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福厦高铁工程师王德志与他的队友:撑起三项世界之最的“基建狂魔”

   发布时间:2024-01-29 11:20     浏览:454    
核心提示:跨越海湾,横贯山川。福厦高铁,这条蜿蜒于中国东南沿海的铁路线,不仅是一条现代交通大动脉,更代表了中国铁路工程技术、建设创
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跨越海湾,横贯山川。

福厦高铁,这条蜿蜒于中国东南沿海的铁路线,不仅是一条现代交通大动脉,更代表了中国铁路工程技术、建设创新的新成就:福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里,主跨400米,是国内外首座高铁跨海大桥;设计行车时速达350公里,为世界最高;是全球首座采用免涂装耐候钢大型跨海工程。它全线有84座桥梁、33座隧道,跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾等,堪称一座“桥梁博物馆”。

背后支撑这项伟大工程的,是中铁第四勘察设计院福厦高铁项目团队那些默默无闻、技术精湛的工程师们,他们的坚守与智慧,使这条现代交通大动脉如明珠般璀璨。

“技术是桥梁的骨骼,创新是发展的灵魂。”中国铁建铁四院桥梁院福厦高铁主管工程师王德志常言。他的这种精神,也正是推动中国铁路建设向更高峰迈进的关键力量。

2023年9月28日9时15分,首趟福厦高铁从福州南站缓缓开出,途经莆田市、泉州市,驶过湄洲湾、泉州湾和安海湾3座跨海大桥后,行驶约1小时顺利抵达厦北站。

万众期待下,这条设计时速高达350公里的跨海高铁迎来了它的“处女航行”。

作为一项跨海高铁杰作,福厦高铁桥梁建设、技术堪称“世界之最”:福厦高铁泉州湾大桥全长20.3公里,主跨400米,是国内外首座高铁跨海大桥;设计行车时速达350公里,为世界最高;是全球首座采用免涂装耐候钢大型跨海工程。它不仅是一条现代交通大动脉,更代表了中国铁路工程技术创新的巅峰成就,全线有84座桥梁、33座隧道,跨越湄洲湾、泉州湾、安海湾等,堪称一座“桥梁博物馆”。

“设计过程异常艰难,海域水深、海洋环境腐蚀性强、不规则潮汐冲击、抵御台风等都是挑战。” 中铁第四勘察设计院福厦高铁桥梁主管总工程师王德志表示,正式建设之前,团队进行了持续6年的技术准备,以充分准备应对复杂的自然环境中可能发生的技术问题,确保高铁稳定运行。

累计10年的规划建设,福厦高铁建设者们坚持“一桥一策”,成功破解海洋环境腐蚀、季节性台风影响、高速铁路桥梁变形等一系列难题。

“开通那天虽然我未在现场,但通过直播全程关注了这一历史性时刻。直播中,一位来自台湾的游客分享了他的高铁体验,并对国家的经济发展和高铁建设成就给予极高评价,这让我深感骄傲。”王德志表示。

现如今,福厦高铁已成为我国最繁忙的铁路干线之一,平均每5分钟便有列车穿梭其上,见证着无数旅程的开始与结束。

我国首条跨海高铁

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桥梁院福厦团队。

福建依山向海,水网交错,山水阻隔……这样复杂的地貌特征,如何建设一条运营稳而又高效的高铁线路?

这是福厦高铁设计师们绕不开的难题。面对一个个难题,中铁第四勘察设计院福厦高铁项目团队开拓了多种技术路径和创新方法,包括海上大跨度简支梁建造技术、独塔混凝土斜拉桥裸塔转体技术、耐海洋大气环境腐蚀技术以及BIM(建筑信息模型)技术、桥梁健康监测等专项研究,这些技术的探索和应用,不仅解决了项目的实际问题,而且在技术创新方面取得了重大突破。

以泉州湾跨海大桥为例,泉州湾位于沿海高风速带,这里的风势强劲且变幻莫测,全年6级及以上风力天数达91天。

为解决风的问题,保证该桥梁在大风中稳固,又能保持动车高速运行的连续性,他们采用了大量新结构和新技术。首先是桥梁梁部进行了结构设计创新,这些结构设计使桥体绕开风向,减少了复杂风环境下的风致振动。其次是适应高盐高湿的海洋腐蚀大气环境,解决海洋环境对桥梁的锈蚀问题。“我们的目标是让这座桥能抵御百年腐蚀。”王德志表示。

主跨400米,南北两座主塔高160.254米,相当于50多层楼高,泉州湾跨海大桥作为长联高墩跨海大桥,位于台湾海峡西岸地震高烈度区,还得面对抗震难题。设计团队采用电涡流阻尼器、可剪断的耐候双曲面球型钢支座、金属阻尼器的综合减隔震体系及技术,以及无支座整体刚构桥,解决了这一难题。

王德志和他的团队还对大跨度桥梁进行了风洞实验,确保结构能够承受巨大风力。实验表明,福厦高铁几座跨海大桥均达到了在不设风屏障等防风措施下,动车可在8级大风下以时速350公里行驶不限速、11级暴风下不封闭交通。

另外,在跨海大桥上行车,受海上风力影响很大。通常来说,为了确保行车安全,通过这样的路段需要减速慢行,但福厦高铁却实现了“列车跨海不减速”。

经过反复模拟试验,中铁第四勘察设计院的设计团队找到了适应“跨海”条件的钢混结合梁结构参数,采用全联长钢混结合梁,主梁采用有效气动措施,满足了跨海大桥通行高铁列车的技术要求;桥面铺设拥CRTSⅠ型双块式无砟轨道,实现时速350公里高铁列车跨海过桥不减速。

