二氧化硫与硫化氢反应方程式(二氧化硫与硫化氢反应现象)

4月6日，福厦高铁安海湾大桥封闭。这是世界上第一座跨海大跨度无碴轨道斜拉桥，全长9.5公里，主跨300米。预计2023年通车后，动车时速350公里，闪电般过海只需98秒。

这是继泉州湾、湄洲湾之后，福厦高铁的又一座跨海大桥。

和龙安海湾大桥。铁道第四研究所供图

和龙安海湾大桥。铁道第四研究所供图

钢-混凝土组合梁，用于无碴轨道

钢-混凝土组合梁，用于无碴轨道

厦福高铁先后穿越湄洲湾、泉州湾、安湾三个海湾。其中，位于泉州晋江的安海湾大桥，既是福厦高铁跨海大桥的收尾工程，也是世界无砟轨道跨海大桥的开山之作。

跨海大桥为什么要设计无砟轨道？

跨海大桥为什么要设计无砟轨道？

“跨度300米以上的大跨度高速铁路桥梁，大多采用斜拉桥等柔性结构。受自然环境影响，桥面标高会随着气温的升降而变化，影响轨道的平顺度。”中国铁建四院(以下简称“铁四院”)副总工程师严告诉科技日报记者，保持桥面平整是高铁过桥的前提。

由于有砟轨道的维修技术已经比较成熟，此前，我国设计的符合350km/h要求的高速铁路桥梁的桥梁和轨道都是有砟的。

但有碴轨道最大的问题是，当列车高速通过时，道碴(用于铺设道路或铁路路基的粗砾石或碎石)很容易被列车吸起，也容易撞到列车底盘，产生一系列问题。因此，我国铁路部门曾规定，高铁通过有砟轨道的速度为每小时250公里。

设计一条时速350km/h的高速铁路，动车过桥的话会减速，会极大的浪费高速铁路的资源。但为了保证安全、节约土地资源、降低成本、保护生态环境和防止地基沉降，我国高铁线路设计中常采用高架桥。

无砟轨道可以避免道碴飞溅，平顺性和稳定性好。但这种轨道对施工技术要求高，沉降控制严格。

如何在大跨度桥梁上铺设无砟轨道成为一个技术难题。

如何在大跨度桥梁上铺设无砟轨道成为一个技术难题。

2017年，中国中铁股份有限公司设立了“大跨度桥梁铺设无砟轨道技术深化研究”项目，由铁道四院牵头，依托主跨300米的长赣铁路赣江大桥取得工程经验。

与河流相比，海上的风浪使得大跨度斜拉桥的稳定性面临更高的挑战。

与河流相比，海上的风浪使得大跨度斜拉桥的稳定性面临更高的挑战。

“在大跨度跨海大桥上，铺设无砟轨道和通过高速列车，对桥梁的结构刚度、徐变变形和动力性能要求极高。”严说，斜拉桥结构本身容易变形，在风频繁的海上环境下，如何保证跨度并兼顾刚度是设计的关键。

经过多次模拟试验，设计团队找到了适合大跨度海洋环境的钢-混凝土组合梁结构参数，解决了难题。

钢-混凝土组合梁由混凝土桥面板和槽形钢梁组成。钢梁重量轻，适合建造大跨度桥梁，而混凝土桥面提高了桥梁的刚度。两者结合满足了高速列车通过的要求。”颜对说道。

来源:泉州通客户端

来源:泉州通客户端

加镍钢耐腐蚀，流线型箱体抗风。

加镍钢耐腐蚀，流线型箱体抗风。

与普通桥梁相比，跨海大桥面临着另一种考验，那就是海风和海水腐蚀，这是世界各国海洋工程建设面临的共同问题。

在潮湿空气体中，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膜，正好与钢铁中的铁和少量碳形成原电池。

“而分散在海洋和空气中的大量盐分促进了溶液中电子的快速运动。这种导电性加速了钢铁的腐蚀速度。”铁道四院福厦高铁大桥设计负责人曾家华说。

高速铁路结构的防腐标准是百年防腐。钢结构的主要防腐方法是耐久性重防腐涂料。“在沿海地区高盐高湿的气候条件下，依靠传统的涂刷钢梁的防腐方式很难达到这个标准。”曾家华说，为保证桥梁的长寿命，福厦高铁安湾跨海大桥索塔钢锚梁和支座采用海洋大气耐腐蚀钢，填补了我国白钢种。

