8月6日，設計時速350公里的國內首座跨海高鐵泉州灣跨海大橋主橋成功合龍。福廈高鐵泉州灣大橋一經上線便奪下三項世界紀錄，即使在高速抗風環境下依然能做到硬幣不倒，同時采用特殊材料抵抗高鹽高腐蝕的海底環境，實現超長使用壽命，以毫米級建造精度要求達到了超強抗震，成為世界上橋梁工程的里程碑。

首座高鐵跨海大橋：泉州灣跨海大橋

福州至廈門高速鐵路（福廈高鐵）泉州灣跨海大橋位于福建省泉州市，全長20.29km ，跨海段長8.95kｍ，設計速度350kｍ/ｈ。它是我國首座高鐵跨海大橋，也是世界上設計時速最高的跨海大橋。泉州灣跨海大橋主橋區域海況復雜，環境惡劣，海洋腐蝕性極強，經年受到持續的臺風季風、潮汐、水流力及波浪力的影響，這些不利因素一方面給高鐵施工帶來了挑戰，另一方面也促進了我國跨海高鐵大橋建造技術的進步，為后續類似工程積累了寶貴的經驗。

由于復雜的外部環境，設計單位圍繞著各種可行的選址和路線進行了激烈的爭論。工程師們考慮到現有福廈高鐵泉州南站站址的因素，設計了三條主要高鐵跨海線路，通過對客流吸引能力、城市規劃及城市發展、通航海域、環境保護和環境影響、工程實施難度及工程投資等綜合分析，最終確定了現在的并行公路橋下游方案。采用該方案對城市規劃影響較小，有利于帶動泉州市整體發展，而且對泉州灣河口濕地自然保護區影響小，工程投資最省，工程可實施性好。

采用鋼-混組合梁結構加強抵抗海上臺風

泉州灣位于福建省東南沿海中部，屬強潮海區，潮流性質為正規半日潮，呈往復流特征，潮差大。全年6級及以上風力平均為91 d，橋位處設計基本風速34. 0 m/s，年平均臺風5.4次。所以要保證高鐵的“高速度”，必須進行嚴格的防風抗風設計和施工，否則跨海橋梁就會在風力的沖擊下產生嚴重的晃動和上下振幅。

在如此惡劣的環境下，為了保證橋梁的穩固性，鐵四院技術團隊開發和利用了諸多新結構和新技術，主橋采用( 70+130+400+130+70) m 雙塔雙索面鋼-混結合梁斜拉橋，半漂浮體系，橋長800 m，塔梁之間設置縱向阻尼器，橫向與索塔塔柱之間設置抗風支座，這樣的設計為國內外鐵路斜拉橋首次。

主橋橋式布置

為了增加風抗能力，設計單位還對橋梁主塔造型進行了創新設計?？绾４髽虻牟⑿泄凡捎玫氖侨介T形塔，設計靈感來自泉州歷史文化遺產和重要文化元素古牌坊。為了保證和并行公路擁有協調和契合的景觀和文化要素，實現橋梁結構和建筑美學的融合，設計了曲線Ｈ形塔。曲線Ｈ形塔選用了貝殼分瓣的圓弧造型，流線狀的造型使得其風阻變小許多，同時它的主梁采取流線箱形結構，結合導流板、減振護欄、拉索電渦流阻尼器等氣動設置，使得橋梁整體有效避免了不良風向，減少了復雜環境下發生風振的可能性。根據系列風洞試驗和風—車—線—橋耦合振動等專題研究成果，福廈高鐵泉州灣跨海大橋可抵抗12級強臺風，渦激振動幅度控制在驚人的5毫米以內。

曲線Ｈ形塔主橋造型設計

石墨烯重防腐涂裝實現30年超長防腐壽命

解決海洋對大橋的腐蝕問題，是設計跨海大橋遇到的一大挑戰。海洋環境會使得鋼鐵表面形成的水膜，水膜會溶解大氣中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氫等氣體，使水膜中含有一定量的氫離子，形成含有電解質溶液的薄膜，恰與鋼鐵中的鐵和少量的碳構成原電池。在加上海水中的大量鹽分，促使電子在溶液中快速移動，這種導電作用，加快了鋼鐵的腐蝕速度。

