圖為正在進行主塔封頂作業的泉州灣高鐵跨海大橋 。 受訪者供圖
福廈高鐵泉州灣大橋全長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；是全球首座采用免涂裝耐候鋼大型跨海工程 。
9月15日， 世界橋梁領域又一里程碑式工程——福（州）至廈（門）高速鐵路泉州灣大橋主塔正式封頂 。
“福廈高鐵泉州灣大橋全長20.3公里， 主跨400米， 設計建設面臨多項技術挑戰 。 大橋主塔封頂， 標志著我國橋梁建設開啟了世界高速鐵路跨海時代 。 ”中國鐵建第四勘察設計院集團有限公司（以下簡稱鐵四院）福廈高鐵泉州灣跨海大橋設計負責人曾甲華說 。
福廈高鐵泉州灣跨海大橋是國內外首座高速鐵路跨海斜拉橋；設計行車時速超過300公里， 為世界最高、世界第四長跨海鐵路大橋， 也是全球首座主塔采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程 。
高速抗風行駛， 同樣做到硬幣不倒
泉州灣大橋是福廈高鐵關鍵控制性工程， 大橋跨越泉州灣中部海域， 為世界首座高速鐵路跨海大橋 。
“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（渦震）現象 。 ”曾甲華說 。
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 。
為保證橋梁在大風中穩固， 保持動車高速運行的連續性， 鐵四院技術團隊在設計中采用了大量新結構和新技術， 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 。
由于泉州灣航運繁忙， 跨越主航道必須加大主跨 。 “通航孔主橋設計采用主跨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， 為國內外鐵路斜拉橋首次 。 ”曾甲華說 。
為解決強風環境下長大跨海大橋通行高速鐵路列車的技術難題， 鐵四院還對橋梁主塔造型進行了創新設計 。
“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 。 ”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， 避免了虎門大橋、武漢鸚鵡洲長江大橋等國內橋梁曾經發生過的異常渦振現象 。
根據系列風洞試驗和風—車—線—橋耦合振動等專題研究成果， 福廈高鐵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 。
“這個渦振數字， 使高速列車即使在8級大風中通過跨海大橋橋面， 也能達到與陸地引橋相同的行車條件， 同樣做到硬幣不倒 。 ”曾甲華說 。
新結構、新技術的采用， 使福廈高鐵正線達到時速350公里運營目標， 消除了以往沿海高鐵跨海時降速的難題 。
以銹制銹， 適應高鹽高濕腐蝕環境
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 。
“為解決海洋環境橋梁銹蝕問題， 以往的防護需要定期除繡涂漆 。 ”曾甲華說， 針對海洋環境下橋梁重要結構的銹蝕問題， 福廈高鐵泉州灣跨海大橋索塔鋼錨梁和支座創新采用新材料， 在國內首次采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 。
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