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◎ 科技日報采訪人員矯陽
4月6日，福廈高鐵安海灣特大橋合龍。這是世界首座無砟軌道跨海大跨斜拉橋，全長9.5公里，主跨300米，預計2023年通車后，動車以時速350公里通過，只需98秒就可風馳電掣跨越大海。
這是繼泉州灣、湄洲灣兩座跨海大橋后，福廈高鐵又一座合龍的跨海大橋。

正在合龍的安海灣特大橋。鐵四院供圖
鋼混組合梁，有砟換無砟
福廈高鐵先后跨越湄洲灣、泉州灣、安海灣三個海灣。其中，位于泉州晉江的安海灣特大橋，不僅是福廈高鐵跨海橋梁的收尾之作，也是世界無砟軌道橋梁“大跨”跨海的“開山之作” 。
為什么要在跨海大橋設計無砟軌道？
“跨度300米及以上的大跨高鐵橋，多采用斜拉橋等柔性結構。受自然環(huán)境影響，橋面高程會隨氣溫升降而變化，影響軌道的平順度 ?！敝袊F建鐵四院（以下簡稱“鐵四院”）副總工程師嚴愛國告訴科技日報采訪人員，保持橋面平順，是滿足高鐵高速通過大橋的前提。
由于有砟軌道維修技術相對成熟，此前，我國設計的滿足時速350公里要求的高鐵橋，其橋梁軌道均為有砟。
不過，有砟軌道最大的問題，是列車高速通過時，道砟（用來鋪公路或鐵路路基的粗沙礫或碎石）容易被火車吸起，也容易擊打列車底盤，并由此產(chǎn)生一系列問題。因此，我國鐵路部門曾規(guī)定，高鐵通過有砟軌道，以時速250公里為界限。
【二氧化硫與硫化氫反應方程式寫沉淀符號嗎二氧化硫與硫化氫反應方程式】設計一條時速350公里高鐵，如果動車通過大橋就要降速，會大大造成高鐵的資源浪費。而我國高鐵線路，為了保證安全性、節(jié)約土地資源、降低成本、保護生態(tài)環(huán)境及防止地基沉降等原因，在設計時多采用高架橋。
采用無砟軌道則可避免道砟飛濺，其平順性、穩(wěn)定性好，但這種軌道對施工工藝要求高，對沉降控制要求苛刻。
如何在大跨度橋梁鋪設無砟軌道，成為一個難以攻克的技術問題。
2017年，國鐵集團設立“大跨度橋梁鋪設無砟軌道技術深化研究”項目，鐵四院牽頭主持了項目課題，并依托主跨300米的昌贛鐵路贛江特大橋，獲取了工程經(jīng)驗。
相比江河，海上的風浪使大跨斜拉橋的穩(wěn)定性面臨更高挑戰(zhàn) 。
“在大跨度跨海橋梁上，鋪設無砟軌道并通行高速列車，對橋梁結構剛度、徐變變形、動力性能等要求極高。”嚴愛國說，斜拉橋結構本身易變形，在大風頻繁的海上環(huán)境，如何保證跨度又兼顧剛度，是設計的關鍵。
經(jīng)過無數(shù)次模擬試驗，設計團隊找到了適應大海大跨環(huán)境的鋼混組合梁結構參數(shù)，破解了難題。
“鋼混組合梁由混凝土橋面板與槽形鋼梁組成。鋼梁自重輕、適應大跨度橋梁建設，混凝土橋面則提升了橋梁剛度，兩者結合滿足了列車高速通過的要求 ?！眹缾蹏f 。

圖源：泉州通客戶端
鋼加鎳耐腐，流線箱造型抗風
和普通橋梁相比，跨海大橋還面臨著另一項考驗，就是海風海水腐蝕，這是世界各國海洋工程建設面臨的共同問題。
在潮濕的空氣中，鋼鐵表面形成的水膜，會溶解大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體，使水膜中含有一定量的氫離子，形成含有電解質(zhì)溶液的薄膜，恰與鋼鐵中的鐵和少量的碳構成原電池。