鐵路鋼架橋主要研究方法分析

盧文添

（中鐵十七局集團第六工程有限公司，福建 福州 350000）

1 橋梁的特性、地位與作用

橋梁工程領域中一個重要分支，它除了橋梁的一般共性外，還具有以下重要特性:

①器材的制式成套性。

②對橋及線路條件的良好適應性。

③拼裝架設的快速性。

④單元及整體結構的輕便性。

⑤便于普通車輛裝運的良好機動性。

⑥同類構件之間的可互換性。

⑦可隨時反復裝拆使用的臨時性。

從下述例子可以領略到一種性能優(yōu)越的橋梁在軍事和國民經(jīng)濟領域中所占有的重要地位和所產(chǎn)生的深遠歷史影響。世界著名的貝雷梁是英軍在二戰(zhàn)早期所研制、為當時盟軍所裝備的主要制式橋梁器材，無論在二戰(zhàn)期間也橋梁搶修或是戰(zhàn)后交通運輸?shù)幕謴停荚诟鲊玫搅藦V泛使用，后來幾乎遍布全世界。這種鋼橋共生產(chǎn)了55萬t，可連續(xù)架設橋梁的總長度在1000km以上，這似乎難以令人置信。而在我國，用貝雷梁修建的臨時性便橋至今仍幾乎到處可見。在世界橋梁史上，貝雷梁的顯赫功名到如今仍無任何一種橋梁能與之相提并論。

2 國內(nèi)、外橋梁的現(xiàn)狀與發(fā)展概況

目前，國外對于橋梁（舍軍用橋梁）除在設計理論、設計技術、結構構造、生產(chǎn)工藝和架設方法等方面在不斷進行研究外，還包括聚合物在內(nèi)的輕而堅固的新材料（如輕質(zhì)合金、橡膠類支座等）的研制；以及研究如何減小梁的自重與承載力的比值、減少結構類型和構件種類及數(shù)量、減少運輸車次和拼架作業(yè)人員。對于軍用橋梁還要研究如何降低敵人對構筑物和我方人員的注意力等。但從總體上講，當前國際上橋梁的發(fā)展趨勢是:在繼續(xù)突出橋梁器材的適應性、快速性和機動性的前提下，努力向系列化和多用途化方向發(fā)展。其系列化，可以從戰(zhàn)術和技術兩方面來區(qū)分。從戰(zhàn)術方面，橋梁系列通常包括沖擊橋（坦克橋）、固定式橋（拆裝式鋼拼）和浮橋（舟橋）；從技術方面，橋梁系列則包括大跨度橋梁、中跨度橋梁和小跨度橋梁。多用途化，主要是指對同一套橋梁器材，既可用于戰(zhàn)時搶修，又可用于平時搶險號既可用于鐵路，又可用于公路；既可用作固定式橋，又可用作浮橋；既可用作梁部結構，又可用作橋墩結構等。在這些方面做得比較突出的有德國、瑞士和英國。德國聯(lián)邦國防軍正在陸續(xù)研制一種90年代的橋梁渡河系統(tǒng)，而德國克虜伯公司和曼公司早就有研制“軍用橋梁族”的雄偉規(guī)劃。該公司繼D型梁、SE梁和SKB梁等橋梁器材之后，又于1977年開始了SS-80重型公路橋梁的研制。瑞士國防軍于1983年2月即開始了“90年代橋梁系統(tǒng)”的研制計劃，代號為“BS90”。英國原生產(chǎn)貝雷梁的兩大老牌公司（即Thos·Storey公司、Mabey o J0hns公司），以及后起的Fairey公司，更是馬不停蹄，先后研制了AP梁、All梁、MC梁和MGB梁等橋梁系統(tǒng)；并于1986年研制了一種具有三種不同高度節(jié)格(Panel)單元的新桁梁體系。這種不同高度節(jié)格的形式與貝雷梁節(jié)格相似，但它們可以相互拼接而成變高度椅架而達到整孔街梁重量最輕的目的。

國內(nèi)自60年代研制出“裝配式公路鋼橋”（實為貝雷梁仿造）和“六四式鐵路軍用梁”、“六七式鐵路舟橋”等橋梁搶修器材之后，對于中、小跨度橋梁器材的研制，基本上處于停頓狀態(tài)。盡管這期間工程兵部隊作了極大努力，依照英國MGB梁（中型椅梁橋）的式樣，于1988年研制成功了一種重型公路椅梁橋（以高強鋼14MnMoNbB代替了原鋁鑄鏡含金MVEE）。但由于走的是前者仿制貝雷梁的老路，就難于有重大突破。對于大跨度的橋梁搶修器材，則可以“八七型鐵路應急搶修鋼梁”的研制成功，來標志我國鐵路橋梁的搶修技術有了可喜進步。此外，自60年代的“六五式鐵路軍用橋墩”之后，又于80年代研制成功了“八三式鐵路輕型軍用橋墩”；目前正在進行鐵路高橋墩搶修器材的研制。由上述情況又可看出，我國鐵路橋梁搶修器材的研制存在的缺點是，梁、墩結構各自強立研制，梁、墩器材不能通用。如此，自然會造成諸多不便。這種不合理的做法應予以改變。

