图为正在进行主塔封顶作业的泉州湾高铁跨海大桥 。 受访者供图
福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里， 主跨400米， 是国内外首座高铁跨海大桥；设计行车时速达350公里， 为世界最高；是全球首座采用免涂装耐候钢大型跨海工程 。
9月15日， 世界桥梁领域又一里程碑式工程——福（州）至厦（门）高速铁路泉州湾大桥主塔正式封顶 。
“福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里， 主跨400米， 设计建设面临多项技术挑战 。 大桥主塔封顶， 标志着我国桥梁建设开启了世界高速铁路跨海时代 。 ”中国铁建第四勘察设计院集团有限公司（以下简称铁四院）福厦高铁泉州湾跨海大桥设计负责人曾甲华说 。
福厦高铁泉州湾跨海大桥是国内外首座高速铁路跨海斜拉桥；设计行车时速超过300公里， 为世界最高、世界第四长跨海铁路大桥， 也是全球首座主塔采用免涂装耐候钢的大型跨海工程 。
高速抗风行驶， 同样做到硬币不倒
泉州湾大桥是福厦高铁关键控制性工程， 大桥跨越泉州湾中部海域， 为世界首座高速铁路跨海大桥 。
“跨海高铁大桥， 设计最关键是抗风以及保持高速行驶， 否则桥梁会因风产生严重的横向晃动和上下震幅（涡震）现象 。 ”曾甲华说 。
地理气象信息显示， 泉州湾位于沿海高风速带， 风速大， 风况复杂， 全年6级及以上风力天数达91天 。
为保证桥梁在大风中稳固， 保持动车高速运行的连续性， 铁四院技术团队在设计中采用了大量新结构和新技术， 达到在不设风屏障等防风措施下， 动车在8级大风下以时速350公里速度行驶不限速， 11级暴风下不封闭交通 。
由于泉州湾航运繁忙， 跨越主航道必须加大主跨 。 “通航孔主桥设计采用主跨400米双塔钢—混组合梁斜拉桥， 两侧深水区引桥总长约4.3公里、采用3—70米无支座整体式刚构桥， 为国内外铁路斜拉桥首次 。 ”曾甲华说 。
为解决强风环境下长大跨海大桥通行高速铁路列车的技术难题， 铁四院还对桥梁主塔造型进行了创新设计 。
“主梁采用流线箱形结构， 并附加导流板、减振栏杆、拉索电涡流阻尼器等有效气动措施 。 ”曾甲华说， 这些结构设计， 使桥体绕开风向， 减少了复杂风环境下的风致振动， 避免了虎门大桥、武汉鹦鹉洲长江大桥等国内桥梁曾经发生过的异常涡振现象 。
根据系列风洞试验和风—车—线—桥耦合振动等专题研究成果， 福厦高铁泉州湾跨海大桥可抵抗12级强台风， 涡激振动幅度控制在惊人的5毫米以内 。
“这个涡振数字， 使高速列车即使在8级大风中通过跨海大桥桥面， 也能达到与陆地引桥相同的行车条件， 同样做到硬币不倒 。 ”曾甲华说 。
新结构、新技术的采用， 使福厦高铁正线达到时速350公里运营目标， 消除了以往沿海高铁跨海时降速的难题 。
以锈制锈， 适应高盐高湿腐蚀环境
除了抗风， 在海洋气候高盐高湿腐蚀环境下， 如何保证高速铁路跨海大桥长效防腐耐久？这是设计面临的又一个难题 。
“为解决海洋环境桥梁锈蚀问题， 以往的防护需要定期除绣涂漆 。 ”曾甲华说， 针对海洋环境下桥梁重要结构的锈蚀问题， 福厦高铁泉州湾跨海大桥索塔钢锚梁和支座创新采用新材料， 在国内首次采用耐海洋大气腐蚀钢， 免涂装（不涂油漆）、不设除湿系统， 为全球首座采用免涂装耐候钢的大型跨海工程， 适应了高盐高湿的海洋腐蚀大气环境 。
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