鐵路橋梁技術(shù)進(jìn)步研究論文
時間:2022-07-04 04:52:00
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摘要:以時間為線索,論述了新中國成立以來具有典型特征的鐵路橋梁在跨徑、結(jié)構(gòu)形式、工程材料、施工工藝、技術(shù)裝備等各個方面所取得的技術(shù)進(jìn)步。
關(guān)鍵詞:鐵路橋梁;技術(shù)進(jìn)步
從修建萬里長江第一橋武漢長江大橋開始,新中國橋梁建造技術(shù)飛速發(fā)展,取得了舉世矚目的成就。鐵路橋梁建設(shè)以武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋、蕪湖長江大橋為主要標(biāo)志,橋梁跨徑不斷提高,結(jié)構(gòu)形式不斷創(chuàng)新,從勘測設(shè)計、工程材料、施工工藝及技術(shù)裝備等諸多方面體現(xiàn)出鐵路橋梁建造技術(shù)的不斷進(jìn)步。
武漢長江大橋是京廣線上的重要橋梁,1957年建成通車,為雙層式結(jié)構(gòu),上層4線公路、下層雙線鐵路,全橋總長1670m,正橋長1156m。正橋鋼梁計9孔,為3聯(lián)3*128m連續(xù)鋼橋梁,是國內(nèi)首座采用連續(xù)桁梁的現(xiàn)代化橋梁;鋼材為蘇聯(lián)進(jìn)口的3號橋梁鋼,鉚接結(jié)構(gòu);構(gòu)件采用胎具組拼,機器樣板鉆孔,鋼梁制造精度很高。公路面行車道為混凝土板與鋼縱梁結(jié)合共同受力的結(jié)合梁,是我國采用結(jié)合梁的開端。橋梁深水基礎(chǔ)首次采用鋼板樁圍堰管樁基礎(chǔ),鋼筋混凝土管樁直徑155cm,振動打樁機振動下沉,是我國深水基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式的第一次飛躍,該深水基礎(chǔ)施工技術(shù)曾全面推廣。武漢長江大橋的建成,標(biāo)志著我國自力更生建設(shè)現(xiàn)代化大跨度鐵路鋼橋的開端。
京滬線南京長江大橋1968年建成通車。全橋鐵路部分長6772m,公路部分長4588m,正橋長1576m;主跨為3聯(lián)3*160m連續(xù)鋼橋梁,另加1孔128m簡支橋梁。該橋應(yīng)用了許多新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝,鋼橋梁在支點處加高,下弦呈曲線形,上弦平直;主桁材質(zhì)為新開發(fā)的國產(chǎn)16錳橋梁鋼,鉚接結(jié)構(gòu);但公路縱梁為焊接,鐵路縱橫梁采用高強度螺栓連接,對我國栓焊梁的發(fā)展起到了重要的推動作用;公路行車道板為陶粒輕質(zhì)混凝土,鐵路面首次鋪設(shè)長鋼軌。正橋基礎(chǔ)根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件,有4種類型:筑島重型混凝土沉井基礎(chǔ)(沉入土面以下約55m)、深水浮式鋼筋混凝土沉井基礎(chǔ)、鋼板樁圍堰管柱基礎(chǔ)、沉井加管柱基礎(chǔ),后2種基礎(chǔ)是武漢長江大橋管柱基礎(chǔ)的發(fā)展,管柱直徑由155cm加大到360cm,并引進(jìn)了預(yù)應(yīng)力技術(shù),由普通混凝土管柱發(fā)展成預(yù)應(yīng)力混凝土管柱。南京長江大橋建橋新技術(shù),獲1985年全國科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎,是我國現(xiàn)代化鐵路橋梁發(fā)展的又一個里程碑。
1995年竣工的孫口黃河鐵路大橋,其跨度108m的連續(xù)鋼桁梁首次采用了整體節(jié)點新技術(shù),改變了過去慣用的拼裝式節(jié)點施工方法,減少高強度螺栓的用量,節(jié)約了鋼材,方便架設(shè)施工,縮短了工期。