所谓耐海洋大气腐蚀钢，是世界超级钢技术最前沿的钢种系列之一。通过在钢材中添加微量的镍，使钢材本身形成致密稳定的钝化锈层，阻止海水中氯离子的渗透，实现“以锈治锈”的长效防腐效果。

由于跨海大桥位于沿海地带，风速较大，海上有风，海风会产生冲击，需要通过结构创新来保证铺装层刚度，否则桥梁会因风产生严重的横向晃动和涡振。

如何设计抗风结构，让大跨度跨海大桥避免异常的涡振，从而稳稳的站在海面上？

为了保证桥梁在强风中的稳定性，保持动车高速运行的连续性，铁道四院技术团队在福厦高铁跨海大桥设计中采用了大量的新结构和新技术。

技术团队对大桥主塔的造型进行了创新设计。“以安海湾大桥为例，主梁采用流线型箱形结构，附加导流板、阻尼栏杆、拉索涡流阻尼器等气动措施，降低了复杂风环境下的风致振动，避免了异常涡振的发生。”铁道四院福厦高铁大桥设计总监杨恒说。

这些设计允许列车在没有风障和其他防风措施的情况下，在8级强风中以每小时350公里的速度通过跨海大桥，在11级风暴中也不会封闭交通。

主跨为300米跨海大桥，首条无砟轨道现浇。

主跨为300米跨海大桥，首条无砟轨道现浇。

在主跨300多米的安海湾跨海大桥上铺设无砟轨道，国内外尚无先例。

在主跨300多米的安海湾跨海大桥上铺设无砟轨道，国内外尚无先例。

无砟轨道主要是钢筋混凝土结构，运行速度比有砟轨道列车快。目前我国无砟轨道有两种。先将工厂预制的轨道板运到现场施工，即预制板无砟轨道；第二种是在现场组装轨道排，然后浇注轨道床板，即现浇双块式无砟轨道。

“此前，我国修建的跨江大跨度桥梁采用预制板无砟轨道。大跨度跨海大桥上采用现浇双块式无砟轨道，并有高铁通过，对轨道结构的变形协调能力和线形控制要求极高，提出了新的高难度技术挑战。”铁路四站轨道工程实验室技术研发部主任朱彬说。

福厦高速铁路采用现浇双块式无砟轨道，为统一施工工艺，降低成本，大跨度跨海大桥采用现浇双块式无砟轨道结构，需要创新研究。

“以350公里的时速承载动车通过大跨度桥梁，无砟轨道需要承受列车活载、温度荷载、桥梁变形等多种因素的耦合作用。”铁道四院轨道设计负责人葛海娟说。

由于应力和变形协调的复杂要求，需要设计一种合适的无砟轨道结构。

据设计方介绍，与陆上或跨江桥梁相比，如何解决大跨度跨海大桥因风、腐蚀等复杂环境条件导致的轨道与桥梁变形协调问题，是无砟轨道设计的难点。

为解决这一关键技术，有必要改变以前在陆地或一般跨度桥梁上使用的无砟轨道结构。通过大量的方案研究、理论分析、计算机模拟和模型试验验证，设计者找到了一种方案，即在钢筋混凝土基层和钢筋混凝土路基之间设置隔离垫层，而不是传统的土工织物(一种纤维织物)设计方案。同时，课题组研究形成了大跨度桥上无砟轨道线形控制技术和轨道平顺性验收标准。

“设置隔离垫层，既起到了钢筋混凝土基层与钢筋混凝土路基之间的隔离作用，实现了变形协调功能，也便于运营期路基受损时的维修和修复。”朱彬说。

“创新研发现浇双块式无砟轨道，解决了大跨度桥梁上铺设无砟轨道的难题，首次在时速350公里、跨度300米的大跨度跨海大桥上铺设现浇双块式无砟轨道。”铁道第四研究院副总工程师李说。

“福厦高铁跨海越江。正线全长277.42公里，设计时速350公里。跨越多条高等级公路和既有铁路。主线新建桥梁170座，总长181km，占比65.3%。”铁道四院福厦高铁总工程师王德志说，设计人员绘制了4万张图纸，涵盖了许多先进技术和施工方法。

来源:科技日报

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