8月6日,鐵四院設(shè)計的新建福(州)廈(門)高鐵泉州灣跨海大橋成功合龍,標志著福廈高鐵全線的關(guān)鍵控制性節(jié)點打通,中國高鐵即將邁入跨海時代。
泉州灣大橋是世界橋梁領(lǐng)域的里程碑工程,全長20.29公里,其中9公里跨越泉州灣中部海域,為世界首座行車速度超過300公里/時的跨海大跨斜拉橋,建成后將成為世界第四長跨海大橋。
一橋飛架后渚港,泉州灣跨海大橋?qū)⒃佻F(xiàn)“宋元中國的世界海洋商貿(mào)中心”的歷史輝煌。
面對風(fēng)大、水深、浪大、潮差大、高鹽分、高濕度等海洋環(huán)境條件以及海峽西岸地震高烈度區(qū)的工程挑戰(zhàn),鐵四院和施工單位以及相關(guān)研究院一起,依托多項省部級重大課題,開展技術(shù)攻關(guān),攻克了強風(fēng)環(huán)境下長大跨海大橋通行高鐵列車、高鹽高濕腐蝕環(huán)境下高鐵跨海大橋長效防腐耐久、地震高烈度區(qū)長聯(lián)高墩跨海大橋的抗震、海上長聯(lián)大跨橋梁適應(yīng)無砟軌道鋪設(shè)等技術(shù)難題,實現(xiàn)了鐵路鋼-混結(jié)合梁斜拉橋、無支座整體式剛構(gòu)橋、耐海洋大氣腐蝕鋼結(jié)構(gòu)等三大技術(shù)體系的重大創(chuàng)新和突破。
新結(jié)構(gòu),確保高鐵90秒通過大橋
為了掃清列車在泉州灣跨海大橋通航孔主橋上的“限速點”,鐵四院設(shè)計團隊在國內(nèi)外鐵路斜拉橋上首次采用全聯(lián)長鋼-混結(jié)合梁,主梁采用流線箱形結(jié)構(gòu)并附加導(dǎo)流板、減振欄桿、拉索電渦流阻尼器等有效氣動措施,減小了復(fù)雜風(fēng)環(huán)境下的風(fēng)致振動,避免異常渦振發(fā)生。
根據(jù)西南交通大學(xué)風(fēng)洞試驗及風(fēng)-車-線-橋耦合振動分析等研究成果,泉州灣跨海大橋可抵抗12級強臺風(fēng),渦激振動幅度在5毫米以內(nèi),可實現(xiàn)高速列車在海上按350公里時速飛馳下,硬幣穩(wěn)立不倒。
此外,泉州灣跨海大橋引橋采用雙塊式無砟軌道,通航孔主橋在國內(nèi)外斜拉橋上首次采用了聚氨酯固化道床結(jié)構(gòu)“固定”道砟,當(dāng)高速列車在海灣強風(fēng)環(huán)境下高速通過大橋時,可以有效避免有砟軌道碎石道砟飛濺危及列車安全。
有砟跑出無砟的“驚艷”,確保高鐵90秒即可通過大橋。
新材料,填補我國耐海洋大氣腐蝕鋼的鋼種空白
為適應(yīng)高鹽高濕的海洋腐蝕大氣環(huán)境,鐵四院聯(lián)合鞍鋼集團鋼鐵研究院等單位研發(fā)了耐海洋大氣腐蝕鎳系橋梁鋼。
鎳系橋梁鋼的表面在高腐蝕的海洋大氣環(huán)境下會自動形成美觀且致密的銹層,通過“以銹制銹”,可實現(xiàn)長效防腐,同時具備了降低全壽命周期成本、縮短制造工期、其褐色外觀與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)等優(yōu)勢,填補我國耐候橋梁鋼的空白。
泉州灣跨海大橋打破了免涂裝耐候鋼只能應(yīng)用在普通大氣環(huán)境和濱海環(huán)境(離海岸線1公里以上)的世界技術(shù)格局,推動了世界耐候鋼橋的發(fā)展,實現(xiàn)了“免涂裝?綠色耐久?銹色之美”的綠色全壽命設(shè)計,盡顯自然生態(tài)銹色之美。
針對跨海大橋高濕高鹽強紫外線的強腐蝕海洋大氣環(huán)境,鐵四院聯(lián)合北京航空材料研究院等單位,創(chuàng)新采用了鋼梁超長耐久防腐涂裝體系,可實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)在海洋腐蝕大氣環(huán)境下30年及以上的超長壽命耐久目標,為目前國內(nèi)外設(shè)計防腐壽命最長的防腐涂裝體系,將實現(xiàn)我國鋼梁防腐涂裝體系30年超長防腐壽命的技術(shù)突破。
新技術(shù),解決抗8級強震設(shè)計難題
泉州灣跨海大橋位于臺灣海峽西岸地震高烈度區(qū)。設(shè)計團隊研制采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(shù),解決了地震高烈度區(qū)長聯(lián)高墩大跨橋梁的抗震設(shè)計難題。
深水區(qū)引橋采用21聯(lián)3-70米剛構(gòu)橋,在國內(nèi)鐵路上首次采用無支座整體式橋梁,縮短了海上施工作業(yè)時間,實現(xiàn)海上長聯(lián)引橋不設(shè)支座、減少了后期維養(yǎng),適應(yīng)了無砟軌道鋪設(shè)的技術(shù)條件和地震高烈度區(qū)長聯(lián)高墩跨海大橋的抗震要求。
新景觀,再現(xiàn)海上絲綢之路歷史輝煌
為實現(xiàn)橋梁形態(tài)與海灣環(huán)境的協(xié)調(diào),將大橋打造成泉州灣地標性橋梁,鐵四院聯(lián)合美術(shù)院校開展了景觀專題設(shè)計。橋塔融入海洋元素,采用了貝殼形曲線橋塔,兼顧結(jié)構(gòu)合理和建筑美學(xué),再現(xiàn)“宋元中國的世界海洋商貿(mào)中心”的歷史輝煌。
福廈高鐵泉州灣大橋旁,是2015年通車的泉州環(huán)城高速公路跨海大橋。兩橋最近距離28.7米。屆時泉州灣海面上將形成兩橋競秀并駕齊驅(qū)的海上美景。
福廈高鐵正線全長277公里,設(shè)計時速350公里,為我國第一條真正意義上的跨海高鐵,建成通車后,福州至廈門將從現(xiàn)在的2小時縮短至1小時以內(nèi),海峽西岸城市群將形成一小時交通圈。
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