经测试,通车之后,时速350公里的高铁列车驶过800米长的主桥用时不到7秒,跨过整个海域也只需98秒。

在泉州湾跨海大桥上,有砟轨道也跑出了无砟轨道的感觉。传统有砟轨道的最高运营时速多为250公里,泉州湾跨海大桥首次采用了聚氨酯固化道床结构“固定”道砟,使得高铁列车在强风环境下也可以350公里时速通过大桥。

福厦高铁的桥梁建设,也是对创新的挑战和实践。与追求大跨度的桥梁不同,福厦高铁更注重在中小跨度中实现技术和美学的完美融合。王德志解释:“我们不以跨度论英雄,而是适应周边环境和公共需求,以合理的桥式方案和桥梁结构创新实现其独有的特色。”

“福厦高铁在中国高铁史上可谓一笔亮丽的色彩,它不仅在跨海高铁建设上创下纪录,更在应对复杂自然环境和桥梁结构设计上展现出独一无二的特点。”王德志表示。

“海丝风帆与德化白瓷”的创新

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福厦高铁安海湾特大桥。

福厦高铁不仅是一座“桥梁博物馆”,还是文化传承之所,融入了深厚的闽南文化。

以泉州东站为例,站房采用“山海之门,扬帆港城”的现代建筑设计理念,将“红砖古厝、海丝风帆”理念充分体现,尽显“百舸争流千帆竞,海丝之路泉州门”的城市风貌。

安海湾大桥则遵从海洋文化,参考贝壳造型,设计出了宛如微张的扇贝的桥体,使大桥巧妙地融入到了周边的海洋环境,成为了当地一道独特的地域文化风景线。

乌龙江特大桥主桥桥塔设计也融入了地方元素,是由“东方艺术”的德化白瓷演化而来,线型流畅,寓意深远。这也是世界首座大跨度4线铁路高低塔混合梁斜拉桥。

除了注重地域文化,福厦高铁设计团队还充分考虑到了自然生态环境的保护。“我们对沿线自然环境进行了全面调查,力求在工程实现的同时实现生态保护最优化。”王德志表示。

福厦高铁所经之处沿线地理自然环境复杂,多山多水,沿线不仅分布着众多的自然保护区、风景名胜区、森林公园和饮用水源保护区,而且还涉及众多的居民住宅、学校和医院等密集区域。

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福厦高铁木兰溪大桥合拢。

这一区域以其山水交错的特点,为选线过程带来了不少挑战。项目团队在前期进行了全面而细致的调查工作,通过绕避森林公园、饮用水源保护区等措施,有效地保护了生态环境。

同时,由于沿线地区经济发展程度高,城乡居民区密集且交通复杂,在这种情况下,设计团队也更多采用了桥梁或隧道代替传统路基,有效减轻了对当地居民生活的干扰。

此外,福厦高铁新站房普遍装有屋面采光机,有效地将太阳光输送到地下空间照明,提升了自然光的利用率,大大减少了碳排放。以厦门北站为例,系统一次能源利用效率高达80%,全年节约用电约72万千瓦时,相当于减少排放565吨二氧化碳。

“我们团队共同的追求是打造最美高铁桥梁,无论是在山区、跨海还是平原,都力求减少对环境的影响,并为人们提供‘美的享受’。”王德志表示,这不仅是技术挑战,更是对自然环境的尊重。

如今,福厦高铁横跨蓝色海洋穿梭不停,连接着城市,更连接着无限可能。

对  话

王德志:追求卓越,让高铁技术为百姓服务

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中国铁建铁四院桥梁院福厦高铁主管工程师

中国房地产报:当时,福厦高铁跨海大桥在设计、建设过程中面临的最难挑战是什么?团队又是如何解决的?

王德志:在设计福厦高铁的过程中,我们面临的主要挑战之一是应对复杂多变的自然环境,如何保证桥梁结构、创新设计能够满足高铁的安全平稳的运营。为此,我们运用的大量轻型结构,这种结构以其轻量化、钢度大的特点,完美契合小体量、大刚度的技术需求,从而确保桥梁能够抵御强风,保障高铁的安全运行。

中国房地产报:面对极端难题和巨大压力,包括您在内,福厦高铁的设计团队当时是凭借着一种什么样的精神攻坚克难的?

王德志:是要做就要做好的决心。当时我们铁四院常常灯火通明,技术讨论、优化设计,加班至深夜是常态,都是大家主动为之,因为每个人想的都是不能辜负福厦高铁建设,建设一个美丽的福厦高铁,为福厦高铁作出自己的奉献。

中国房地产报:目前,中国高铁发展备受关注,在您看来未来还会有哪些技术突破?

王德志:中国高铁正不断向更高的速度稳步迈进。目前,我们正在研究更快速的技术,比如磁浮技术;以及追求更加人文化、舒适、环保的高铁列车。希望通过高科技术更好的服务百姓需求、经济发展。

中国房地产报:作为一名桥梁设计大家,未来还想做哪些新的尝试?

王德志:新的想法与尝试有很多,但我们始终坚持的原则是,不会为了追求创新而盲目牺牲原有的合理性,真正的创新应当在增强现有体系的基础上,为高铁发展增添新的活力和价值。

中国房地产报:您对于生活、人生一直坚守的理念是什么?对于未来还有什么新的思考和期待?

王德志:不论身处哪个职业领域,首先应致力于精通并完善自己的本职工作,这是职业发展的基石。若心怀更远大的志向,便应在所处行业内不断追求卓越,力求在专业领域内达到最高境界。

 

投诉邮箱:tougao@shanxishangren.com
 
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