一般來說，鋼結構的主要防腐方法是選用耐用的重防腐涂層。根據我國鐵路和公路橋梁鋼結構防腐涂裝體系的現行標準，基于傳統涂層材料和涂裝體系，即使采用知名涂料公司的材料或通過增加涂膜厚度的方法，已建成的鋼結構橋梁，最好的設計防護壽命一般也不超過25年。

泉州灣跨海高鐵大橋設計標準為100年，什么材料能達到鋼結構高防腐要求？

通過多方調研，設計團隊把目光瞄向了石墨烯。由此，設計團隊借航空石墨烯技術研制出重防腐涂裝體系。

納米級石墨烯的片層結構層層疊加、交錯排列，用石墨烯改性防腐涂料，可在涂層中形成‘迷宮式’屏蔽結構，構成一道屏蔽阻隔。這種屏蔽結構能夠有效抑制腐蝕介質的浸潤、滲透和擴散，提高涂層的物理阻隔性。同時，還可延長腐蝕介質的滲透擴散路徑，從而提高涂層的抗滲透性和使用壽命。

薄層石墨烯

按照設計預期，“石墨烯重防腐涂裝體系”將為泉州灣跨海高鐵大橋建設帶來顯著效益，按照30年的設計涂裝壽命，100年內只需涂裝4次，可節約投資45%以上，近5000萬元。

這項技術整體實現了各類大氣環境下長效防腐和功能化、輕量化及環保性的統一，較傳統重防腐涂料防腐性能提高3倍以上，是我國自主知識產權的新一代重防腐涂料的發展方向，并有助于打破國外諸多涂料巨頭對我國80%重防腐涂料市場的壟斷。

精細化模塊設計促進穩定運行

大橋地處臺灣海峽西岸，屬地震高烈度區，從概率上具備發生8級強震的可能性。除了主要的抗風和抗腐蝕設計，泉州灣跨海大橋利用多種技術相結合共同提高了跨海大橋的抗震性和穩定性。例如采用了縱向粘滯阻尼器、可剪斷的耐候雙曲面球型鋼支座、金屬阻尼器的綜合減隔震體系及技術；采用無支座整體剛構橋，實現長聯高墩橋梁的柔性高墩、梁部體系協同受力，解決了地震高烈度區長聯高墩大跨橋梁的抗震設計難題。

鋼錨梁結構

為了促進跨海大橋的協調穩定，又采用無支座整體式連續剛構，結構受力及變形協調性好，無支座耐久性好; 施工中采用了相鄰邊墩臨時固結，全橋懸臂澆筑的施工方法，避免了海上高墩設置臨時支架，降低了施工安全風險?？缭礁咚俟凡捎弥骺?60 m 連續剛構拱組合結構，裸梁通行運梁車，解決了海上簡支梁運架施工的難題，確保了施工質量，提高了施工工效。

為減少現場高空預應力張拉和斜拉索錨固結構定位的施工難度，鋼錨梁結構采用鋼錨梁＋鋼牛腿組合結構，每套鋼錨梁錨固１對斜拉索。為適應曲線塔柱，各節段的鋼牛腿壁板設計為變角度的等寬平行四邊形，以分段取直方式簡化了曲線橋塔鋼錨梁結構的設計與制造，保證了細節處的平穩和固定。

結語：

泉州灣跨海大橋是福廈高鐵的重難點控制性工程，橋塔采用貝殼分瓣造型的曲線Ｈ 形塔，融入海洋元素，主橋采用箱形鋼－混結合梁，適應了海灣深水強風的建設環境，實現了與并行公路橋的景觀協調。

它的建成將為我國跨海高速鐵路以及400 m 大跨度高速鐵路橋梁建設提供寶貴經驗，同時福廈高鐵建成通車后，福州至廈門的鐵路運行時間將由現在的2小時縮短至1小時，形成以“廈門、漳州、泉州”為中心的半小時金三角交通圈，大大促進了東南沿海城市群的交流與合作，促進東南沿海地區的經濟發展。

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