泉州湾位于沿海高风速带,不仅风速大、风况复杂,甚至还面临着台风、地震等极端自然灾害,每一项都属于世界级难题
图/视觉中国
文|《财经》实习生 高佳宁 邓雨洁
编辑|施智梁
近期中国首条跨海高铁——福厦高铁全线铺轨贯通。这是中国首条真正意义上海洋服役环境的高速铁路工程,也是全球行车速度最快的沿海/跨海铁路。
福厦高铁线路正线全长277.4公里,设计时速350公里,北起福州市,途中设福州南、福清西、莆田、泉港、泉州东、泉州南、厦门北、漳州八座车站;北端衔接合福高铁、温福铁路,南端衔接厦深铁路、龙厦铁路。线路建成通车后,福州、厦门两地将实现“一小时生活圈”,厦门、泉州、漳州闽南“金三角”将形成半小时交通圈。
福州至厦门高速铁路线路走向示意图
(图源:铁四院严爱国团队)
目前,世界前三大跨海铁路大桥为日本濑户大桥(设计速度160公里/小时)、丹麦厄勒海峡大桥(设计速度140公里/小时)、福平铁路平潭海峡公铁大桥(2020年建成通车,设计速度200公里/小时),均为普速或快速铁路(按中国标准)。
其他国家的高铁建设还在陆上,中国已经将赛道搬到海上。
与普通桥梁相比,跨海大桥面临更多、更大的考验,既要抵挡住海上大风,又要耐海风海水腐蚀,一项比一项艰难,哪一项都是世界难题。福厦高铁在世界高铁和桥梁建设领域有如何不一般的成就?这条高铁究竟是如何建成的?如何克服技术难点?建成后,对中国区域经济发展有什么意义?以下是《财经》记者寻找到的答案。
稳和快怎么平衡福厦高铁是福建省首条贯穿东西且设计时速为350公里的高铁线。由于海上水文环境复杂,风险高,福厦铁路全线铺轨有三处难度极大的施工工点,分别为湄洲湾、泉州湾、安海湾三座跨海大桥。
福厦高铁由中铁第四勘察设计院集团有限公司(下称“铁四院”)研究设计。铁四院副总工程师严爱国是福厦高铁泉州湾大桥段主要设计工程师,他告诉《财经》记者,工程团队在这里首要面对的困难是强风环境:工程位于沿海高风速带,热带气旋(台风)是影响大桥的主要灾害性天气,这里风速大且风况复杂,全年6 级及以上风力的日数平均为91天,全年8级及以上风力的日数平均47.7天。
6级风是什么概念?大概是海面上大浪形成,白沫范围增大,渐起浪花;陆地上大树枝摇动,电线呼呼有声,举伞困难,属于强风范畴。即使这样,6级风速也仅为10.8-13.8m/s(米/秒),而跨海大桥桥位所处的基本风速为34.0m/s,是6级风的2.5倍-3倍,其强劲程度可见一斑。
新型流线形钢混组合梁结构
(图源:铁四院严爱国团队)
为了抵抗海上强风,严爱国及其团队在泉州湾、安海湾大跨度跨海斜拉桥中,首次采用了新型流线形钢混组合梁结构,这是国内外铁路斜拉桥首次全联长采用钢-混结合梁。其主梁采用流线箱形结构并附加一些有效气动措施,减少了复杂风环境下的风致振动(如最近多座桥梁出现的异常涡振现象),满足了跨海大桥通行高速铁路列车的技术要求。
根据西南交通大学风洞试验及风-车-线-桥耦合振动分析等研究成果,泉州湾跨海大桥可抵抗12级台风,11级暴风下不封闭交通,8级大风下高速列车不限速——也就是说,即使高速列车在海上按350公里时速飞驰,也可以保证超高的舒适性和平稳性,甚至可以满足硬币在全速行驶的高铁上不倒的硬指标。