為保證橋梁在大風中穩(wěn)固，保持動車高速運行的連續(xù)性，鐵四院技術團隊設計福廈高鐵跨海大橋時，采用了大量新結構和新技術。

技術團隊對橋梁主塔造型進行了創(chuàng)新設計。“以安海灣大橋為例，主梁采用流線箱形結構并附加導流板、減震欄桿、拉索電渦流阻尼器等氣動措施，減小了復雜風環(huán)境下的風致振動，避免了異常渦振的發(fā)生。”鐵四院福廈高鐵橋梁設計負責人楊恒說。

這些設計，讓列車可以在不設風屏障等防風措施的情況下，在8級大風中以時速350公里通過跨海大橋，在11級暴風下也不會封閉交通。

主跨300米跨海橋，首創(chuàng)無砟軌道現(xiàn)澆

在主跨超300米的安海灣跨海大橋上鋪設無砟軌道，國內(nèi)外沒有先例。

無砟軌道主要為鋼筋混凝土結構，相比有砟軌道列車運行時速更高。目前國內(nèi)無砟軌道主要分兩種。一是在工廠預制好軌道板運送至現(xiàn)場施工，即預制板式無砟軌道;二是在現(xiàn)場組裝好軌排再進行道床板澆筑施工，即現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道。

“此前我國建設的大跨度的跨江橋梁，采用過預制板式無砟軌道。而在大跨度跨海橋梁上，采用現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道并通行高鐵，這對軌道結構變形協(xié)調能力、線形控制等要求極高，提出了全新的高難度技術挑戰(zhàn)。”鐵四院線站院軌道工程實驗室技術研發(fā)部部長朱彬說。

由于福廈高鐵全線采用現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道，為統(tǒng)一施工工藝、降低成本，針對大跨跨海橋梁采用現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道結構，需要進行創(chuàng)新研究。

“要承載動車以時速350公里通過大跨度橋梁，無砟軌道需要承受列車活載、溫度荷載及橋梁變形等多因素耦合作用。”鐵四院軌道設計負責人葛海娟說。

由于復雜的受力和變形協(xié)調要求，需要設計出相適應的無砟軌道結構。

設計人員表示，相比陸地或跨江河橋梁，如何解決大跨度跨海大橋因風力、腐蝕等復雜環(huán)境條件產(chǎn)生的軌道與橋梁變形協(xié)調問題，是無砟軌道設計的難點。

要解決這個關鍵技術，就需要改變此前在陸地或一般跨度橋上采用的無砟軌道結構。通過無數(shù)次方案研究，理論分析，計算機模擬及模型實驗驗證，設計人員找到了一種方案，即在鋼筋混凝土底座與鋼筋混凝土道床之間，設置隔離緩沖墊層，替代傳統(tǒng)設計采用土工布(一種纖維只物)的方案。課題組同時研究形成了大跨度橋上無砟軌道線型控制技術和軌道平順性驗收標準。

“設置隔離緩沖墊層，不僅起到鋼筋混凝土底座與鋼筋混凝土道床之間的隔離作用，還實現(xiàn)了變形協(xié)調功能，也便于運營期道床損壞時整治維修。”朱彬說。

“創(chuàng)新研發(fā)的現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道，解決了大跨橋上鋪設無砟軌道的難題，首次實現(xiàn)了在時速350公里高鐵，跨度300米級的大跨度跨海橋上鋪設現(xiàn)澆雙塊式無砟軌道。”鐵四院副總工程師李秋義說。

“福廈高鐵跨海過江，正線全長277.42公里，設計時速350公里，上跨多條高等級公路和既有鐵路，正線新建橋梁170座，長度共計181公里，占比65.3%。”鐵四院橋梁院福廈高鐵主管工程師王德志說，全線復雜橋梁“一橋一策”，設計人員畫了四萬張圖紙，涵蓋了多項先進技藝和工法。(科技日報記者 矯陽)