4月6日上午,随着最后一节钢箱梁成功吊装到位,福(州)厦(门)高铁安海湾特大桥正式合龙,至此,全线三座跨海大桥全部顺利贯通。由在鄂央企铁四院设计的福厦高铁,是我国“八纵八横”高速铁路中沿海通道的重要组成部分,三座跨海大桥的全部合龙标志着福厦高铁控制性工程全部顺利完成,我国首条跨海高铁正款款走来。
高铁列车跨海不减速
福厦高铁不但是国内首条跨海高铁,也是世界上行车速度最高的跨海铁路。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,建设了三座跨海大桥。
为保证桥梁在大风中稳固,保持列车高速运行的连续性,铁四院的桥梁工程师们在设计跨海大桥时,采用了大量新结构和新技术。和公路跨海大桥相比,高铁跨海桥也有着更为极致的设计要求。
安海湾特大桥是世界首座无砟轨道跨海斜拉桥,主桥首次采用增设橡胶隔离缓冲垫层的双块式无砟轨道。整座特大桥没有一颗碎石,平顺性好,稳定性好,避免了高速行驶的列车将碎石卷起而损伤列车的情况。它建成通车后,将实现跨海不减速,高铁通过安海湾主桥只需要6.7秒。通过毫米级的主塔施工精度,列车行驶平稳,硬币立在车厢内可以不倒。
泉州湾跨海大桥引桥采用双块式无砟轨道,通航孔主桥虽为有砟轨道,但采用了“黏合”道砟技术,这样也能够使碎石不会飞溅,也可保证列车不减速通过。
一系列新技术实现抗震抗腐抗风
三座跨海大桥面临着极其特殊的自然条件和气候环境,为保证桥梁的寿命和健康服役,针对高湿高盐强紫外线的强腐蚀海洋大气环境,铁四院联合北京航空材料研究院研发并应用了钢梁超长耐久防腐涂装体系,耐盐雾性和耐速老化性为现有技术的2倍以上,可实现钢结构在海洋腐蚀大气环境下30年及以上的超长寿命耐久目标,为目前国内外设计防腐寿命最长的防腐涂装体系。
此外,安海湾特大桥位于台湾海峡西岸地震高烈度区,从概率上具备发生8级强震的可能性。铁四院设计团队研制采用了纵向粘滞阻尼器、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。
针对海上强风,泉州湾跨海大桥首次在铁路斜拉桥上采用了全联长钢-混结合梁,减小了复杂风环境下的风致振动,避免了异常涡振发生。根据西南交通大学的实验研究成果,泉州湾跨海大桥可抵抗12级强台风,涡激振动幅度在5毫米以内,可实现列车行驶不受影响。
新建各式桥梁84座,又一座桥梁博物馆
结构迥异、外形多样、技术各具千秋的桥梁,是福厦高铁最大的特色。全线桥梁林立,斜拉桥、系杆拱、大跨连续刚构、T构、无支座整体刚构、连续梁等桥梁造型各异的桥梁一共84座,其中跨海大桥共三座,桥梁长度合计181公里,占比65.3%。因此,福厦高铁被称作又是一座“桥梁博物馆”。
福厦高铁是我国目前已建在建高铁中,桥梁结构最多样、最复杂的高铁,从开始谋划到施工至今,铁四院桥梁设计研究院的工程师们“十年磨一剑”,在福厦高铁上开展了海上大跨度简支梁建造技术、独塔混凝土斜拉桥裸塔转体技术、耐海洋大气环境腐蚀技术以及BIM技术、桥梁健康监测等专项研究。
铁四院副总工程师严爱国介绍,福厦高铁开展了海上大跨度简支梁建造技术等多项专题研究,应用了多种新型桥梁结构,造就了我国跨海高铁桥的新速度。福厦高铁在跨海大桥技术上的突破,不仅仅是将350公里时速高铁技术从陆地搬到了海上,也不仅仅是铁路桥从江到海的跨越,更代表我国铁路桥质的飞跃,对于未来发展有着重要的推动作用。
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