建成于1994年的九江長江大橋,是京九鐵路大動脈上跨長江的關(guān)鍵工程,其主要技術(shù)成果為:(1)首創(chuàng)“雙壁鋼圍堰大直徑鉆孔樁基礎(chǔ)施工法”,此種新型施工技術(shù),可在長江中全年進(jìn)行基礎(chǔ)施工,榮獲國家優(yōu)秀設(shè)計金質(zhì)獎;(2)首次將“觸變泥漿套”和“空氣幕”工藝用于下沉深度達(dá)50m的正橋和引橋沉井基礎(chǔ),創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益;(3)鐵路引橋首次采用當(dāng)時國內(nèi)最大跨度的整體式40m無碴無枕預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土箱梁;(4)首次在國內(nèi)采用最大跨徑216m的三跨連續(xù)剛性梁柔性拱結(jié)構(gòu),首創(chuàng)216m大跨跨中合攏及柔性拱合攏工藝;(5)研制并成功運用屈服強度不小于412Mpa的新鋼種15MnVNq,最大板厚達(dá)到56mm,且很好地解決了其焊接技術(shù)問題,使國產(chǎn)高強度橋梁用鋼進(jìn)入了世界先進(jìn)行列;(6)研制成功材質(zhì)為35VB的M27、M30大直徑高強度螺栓,并制訂了相應(yīng)的施擰工藝;(7)自行設(shè)計制造吊重300t的雙臂走行式架橋機,在當(dāng)時為我國起重量最大的架橋機;(8)首次采用雙層吊索塔架全懸臂架設(shè)跨度180m鋼梁,為國內(nèi)全懸臂架設(shè)鋼梁達(dá)到的最大跨度;(9)在國內(nèi)首次采用抑制吊桿振動的新型“質(zhì)量調(diào)諧阻尼器”(TMD)技術(shù),解決了三大拱中吊桿的風(fēng)激渦振問題。九江長江大橋在設(shè)計、施工中采用了大量的先進(jìn)技術(shù),創(chuàng)造了多項全國第一,代表著當(dāng)時我國橋梁建設(shè)技術(shù)水平和科持發(fā)展水平,被譽為公鐵兩用橋梁建設(shè)的一座新的里程碑,并榮獲國家科技進(jìn)步一等獎、建筑工程“魯班獎”。
1995年竣工的攀枝花鐵路單線橋,采用主跨跨度168m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu),為當(dāng)時我國同類型鐵路橋梁中最大跨度。
1998年建成的石長鐵路長江湘江大橋,正橋為62m+7*96m+62m跨的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁;該連續(xù)梁采用特制的造橋機以預(yù)制節(jié)段拼裝的方式進(jìn)行施工,預(yù)制節(jié)段梁塊重量150t;這是我國首次采用大跨度造橋機進(jìn)行鐵路預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁架設(shè)施工。
1999年建成的長東黃河鐵路二橋,全橋長13.01km,采用了國產(chǎn)新鋼種14MnNbq鋼及整體節(jié)點新技術(shù);該橋?qū)嶋H施工工期為12個月,月成橋進(jìn)度超過一公里,創(chuàng)下新的建橋速度。
2000年建成通車的蕪湖長江大橋,其技術(shù)創(chuàng)新的主要成就體現(xiàn)在:(1)主要跨采用180m+312m+180m板桁結(jié)合結(jié)構(gòu)低塔斜拉橋新橋型,是我國第一座公鐵兩用低斜拉橋,第一次在正橋采用鋼梁與公路橋面混凝土板結(jié)合的板桁組合結(jié)構(gòu),主孔312m也是國內(nèi)目前公鐵兩用橋梁的最大跨度;(2)研制開發(fā)了高性能14Mbq鋼,該種強度適度﹑厚板效應(yīng)不明顯﹑可焊性好﹑韌性和抗斷裂性好,為我國大跨度橋梁用鋼提供了一個優(yōu)良的國產(chǎn)新鋼種:(3)正橋鋼梁采用厚板(50mm)組成的全焊箱型桿件和整體節(jié)點構(gòu)造,推動了我國橋梁焊接技術(shù)的發(fā)展;(4)312m主跨采用跨中合攏新技術(shù),實現(xiàn)跨中精確合攏;(5)主塔墩采用30.5m雙壁鋼圍堰鉆孔樁低承臺基礎(chǔ),抽水水頭差達(dá)42m;副跨采用吊箱圍堰大直徑鉆孔樁高承臺基礎(chǔ),為國內(nèi)首次。