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新技术助力 首条时速350公里跨海高铁过桥不减速

来源:科技日报    时间:2021-03-23    

  3月22日,科技日报记者从中国国家铁路集团有限公司获悉,新建福(州)至厦(门)高速铁路控制工程湄洲湾跨海大桥主塔成功封顶。至此,福厦高铁跨越3座海湾的大桥主体工程全部完成。

  新建福厦高铁是国内首条跨海高铁,设计时速350公里,正线全长277公里,先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾3个海湾,沿线设福州南、福清西、莆田、泉港、泉州南、厦门北、漳州7座车站。

  “跨海高铁大桥设计中,最关键的一环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振动(涡振)现象。”中国铁建铁四院福厦高铁湄洲湾跨海大桥设计负责人殷鹏程说。

  以泉州湾跨海大桥为例,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。

  保障动车跨越海湾不减速,这几座大桥是如何做到的?

  为保证桥梁在大风中稳固,保持动车高速运行的连续性,福厦高铁工程在设计跨海大桥时,采用了大量新结构和新技术。

  技术团队对桥梁主塔造型进行了创新设计。“以泉州湾大桥为例,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。”中国铁建铁四院福厦高铁泉州湾大桥设计负责人曾甲华说,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。

  为解决海洋环境对桥梁的锈蚀问题,几座跨海大桥索塔钢锚梁和支座采用了新材料,在国内首次采用耐海洋大气腐蚀钢,以及免涂装(不涂油漆)、不设除湿系统,成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。

  如何解决长联高墩跨海大桥的抗震设计难题?“设计团队研制、采用了纵向黏滞阻尼器、可剪断的耐候双曲面球型钢支座、金属阻尼器的综合减隔震体系及技术;采用无支座整体刚构桥,实现长联高墩桥梁的柔性高墩、梁部体系协同受力,解决了地震高烈度区长联高墩大跨桥梁的抗震设计难题。”曾甲华说。

  经风洞测试,几座跨海大桥均达到了在不设风屏障等防风措施下,动车可在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。

  湄洲湾跨海大桥位于福建莆田市和泉州市境内,全长14.7公里。“主桥设计为预应力混凝土连续刚构矮塔斜拉桥,主跨180米。”殷鹏程说,跨越湄洲湾规划3000吨级航道,设南北两座双柱式主塔,桥面以上塔高30米,共有28根斜拉索,是国内首座跨海高铁矮塔斜拉桥。

  “湄洲湾跨海大桥海上引桥全部采用40米简支梁预制架设施工,极大缩短了海上施工工期。”殷鹏程说,在高铁建设中实现跨度从32米到40米简支梁的规模化工程应用,标志着高铁建造技术的重大提升和突破。

  福厦高铁是我国“八纵八横”高速铁路中沿海通道的重要组成部分,预计2022年通车。届时,福州至厦门列车运行时间将从现在的2小时缩短至1小时以内。

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