3 研制我國新型鐵路應急鋼橋的必要性及主攻方向

我國現(xiàn)有鐵路橋梁總計三萬多座，總長近2000延公里。僅就根據(jù)文獻記載之“中國鐵路特大橋染表（0896～1982）”統(tǒng)計，共有 172 座鐵路特大橋，總計5324孔，其中在16～40m跨度范圍內(nèi)的計4946孔，占總數(shù)的93%；而橋墩高度超過40m者不到5%，超過30m者不到12%。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計理論可以推斷，在全國三萬多座鐵路橋梁中.跨度16～40 m及墩高30m以下的橋梁數(shù)量當不小于90%。因而，它們遭受自然災害破壞的發(fā)生概率最大，商且災害的覆蓋面和絕對數(shù)量都最大。所以，研制和發(fā)展鐵路橋梁應急搶修器材的重點和主攻方向，應是中等跨度橋梁。這并不排除對大江大河應急渡河器材的研究，例如挺大浮橋及輪渡等。另一方面，正如此前所述，我國在60年代前后研制發(fā)展的一些適用于中等跨度鐵路橋梁搶修的制式器材，由于年代已久，使用的時間已長，性能已經(jīng)落后，且大量頻繁地當作工程施工器材使用，從總體上講，難以與我國地域廣闊、中等跨度橋梁建筑占絕大多數(shù)的分布格局及自然災害頻繁發(fā)生的實際情況相適應，也遠落后于當前國際發(fā)展水平。顯然，我國中等跨度鐵路橋梁應急搶修制式器材的升級換代工作已到了亟待解決的時候了。

4 我國新型鐵路鋼橋的主要研究內(nèi)容與方法

為了研究并提出適合我國實際情況的、具有國際先進水平的中等跨度橋果應急搶修器材方案和其適宜的戰(zhàn)術技術參數(shù)，作為下一步開展研制實際器材的基礎，應充分了解國外應急搶修鋼橋器材的最新發(fā)展動態(tài)，研究其既有產(chǎn)品的性能、技術特征及拼組架設方法與配套設備等，學習他們的先進技術和經(jīng)驗。同時要對我國橋梁器材的研制、既有產(chǎn)品情況及其使用情況的現(xiàn)狀作一充分調(diào)查分析研究，以明確存在的問題和應加以繼承與發(fā)揚的優(yōu)點。應該對國內(nèi)現(xiàn)有器材如拆裝式椅梁、公路裝配式鋼橋、六四式軍用梁等，以及國外的MU梁、AP梁、新M2梁、D型梁、ZM-16粱以及貝雷 梁等各方面的情況盡可能全面深入地吃透。特別值得一提的是，應對貝雷梁這一世界杰作進行特別的研究，建議最好成立專門的研討小組。其次，還要注意對ZM-16梁的研究，因為這一德國鐵路應急搶修鋼梁有著先進的速度指標，架設1孔42m梁僅需7h。在上述基礎上，對于我國要致力發(fā)展的新產(chǎn)品，才能有把握地開展下述幾方面的研究:①新的結構體系的研究。②新的連接構造的研究。③新的拼架方法的研究。④新的配套設備的研究。

5 新型鐵路鋼橋的總體構思

對于我國新型鐵路鋼橋的研制，總的思路是:適應跨度為16～40m的中等跨度，可拼組的橋墩高度為40m以下，擬不采用空間組合式構架單元，以利于結構變換和大幅度提高裝載系數(shù)及節(jié)省運輸車次。構件種類要盡可能地少，可變換的結構形式要盡可能地多；總體結構要力求簡練，使用構件數(shù)量要盡量減少，節(jié)點構造可考慮采用“整體節(jié)點箱”形式，以利于提高拼組速度；要求做到梁部結構與墩身結構通用，既可用于鐵路（為主），也可用于公路F拼組架設須便于人力快速作業(yè)，配套的機械設備必須輕便靈活、功能先進。

[1]霍航鷹.淺談連續(xù)鋼架橋[J].公路運輸文摘，2003-05-15.