蕪湖長江大橋工程建設(shè),在橋梁結(jié)構(gòu)、工程材料及施工工藝等多方面取得的創(chuàng)新成果具有廣泛的推廣應(yīng)用價值;該橋5項科研成果被鑒定為國際先進(jìn)水平、3項為國內(nèi)領(lǐng)先水平,多項成果填補了國內(nèi)空白,并納入相關(guān)的規(guī)范和工藝;它的建成在總體上把我國橋梁建造技術(shù)提高到了一個新水平,被譽為繼武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋后,我國鐵路橋梁建設(shè)的第四個里程碑,并榮獲國家科技進(jìn)步一等獎、建筑工程“魯班獎”和詹天佑土木工程大獎。
2001年竣工的水柏鐵路北盤江大橋,其主跨是世界上同類橋梁最大跨度的上承式推力鐵路鋼管混凝土拱橋,橋位于V形的山谷中,一岸直立并倒懸、另一岸呈71°角度,主跨236m、橋長468.2m,采取平面轉(zhuǎn)體法施工,單鉸半跨轉(zhuǎn)體自重約為10400t。該橋設(shè)計新穎、技術(shù)含量高、施工難度極大,其單鉸轉(zhuǎn)體重量居全球之冠。
秦沈客運專線是我國自行設(shè)計建造的第一條客運專線鐵路,2002年全線貫通。沿線月牙河大橋橋長7840.61m,上部結(jié)構(gòu)為雙線簡支箱型梁,箱梁現(xiàn)場整體預(yù)制,梁體重達(dá)540t,以JQ600下導(dǎo)梁輪軌式架橋機運架一體化施工法進(jìn)行安裝,架橋機和運梁車在吊裝及運輸能力上從過去的160t飛躍至500t級,較常規(guī)的架設(shè)方式有了新的突破;小凌河大橋采用移動模架造橋機整孔原位施工32m雙線簡支箱梁(梁體重750t),該施工方案不需要占用大量土地,不需要建設(shè)大型預(yù)制場及存梁場,不需要重型運梁設(shè)備和大噸位起吊架梁機械,也不需要對施工場地進(jìn)行加固處理,有效地解決了工地條件和運架設(shè)備能力方面的限制,并大大降低了工程成本。
2005年建成通車的宣杭鐵路東苕溪奉口大橋,主橋跨度112m,為國內(nèi)第一座鐵路尼爾森體系鋼管混凝土提籃型拱橋。
青藏鐵路拉薩河大橋,是青藏鐵路重點控制性工程之一,是全線唯一的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特大型鋼管混凝土拱橋。該橋地處海拔3670m、橋長928m,主橋采用連續(xù)與鋼拱組合型結(jié)構(gòu)。大橋于2005年5月提前勝利竣工,為在高寒缺氧、多年凍土等惡劣生態(tài)環(huán)境下建造橋梁積累了寶貴的工程經(jīng)驗。
2005年建成的宜萬鐵路萬洲長江大橋,正橋采用單拱連續(xù)鋼桁梁橋式,其360m鋼桁拱主跨在世界同類型鐵路橋梁中居領(lǐng)先地位。
即將竣工的宜萬鐵路宜昌長江大橋為預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)與鋼管混凝土組合橋式結(jié)構(gòu),其主跨為130m+2*275m+130m,跨度將在國內(nèi)同類型鐵路橋中位居第一.
建設(shè)中的武漢天興洲公鐵兩用長江大橋,主跨504m,為目前世界上主跨最大的公鐵兩用斜拉橋,實現(xiàn)了我國公鐵兩用大橋主跨從300m到500m級的飛躍;大橋上層為公路﹑下層為四線鐵路,鐵路設(shè)計時速200km,為我國第一座能夠滿足高速鐵路運營的大跨度斜拉橋;該橋可同時承載2萬噸的載荷,是世界上載荷最大的公鐵兩用橋。建設(shè)中的南京大勝關(guān)大橋是京滬高速鐵路﹑滬漢溶鐵路﹑南京地鐵過江的通道,其主橋采用六跨連續(xù)鋼桁拱結(jié)構(gòu);設(shè)計時速300km/h,處于世界先進(jìn)水平;設(shè)計核載為六線軌道交通,是目前設(shè)計荷載最大的高速鐵路橋梁;主橋最大跨度336m.是時速300km級別中最大跨度的高速鐵路橋梁。
武漢天興洲長江大橋和南京大勝關(guān)長江大橋的建設(shè)已成為當(dāng)前我國鐵路橋梁建造新水平的標(biāo)志性工程。
參考文獻(xiàn)
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