略论我国大吨位架桥机从创始到世界领先之路(上).pdf

·特约稿· 收稿日期：２０１４ １０ ３０ 略论我国大吨位架桥机从创始 到世界领先之路 （上） 黄耀怡 余春红 （中铁第五勘察设计院集团有限公司 北京 １０２６００） 摘 要 本文在引论部分简述了大吨位架桥机的技术与装备同高速铁路及海湾大桥建设的相关性；我国高铁现状 与发展规划；我国高铁通向世界的蓝图；相关海湾大桥（长江大桥）架梁工艺；进而得出了关于大吨位架桥机在国内 外有着良好发展前景的论断。接着在正文部分回顾和论述了高速铁路架桥机概念的创立及首个关于大吨位架桥 机项目《高速铁路预制梁架设设备技术参数和结构方案研究》在我国的研发；国家重大技术装备研制规划项目（科 技攻关）《铁路客运专线重大装备桥梁铺架技术研究和成套设备研制》的研发；河北省重大技术创新项目《隧道内 外通用架桥机组的研制与应用》的研发；获得国家科技进步奖的我国首台９００ ｔ 级架桥机；可以自由通过隧道的另 外两种架桥机（运架一体机）；１ ６００ ｔ 级双幅架桥机（杭州湾大桥）；科威特用中国超大型架桥机组（１ ８００ ｔ级）；双 层四线公铁两用钢桥整孔架设用３ ０００ ｔ／１２０ ｍ 特种架桥机及相配套的超大型钢桁梁整孔制造和装运一体化新技 术；ＴＰ７５ｍ／１２００ｔ 节段拼装架桥机（苏通长江大桥）；ＤＰ１０００ 型预制梁段低位与高位拼装通用架桥机；我国大吨位 架桥机的发明专利及其实机开发。最后，对我国大吨位架桥机装备与技术的水平进行了评估：首先介绍国外同类 产品现状概况，再评估我国同类产品当前水平。以上述各点作为一路衔接的各个驿站，描绘出我国大吨位架桥机 从创始到世界领先一条艰辛而又康庄的飞跃发展之路。这条不平凡之路值得我们回顾，更值得我们展望。 关键词 大吨位架桥机 高铁桥梁 海湾大桥 科技 创新 评估 中图分类号 Ｕ４４５．３６ 文献标识码 Ａ 文章编号 １００９ ４５３９ （２０１５）０２ ０００１ １３ Ａ Ｂｒｉｅｆ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｇｒｏｗｔｈ Ｒｏａｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ Ｌａｒｇｅ Ｔｏｎｎａｇｅ Ｍａｃｈｉｎｅ ｆｒｏｍ ｉｔｓ Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｔｏ Ｌｅａｄｉｎｇ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ｗｏｒｌｄ Ｈｕａｎｇ Ｙａｏｙｉ，Ｙｕ Ｃｈｕｎｈｏｎｇ （Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｆｉｆｔｈ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２６００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｙ ｂｒｉｄｇｅ ｉｎ ｉｔｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｓｅｃｔｉｏｎ；ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｖｅｌ ｏｐｍｅｎｔ ｐｌａｎ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ；ｂｌｕｅｐｒｉｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｇｏｉｎｇ ｏｖｅｒｓｅａｓ；ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈ ｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｙ ｂｒｉｄｇｅ （Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ）；ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｈａｔ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｈａｓ ａ ｇｏｏｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｂｏｔｈ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ．Ｔｈｅｎ ｉｔｓ ｍａｉｎ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｖｉｅｗｓ ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｃｒｅａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ｏｆ ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃ ｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ：Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ Ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｂｅａｍ Ｅｒｅｃｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐ ｍｅｎｔ ｆｏｒ ＨｉｇｈＳｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ，ｎａｔｉｏｎａｌ ｍａｊｏｒ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｐｌａｎｎｉｎｇ ｐｒｏｊｅｃｔ （ｂｒｅａｋｔｈｒｏｕｇｈ ｉｎ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）：Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｊｏｒ Ｂｒｉｄｇｅ Ｂｅａｍ Ｅｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌａｙｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｃｏｍ ｐｌｅｔｅ Ｓｅｔ ｏｆ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，Ｍａｊｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｈｅｉｂｅｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ：Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｕｎｉｖｅｒ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） １ ·特约稿· ｓａｌ Ｂｒｉｄｇｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｕｎｉｔ Ｕｓｅｄ ｂｏｔｈ ｉｎ ａｎｄ ｏｕｔｓｉｄｅ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌｓ，ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ９００ ｔ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｈｉｃｈ ｗｏｎ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｐｒｉｚｅ ｆｏｒ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｏｔｈｅｒ ｔｗｏ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｐａｓｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｕｎｎｅｌｓ ｆｒｅｅｌｙ （ａ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｍａｃｈｉｎｅ ｏｆ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ａｎｄ ｅｒｅｃｔｉｏｎ），１ ６００ ｔ ｄｏｕｂｌｅ ｗｉｄｔｈ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ （Ｈａｎｇｚｈｏｕ Ｂａｙ Ｂｒｉｄｇｅ），Ｃｈｉｎａ’ｓ ｓｕｐｅｒｍａｊｏｒ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｕｓｅｄ ｉｎ Ｋｕｗａｉｔ （１ ８００ｔ），３０００ ｔ／１２０ ｍ ｓｐｅｃｉａｌ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ａｎｄ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｌｌ ｏｐｅｎｉｎｇ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｉｔｓ ｍａｔｃｈｅｄ ｓｕｐｅｒ ｓｔｅｅｌ ｌｏｎｇｅｒｏｎ ｆｏｒ ｈｉｇｈｗａｙａｎｄｒａｉｌｗａｙ ｓｔｅｅｌ ｂｒｉｄｇｅ ｗｉｔｈ ｄｏｕｂｌｅ ｌｅｖｅｌｓ ａｎｄ ｆｏｕｒ ｌｉｎｅｓ，ＴＰ７５ｍ／１２００ｔ ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ （Ｓｕｚｈｏｕ Ｙａｎｇｔｓｅ Ｒｉｖｅｒ Ｂｒｉｄｇｅ），ＤＰ１０００ ｓｔｙｌｅ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｅａｍ ｓｅｇｍｅｎｔ ｏｆ ｌｏｗ ａｎｄ ｈｉｇｈ ａｓｓｅｍｂｌｉｎｇ ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｂｒｉｄｇｅ ｅｒｅｃｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ；ｉｎｖｅｎｔｉｏｎ ｐａｔｅｎｔ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｆｉｎａｌｌｙ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｋｅｓ ａｎ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｒｉｄｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ａｂｉｌｉｔｙ ｂｙ ｆｉｒｓｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｖｅｒｓｅａ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｔｈｅｎ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｃｕｒｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｔｈｅ ａｂｏｖｅｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｐｏｉｎｔｓ，ａｓ ｃｏｕｒｉｅｒ ｓｔａｔｉｏｎｓ ｌｉｎｋｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｃｅｓ，ｄｅｐｉｃｔ ａ ｈａｒｄ ａｎｄ ｂｒｉｇｈｔ ｂｙｌｅａｐｓａｎｄｂｏｕｎｄｓ ｄｅｖｅｌ ｏｐｍｅｎｔ ｒｏａｄ ｏｆ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ ｓｉｎｃｅ ｉｔｓ ｂｅｇｉｎｎｉｎｇ ｔｏ ｌｅａｄｉｎｇ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌａｒｇｅｔｏｎｎａｇｅ ｂｅａｍ ｅｒｅｃｔｉｏｎ ｍａｃｈｉｎｅ；ｈｉｇｈｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ ｂｒｉｄｇｅ；ｂａｙ ｂｒｉｄｇｅ；ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｉｎｎｏ ｖａｔｉｏｎ；ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ １ 引论 １ ．