。
經風洞測試,幾座跨海大橋均達到了在不設風屏障等防風措施下,動車可在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。
湄洲灣跨海大橋位于福建莆田市和泉州市境內,全長14.7公里。“主橋設計為預應力混凝土連續剛構矮塔斜拉橋,主跨180米。”殷鵬程說,跨越湄洲灣規劃3000噸級航道,設南北兩座雙柱式主塔,橋面以上塔高30米,共有28根斜拉索,是國內首座跨海高鐵矮塔斜拉橋。
“湄洲灣跨海大橋海上引橋全部采用40米簡支梁預制架設施工,極大縮短了海上施工工期。”殷鵬程說,在高鐵建設中實現跨度從32米到40米簡支梁的規模化工程應用,標志著高鐵建造技術的重大提升和突破。
福廈高鐵是我國“八縱八橫”高速鐵路中沿海通道的重要組成部分,預計2022年通車。屆時,福州至廈門列車運行時間將從現在的2小時縮短至1小時以內。(記者 矯 陽)