桥梁|98秒跨越大海无砟轨道助高铁跨海不减速

98秒
福厦高铁安海湾大桥是世界首座无砟轨道跨海大跨斜拉桥，全长9.5公里，主跨300米，预计2023年通车后，动车以时速350公里，只需98秒就可风驰电掣跨越大海。
◎采访人员矫阳
近日，福厦高铁安海湾大桥合龙。这是世界首座无砟轨道跨海大跨斜拉桥，全长9.5公里、主跨300米，预计2023年通车后，动车以时速350公里，只需98秒就可风驰电掣跨越大海。
这是继泉州湾、湄洲湾两座跨海大桥后，福厦高铁又一座合龙的跨海大桥。
钢混组合梁，有砟换无砟
福厦高铁先后跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾三个海湾。其中，位于泉州晋江的安海湾大桥，不仅是福厦高铁跨海桥梁的“封箱之作” ，也是世界无砟轨道桥梁“大跨”跨海的“开山之作” 。
为什么要在跨海大桥设计无砟轨道？
【桥梁|98秒跨越大海无砟轨道助高铁跨海不减速】“跨度300米及以上的大跨高铁桥，多采用斜拉桥等柔性结构。受自然环境影响，桥面高程会随气温升降而变化，影响轨道的平顺度。 ”中国铁建铁四院（以下简称铁四院）副总工程师严爱国告诉科技日报采访人员，保持桥面平顺，是满足高铁高速通过大桥的前提。
由于有砟轨道维修技术相对成熟，此前，我国设计的满足时速350公里要求的高铁桥，其桥梁轨道均为有砟。
不过，有砟轨道最大的问题，是列车高速通过时，道砟（用来铺公路或铁路路基的粗沙砾或碎石）容易被火车吸起，也容易击打列车底盘，并由此产生一系列问题。因此，我国铁路部门曾规定，高铁通过有砟轨道，以时速250公里为限。这意味着动车行驶在设计时速350公里的高铁上，通过大桥时就要降速。而我国高铁线路，因安全性、节约土地资源、降低成本、保护生态环境及防止中长在沉降等原因，在设计时多采用高架桥。
采用无砟轨道则可避免道砟飞溅，其平顺性、稳定性好，但这种轨道对施工工艺要求高，对沉降控制要求苛刻。
如何在大跨度桥梁铺设无砟轨道，成为一个难以攻克的技术问题。
2017年，国铁集团设立“大跨度桥梁铺设无砟轨道技术深化研究”项目，铁四院牵头主持了项目课题，并依托主跨300米的昌赣铁路赣江特大桥，获取了工程经验。
相比江河，海上的风浪使大跨斜拉桥的稳定性面临更高挑战。
“在大跨度跨海桥梁上，铺设无砟轨道并通行高速列车，对桥梁结构刚度、徐变变形、动力性能等要求极高。 ”严爱国说，斜拉桥结构本身易变形，在大风频繁的海上环境，如何保证跨度又兼顾刚度，是设计的关键。
经过无数次模拟试验，设计团队找到了适应大海大跨环境的钢混组合梁结构参数，破解了难题。
“钢混组合梁由混凝土桥面板与槽形钢梁组成。钢梁自重轻、适应大跨度桥梁建设，混凝土桥面则提升了桥梁刚度，两者结合满足了列车高速通过的要求。 ”严爱国说。
钢加镍耐腐，流线箱造型抗风
和普通桥梁相比，跨海大桥还面临着另一项考验，就是海风海水腐蚀，这是世界各国海洋工程建设面临的共同问题。
在潮湿的空气中，钢铁表面形成的水膜，会溶解大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体，使水膜中含有一定量的氢离子，形成含有电解质溶液的薄膜，恰与钢铁中的铁和少量的碳构成原电池。
“而海气中弥散的大量盐，又促使电子在溶液中快速移动，这种导电作用，加快了钢铁的腐蚀速度。 ”铁四院福厦高铁桥梁设计负责人曾甲华说。

桥梁|98秒跨越大海 无砟轨道助高铁跨海不减速

桥梁|98秒跨越大海无砟轨道助高铁跨海不减速