“基础设施狂人”新！一座桥赢得三个世界中最好的

福厦高速铁路泉州湾大桥是国内外第一座高速铁路跨海大桥，全长20.3公里，主跨400米，设计行车时速350公里，世界最高；这是世界上第一个使用无涂层耐候钢的大型跨海工程。

9月15日，世界桥梁领域又一里程碑工程——福厦高铁泉州湾大桥主塔正式封顶。

“福厦高铁泉州湾大桥长20.3公里，长400米。它的设计和建造面临许多技术挑战。大桥主塔封顶标志着中国桥梁建设开启了世界高速铁路跨海时代。”中国铁路建设第四勘察设计院集团有限公司(以下简称铁路第四院)福厦高速铁路泉州湾跨海大桥设计总监曾家华表示。

福厦高速铁路泉州湾跨海大桥是国内外第一座高速铁路跨海斜拉桥；设计行车时速超过300公里，是世界上最高、第四长的跨海铁路桥，也是第一个主塔采用未上漆耐候钢制成的大型跨海工程。

高速抗风行驶，同样做到硬币不倒

泉州湾大桥是福厦高速铁路的重点控制工程，横跨泉州湾中部海域，是世界上第一座高速铁路跨海大桥。

“跨海高铁大桥设计的关键是抗风和保持高速行驶。否则，桥梁会因风而产生严重的横向晃动和上下振幅(涡激)。”曾家华说。

地理和气象资料显示，泉州湾位于沿海高风速区，风速高，风况复杂，全年6级以上风日数达91天。

为了保证桥梁在强风中的稳定性，保持动车高速运行的连续性，四院技术组在设计中采用了大量的新结构和新技术，使动车在没有任何防风措施的情况下，如挡风板，在8级大风下不限速，在11级暴雨下不关闭交通，可以以350 km/h的速度行驶。

由于泉州湾航运繁忙，需要增加横跨主航道的主跨。“通航孔主桥设计为主跨400米的双塔钢-混凝土组合梁斜拉桥。两侧深水区引桥全长约4.3公里，采用3-70米无支撑整体刚构桥，这在国内外铁路斜拉桥中尚属首次。”曾家华说。

为了解决高速铁路列车在强风环境下通过长大跨海大桥的技术难题，四院还对桥梁主塔进行了创新设计。

“主梁采用流线型箱型结构，并增加了导流板、阻尼栏杆、缆索涡流阻尼器等有效的气动措施。”曾家华表示，这些结构设计使桥梁绕过了风向，降低了复杂风环境下的风致振动，避免了虎门大桥、武汉鹦鹉岛长江大桥等国内桥梁出现的异常涡振现象。

根据一系列风洞试验、风-车-线-桥耦合振动等专项研究成果，福厦高速铁路泉州湾跨海大桥可抵御12次强台风，涡激振动幅度控制在惊人的5mm以内。

“这个涡流振动数，使高速列车即使在8级风中通过跨海大桥的桥面，也能达到与陆地引桥相同的行驶条件，硬币不会掉落。”曾家华说。

随着新结构、新技术的采用，福厦高速铁路主线已达到350 km/h的运营目标，消除了沿海时的减速问题

耐候钢，即耐大气腐蚀钢，由普通碳钢加少量铜、镍等耐腐蚀元素制成。融入现代冶金新机制、新技术、新工艺后，不断发展创新，属于世界超级钢技术前沿水平的钢种系列之一。

为了填补我国船用耐大气腐蚀钢的钢缺口，第四钢铁研究所设计组加入鞍钢集团有限公司(以下简称鞍钢集团)攻关。

“通过对钢材化学成分的反复设计对比、力学和工艺验证试验，以及海洋环境下的现场挂膜暴露试验，成功研制出镍基海洋耐大气腐蚀钢材、配套高强度螺栓和焊接材料，并基于钢材本身生成致密稳定的钝化锈层，防止氯离子渗透。”曾家华表示，该项目的成果体现了“以锈制锈”的理念，在海洋环境中桥梁的整个生命周期内实现了长效防腐效果。

据鞍钢集团和四铁所技术人员介绍，福厦高铁泉州湾跨海大桥工程，打破了无涂层耐候钢只能用于普通大气环境和沿海环境(距离海岸线1公里以上)的世界技术格局，推动了世界耐候钢桥梁的发展，实现了“无涂层、绿色耐用、锈色美观”的绿色生命周期设计。

耐候钢成本高，只能用于最重要的承重结构构件。大面积钢梁如何达到耐久性和耐腐蚀性？

为了给桥梁寻找超长耐久的防腐涂层，铁四院和北京航空材料研究所开发并应用了钢梁超长耐久防腐涂层体系。“该体系采用石墨烯纳米材料对鳞片型醇溶性无机富锌底漆和超耐候氟碳面漆进行改性，耐盐雾性和人工加速老化性能是现有技术的两倍以上，可实现钢结构在海洋腐蚀大气中超长寿命耐久性30年以上的目标。”曾家华表示，这次高于目前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。

　以锈制锈，适应高盐高湿腐蚀环境

福厦高速铁路泉州湾大桥采用钢-混凝土组合梁设计，在国内外铁路斜拉桥中首次采用。所有构件均在工厂制造，深水区引桥采用标准化无支撑整体预应力混凝土刚构桥。通过设计和采用上述桥梁结构形式和系统选型，实现了高速铁路桥梁毫米级施工精度要求曾家华说。

福厦高铁设计位于福建沿海和台湾海峡西岸，北起福州，经莆田、泉州、厦门，南至漳州。主线长277公里，设计时速350公里。它是中国第一个真正意义上的海洋高速铁路项目，也是国内外运行速度最高的沿海/跨海铁路。

“泉州湾高速铁路跨海大桥位于台湾海峡西岸。是高烈度地震区，有发生8级强震的可能。”曾家华说。

如何解决长联高墩跨海大桥的抗震设计问题？“设计团队开发并采用了综合隔震系统和技术，包括纵向粘滞阻尼器、抗剪双曲面球形钢支座和金属阻尼器；采用无支撑整体刚构桥，协调了长联高墩桥梁的柔性高墩和梁系，解决了高地震烈度下长联高墩大跨桥梁的抗震设计问题。”曾家华说。

除了结构设计技术和材料的不断创新外，福厦高速铁路泉州湾大桥也全面贯彻了现代理念

专家认为，福厦高速铁路泉州湾跨海大桥将推动我国大跨度高速铁路和跨海大桥的技术发展，成为我国高速铁路2.0版的代表性工程之一，也将是世界桥梁领域的里程碑工程。