鐵路鋼架橋主要研究方法分析

盧文添

（中鐵十七局集團(tuán)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(lǐng)域中一個(gè)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(duì)橋及線路條件的良好適應(yīng)性。

③拼裝架設(shè)的快速性。

④單元及整體結(jié)構(gòu)的輕便性。

⑤便于普通車輛裝運(yùn)的良好機(jī)動(dòng)性。

⑥同類構(gòu)件之間的可互換性。

⑦可隨時(shí)反復(fù)裝拆使用的臨時(shí)性。

從下述例子可以領(lǐng)略到一種性能優(yōu)越的橋梁在軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中所占有的重要地位和所產(chǎn)生的深遠(yuǎn)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(dāng)時(shí)盟軍所裝備的主要制式橋梁器材，無(wú)論在二戰(zhàn)期間也橋梁搶修或是戰(zhàn)后交通運(yùn)輸?shù)幕謴?fù)，都在各國(guó)得到了廣泛使用，后來(lái)幾乎遍布全世界。這種鋼橋共生產(chǎn)了55萬(wàn)t，可連續(xù)架設(shè)橋梁的總長(zhǎng)度在1000km以上，這似乎難以令人置信。而在我國(guó)，用貝雷梁修建的臨時(shí)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(wú)任何一種橋梁能與之相提并論。

2 國(guó)內(nèi)、外橋梁的現(xiàn)狀與發(fā)展概況

目前，國(guó)外對(duì)于橋梁（舍軍用橋梁）除在設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)技術(shù)、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、生產(chǎn)工藝和架設(shè)方法等方面在不斷進(jìn)行研究外，還包括聚合物在內(nèi)的輕而堅(jiān)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(jié)構(gòu)類型和構(gòu)件種類及數(shù)量、減少運(yùn)輸車次和拼架作業(yè)人員。對(duì)于軍用橋梁還要研究如何降低敵人對(duì)構(gòu)筑物和我方人員的注意力等。但從總體上講，當(dāng)前國(guó)際上橋梁的發(fā)展趨勢(shì)是:在繼續(xù)突出橋梁器材的適應(yīng)性、快速性和機(jī)動(dòng)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(shù)和技術(shù)兩方面來(lái)區(qū)分。從戰(zhàn)術(shù)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(shù)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(duì)同一套橋梁器材，既可用于戰(zhàn)時(shí)搶修，又可用于平時(shí)搶險(xiǎn)號(hào)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(jié)構(gòu)，又可用作橋墩結(jié)構(gòu)等。在這些方面做得比較突出的有德國(guó)、瑞士和英國(guó)。德國(guó)聯(lián)邦國(guó)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(guó)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(guó)防軍于1983年2月即開始了“90年代橋梁系統(tǒng)”的研制計(jì)劃，代號(hào)為“BS90”。英國(guó)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(dá)到整孔街梁重量最輕的目的。

國(guó)內(nèi)自60年代研制出“裝配式公路鋼橋”（實(shí)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(duì)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(duì)作了極大努力，依照英國(guó)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(qiáng)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(duì)于大跨度的橋梁搶修器材，則可以“八七型鐵路應(yīng)急搶修鋼梁”的研制成功，來(lái)標(biāo)志我國(guó)鐵路橋梁的搶修技術(shù)有了可喜進(jìn)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(jìn)行鐵路高橋墩搶修器材的研制。由上述情況又可看出，我國(guó)鐵路橋梁搶修器材的研制存在的缺點(diǎn)是，梁、墩結(jié)構(gòu)各自強(qiáng)立研制，梁、墩器材不能通用。如此，自然會(huì)造成諸多不便。這種不合理的做法應(yīng)予以改變。

3 研制我國(guó)新型鐵路應(yīng)急鋼橋的必要性及主攻方向

我國(guó)現(xiàn)有鐵路橋梁總計(jì)三萬(wàn)多座，總長(zhǎng)近2000延公里。僅就根據(jù)文獻(xiàn)記載之“中國(guó)鐵路特大橋染表（0896～1982）”統(tǒng)計(jì)，共有 172 座鐵路特大橋，總計(jì)5324孔，其中在16～40m跨度范圍內(nèi)的計(jì)4946孔，占總數(shù)的93%；而橋墩高度超過(guò)40m者不到5%，超過(guò)30m者不到12%。根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論可以推斷，在全國(guó)三萬(wàn)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(dāng)不小于90%。因而，它們?cè)馐茏匀粸?zāi)害破壞的發(fā)生概率最大，商且災(zāi)害的覆蓋面和絕對(duì)數(shù)量都最大。所以，研制和發(fā)展鐵路橋梁應(yīng)急搶修器材的重點(diǎn)和主攻方向，應(yīng)是中等跨度橋梁。這并不排除對(duì)大江大河應(yīng)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(guó)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(shí)間已長(zhǎng)，性能已經(jīng)落后，且大量頻繁地當(dāng)作工程施工器材使用，從總體上講，難以與我國(guó)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(zāi)害頻繁發(fā)生的實(shí)際情況相適應(yīng)，也遠(yuǎn)落后于當(dāng)前國(guó)際發(fā)展水平。顯然，我國(guó)中等跨度鐵路橋梁應(yīng)急搶修制式器材的升級(jí)換代工作已到了亟待解決的時(shí)候了。

4 我國(guó)新型鐵路鋼橋的主要研究?jī)?nèi)容與方法

為了研究并提出適合我國(guó)實(shí)際情況的、具有國(guó)際先進(jìn)水平的中等跨度橋果應(yīng)急搶修器材方案和其適宜的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)參數(shù)，作為下一步開展研制實(shí)際器材的基礎(chǔ)，應(yīng)充分了解國(guó)外應(yīng)急搶修鋼橋器材的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，研究其既有產(chǎn)品的性能、技術(shù)特征及拼組架設(shè)方法與配套設(shè)備等，學(xué)習(xí)他們的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)要對(duì)我國(guó)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(wèn)題和應(yīng)加以繼承與發(fā)揚(yáng)的優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)該對(duì)國(guó)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(guó)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(yīng)對(duì)貝雷梁這一世界杰作進(jìn)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(duì)ZM-16梁的研究，因?yàn)檫@一德國(guó)鐵路應(yīng)急搶修鋼梁有著先進(jìn)的速度指標(biāo)，架設(shè)1孔42m梁僅需7h。在上述基礎(chǔ)上，對(duì)于我國(guó)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(jié)構(gòu)體系的研究。②新的連接構(gòu)造的研究。③新的拼架方法的研究。④新的配套設(shè)備的研究。

5 新型鐵路鋼橋的總體構(gòu)思

對(duì)于我國(guó)新型鐵路鋼橋的研制，總的思路是:適應(yīng)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(gòu)架單元，以利于結(jié)構(gòu)變換和大幅度提高裝載系數(shù)及節(jié)省運(yùn)輸車次。構(gòu)件種類要盡可能地少，可變換的結(jié)構(gòu)形式要盡可能地多；總體結(jié)構(gòu)要力求簡(jiǎn)練，使用構(gòu)件數(shù)量要盡量減少，節(jié)點(diǎn)構(gòu)造可考慮采用“整體節(jié)點(diǎn)箱”形式，以利于提高拼組速度；要求做到梁部結(jié)構(gòu)與墩身結(jié)構(gòu)通用，既可用于鐵路（為主），也可用于公路F拼組架設(shè)須便于人力快速作業(yè)，配套的機(jī)械設(shè)備必須輕便靈活、功能先進(jìn)。

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