世界首座高鐵跨海大橋主塔封頂 2020橋梁鋼結構行業(yè)前景分析報告

• 2020年9月16日 HuangJiang來源：互聯網 267 9
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世界首座高鐵跨海大橋主塔封頂，基建狂魔上線。9月15日，世界橋梁領域又一里程碑式工程——福(州)至廈(門)高速鐵路泉州灣跨海大橋主塔正式封頂。據中國鐵建第四勘察設計院集團有限公司(簡稱“鐵四院”)福廈高鐵指揮長李平卓介紹，福廈高鐵泉州灣跨海大橋全長20.34

世界首座高鐵跨海大橋主塔封頂，基建狂魔上線。9月15日，世界橋梁領域又一里程碑式工程——福(州)至廈(門)高速鐵路泉州灣跨海大橋主塔正式封頂。據中國鐵建第四勘察設計院集團有限公司(簡稱“鐵四院”)福廈高鐵指揮長李平卓介紹，福廈高鐵泉州灣跨海大橋全長20.3公里、主跨400米，是國內外首座高鐵跨海大橋;設計行車時速達350公里，為世界最高;世界第四長跨海鐵路大橋;全球首座采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程。

根據中研普華研究報告《2020-2025年橋梁用鋼市場發(fā)展現狀調查及供需格局預測報告》分析：

2020橋梁鋼結構新技術應用

泉州灣位于沿海高風速帶，風速大，風況復雜，全年6級及以上風力天數達91天。鐵四院技術團隊在大橋設計中采用大量新結構和新技術。

“大橋設計面臨多項技術挑戰(zhàn)?！辫F四院福廈高鐵泉州灣跨海大橋設計負責人曾甲華說，跨海高鐵大橋，設計最關鍵是抗風以及保持高速行駛，否則橋梁會因風產生嚴重的橫向晃動和上下震幅(渦振)現象。

“設計主梁采用流線箱形結構;通航孔主橋采用主跨400米雙塔鋼-混組合梁斜拉橋，兩側深水區(qū)引橋總長約4.3公里、采用3-70米無支座整體式剛構橋，為國內外鐵路橋梁首次采用?！敝袊F建鐵四院橋梁院總工程師嚴愛國說。

這些結構設計，使風場漩渦流暢繞開橋體，減少了復雜風環(huán)境下的風致振動，避免了虎門大橋等國內橋梁今年發(fā)生的異常渦振現象。根據系列風洞試驗等驗證，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。

新結構、新技術的采用，使福廈高鐵達到全線時速350公里運營目標，過跨海大橋不再減速，達到在不設風屏障等防風措施下，動車在8級大風下以時速350公里速度行駛不限速、11級暴風下不封閉交通的目標。

除了抗風，在海洋氣候高鹽高濕腐蝕環(huán)境下，如何保證高速鐵路跨海大橋長效防腐耐久?這是設計面臨的又一個難題。

針對海洋環(huán)境下橋梁重要結構的銹蝕問題，鐵四院設計團隊聯合鞍鋼集團，在全國首次為大橋索塔鋼錨梁和支座選用耐海洋大氣腐蝕鋼;免涂裝(不涂油漆)、不設除濕系統(tǒng)，為全球首座采用免涂裝耐候鋼的大型跨海工程，適應了高鹽高濕的海洋腐蝕大氣環(huán)境。

“通過反復比選和驗證試驗，成功研制了鎳系耐海洋大氣腐蝕鋼、配套高強螺栓及焊接材料，基于鋼材自身生成致密穩(wěn)定的鈍化銹層，阻止氯離子滲透。”嚴愛國說，項目課題成果體現“以銹制銹”理念，達到海洋環(huán)境下橋梁全壽命期的長效防腐效果。

鞍鋼集團鋼鐵研究院結構鋼室主任楊穎教授級高工表示，福廈高鐵泉州灣跨海大橋項目，打破了免涂裝耐候鋼只能應用在普通大氣環(huán)境和濱海環(huán)境(離海岸線1公里以上)的世界技術格局，推動了世界耐候鋼橋的發(fā)展，實現“免涂裝、綠色耐久、銹色之美”的綠色全壽命設計。

泉州灣高鐵跨海大橋地處臺灣海峽西岸，屬地震高烈度區(qū)，從概率上具備發(fā)生8級強震的可能性。

如何解決長聯高墩跨海大橋的抗震設計難題?

“設計團隊研制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(xié)同受力，解決了地震高烈度區(qū)長聯高墩大跨橋梁的抗震設計難題?！痹兹A說。

福廈高鐵泉州灣大橋設計還充分融入海洋元素。橋塔采用了貝殼形曲線橋塔，寓意為“泉州作為福建省經濟第一強市、古代海上絲綢之路的起點及當時的東方第一大港”，將在21世紀海上絲綢之路的發(fā)展契機下，揚帆起航，重現海上貿易和世界大港的輝煌。

專家認為，福廈高鐵泉州灣跨海大橋將推動我國大跨度高速鐵路、跨海橋梁的技術發(fā)展，成為中國高速鐵路2.0版的代表性工程之一、世界橋梁領域的里程碑式工程。

2020年中國橋梁用鋼行業(yè)分析

橋梁鋼一般為優(yōu)質碳素鋼和優(yōu)質低合金鋼，通常制成鋼板和型鋼使用。常用的橋梁鋼有yb168、yb(t)10規(guī)定的16q、16mnq、16mncuq、15mnvq、15mnnq、12mnvq、12mnq、15mnvnq等。

國內橋梁用鋼的發(fā)展與鐵路鋼橋的建造密切聯系，經歷了“低碳鋼→低合金鋼→高強度鋼”的發(fā)展過程。到目前為止，國內橋梁用結構鋼經歷了6個發(fā)展階段，第一代橋梁鋼只有A3q和16q兩個鋼號，屈服強度≥240MPa，抗拉強度≥380MPa。為了建造南京長江大橋，1962年研制成功了低合金鋼16Mnq鋼，屈服強度≥345MPa，抗拉強度≥520MPa，最大板厚為32mm，這是國內第二代橋梁鋼，即目前被廣泛采用的Q345q鋼。為了修建九江長江大橋研究開發(fā)了15MnVNq鋼，屈服強度≥420MPa，抗拉強度≥540MPa，這是國內第三代橋梁鋼。

20世紀末，為了修建蕪湖長江大橋，在16Mnq鋼基礎上降碳加鈮微合金化，研究開發(fā)了14MnNbq鋼，屈服強度≥370MPa，抗拉強度≥530MPa，這是國內第四代橋梁鋼，即目前被廣泛采用的Q370q鋼。為了建造重慶朝天門長江大橋和京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋，針對部分受力大的構件開發(fā)了Q420q鋼板，這是國內第五代橋梁鋼。目前，為了滿足滬通長江大橋的設計需要，研發(fā)的更高強度的Q500q鋼板，這將是國內第六代橋梁鋼。截至2019年，我國橋梁用鋼產量達到1336.4萬噸，市場規(guī)模達574.7億元，同比增長4.3%。

圖表：2017-2019年中國橋梁用鋼市場規(guī)模(單位：億元)

資料來源：中研普華

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