１ 简述大吨位架桥机的技术和装备与高速铁路 及海湾大桥建设的相关性 首先对大吨位架桥机给出一个明确的且已经约 定俗成了的定量概念：架设梁重在３００ ｔ 以上者，均可 划归为大吨位架桥机系列。这是一个相对的和习惯 性的概念，因为它系引申于我国普通铁路架桥机和传 统的公路架桥机的最大架设梁重的经验，它们通常不 会超过１６０ ｔ。 高速铁路列车运行时速均在２５０ ｋｍ 以上，桥梁 长度一般占线路总长的一半以上。为了保证高速列 车运行的平稳性和安全性，以及抵抗自然灾害例如地 震的能力，我国高速铁路桥梁通常采用预制预应力双 线单箱简支梁体系，最大跨度及梁重为３２ ｍ／９００ ｔ，使 用大吨位架桥机整体架设。自然地这就需要与之配 套使用的大吨位运梁车和提梁机，组成所谓的高铁 “提运架”成套装备。（由于中国高铁建设在国内方 兴未艾，而走向世界的战略蓝图正在打开，故高铁“提 运架”成套装备与技术将会大有用武之地，故撰文对 它们进行分篇介绍是适得其时的；本篇是首篇。） 当时我国高速铁路的预制预应力双线单箱简 支梁体系之设计过程与我国大吨位“提运架”成套 装备与技术的研制过程是齐头并进的，并且两者是 紧密沟通和相辅相成的。因为该成套装备与技术 的研制是否成功将直接关系到该双线单箱简支梁 体系能否得以成功实现。 同样地，随着大吨位架桥机技术与装备在国内外 的发展和进步，许多海湾大桥引桥的建设亦都采用了 高铁预制预应力简支箱梁整体架设工艺。不过与高 铁情况不同的是，海湾大桥都是公路桥，采用的桥梁 结构通常是双幅箱形梁，且是先简支后连续，即先按 单幅简支箱梁整片预制、架设，然后再将双幅各孔按 原设计一联数孔在墩上用预应力筋连接起来成为连 续梁。所采用的架桥机都是超大型装备，起升梁重一 般在１ ５００ ～２ ０００ ｔ 之间。由于有了超大吨位整孔架 设的技术和装备，海湾大桥引桥的建造工艺由过去的 海上浮吊整孔吊装、预制节段拼装或移动模架桥上现 浇等施工方式又多了一种更加经济、高效的方案选 择。大吨位架桥机或称超大型架桥机与海湾大桥的 建设两者亦是相辅相成，相得益彰的。 １ ．２ 我国高铁现状与发展规划简述 目前我国新建时速２００ ｋｍ 以上的高速铁路通车 里程已达１．３ 万ｋｍ，占世界高铁通车总里程的５０％ 以上，稳居世界榜首，是名副其实的高速铁路世界第 一强国。现在的态势是原规划中的四纵已基本成形， 而四横尚有一步之遥。所述四纵是指南北向４ 条客 运专线：京沪杭线、杭福深线、京广深港线、京哈线。 所述四横是指东西向４ 条客运专线：太（原）青（岛） 线、徐（州）－兰（州）线、沪汉蓉线（上海－武汉－重 庆－成都）、沪昆线。 我国高铁近中期规划，即从２０１０ 年起至２０４０ 年，用３０ 年的时间将全国主要省市区连接起来，形成 国家高铁网络大框架，即所谓的“五纵六横八连线”。 ２ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５ （２） ·特约稿· （１）五纵 ①京哈线；②京港线；③集（宁）昆（明）线；④京 沪线；⑤西（安）湛（江）线。 （２）六横 ①沈兰线；②青（岛）银（川）线；③陇海线（延至酒 泉－乌鲁木齐）；④沪蓉线；⑤沪昆线；⑥沪南（宁）线。 （３）八连线 ①津唐线；②开（封）河（口）线；③宁（南京）南 （通）线；④宁（南京）宁（宁波）线；⑤金（华）温（州） 线；⑥汉（武汉）福（州）线；⑦南（平）厦（门）线； ⑧衡（阳）南（宁）线。 综上所述可见，我国高速铁路的近中期建设仍 然处于旺盛期，高铁大吨位架桥机的技术与装备的 需求亦将相当旺盛。 １ ．３ 我国高铁通向世界的蓝图简介 我国高铁通向世界的战略规划被称之为世界 各国互联互通的陆上丝绸之路，是为实现中国与世 界各国共同发展而部署的宏伟的基础建设规划，它 包括４ 条洲际高速铁路：从我国东北出发的欧亚高 铁、从新疆出发的中亚高铁、从东北出发途经西伯 利亚、白令海峡、加拿大直达美国的中俄加美高铁。 凤凰财经网对上述内容给出了一个简要而直观的 蓝图，兹引用于图１。由此可以预见，我国高铁大吨 位架桥机的技术与装备大有用武之地。 图１ 我国高铁通向世界的战略蓝图 １ ．４ 相关海湾大桥（含长江大桥）架梁工艺简述 本节列举多座国内、外著名的海湾大桥（含长 江大桥），按其引桥的架梁工艺分类简介如下，以期 读者自身对所述不同的架梁工艺有所比较。首先 说明，所列举的桥例其引桥上部结构形式基本相 同：双幅混凝土预应力连续箱梁。 （１）采用大吨位架桥机整体架梁的海湾大桥 ①杭州湾大桥 杭州湾大桥全长３６ ｋｍ，２００３ 年１１ 月１４ 日开 工，２００８ 年５ 月１ 日通车。通航孔为双塔斜拉桥， 主跨３２５ ｍ。两侧引桥均为双幅等跨度（５０ ｍ）箱 梁，双向６ 车道，单幅箱梁自重１ ４３０ ｔ，采用成套的 １ ６００ ｔ 级轮胎式提梁机、运梁车（双幅式）及架桥机 进行装梁、运梁和架梁。 ②韩国仁川海湾大桥 仁川海湾大桥全长２１．３８ ｋｍ，２００５ 年７ 月动工， ２００９ 年１０ 月１６ 日通车。通航孔为双塔斜拉桥，主跨 ８００ ｍ。两侧引桥均为双幅等跨度（５０ ｍ）箱梁，双向 ６ 车道，单幅箱梁自重１ ４００ ｔ，采用成套的１ ４００ ｔ 级 轮胎式运梁车（双幅式）和架桥机进行运梁和架梁， 而提梁则采用浮吊或大型起重机而不是专用提梁机。 ③科威特海湾大桥 科威特海湾大桥全长３４ ｋｍ，２０１２ 年上半年动 工，正在兴建中。通航孔为一座双塔斜拉桥，桥全 长１ ３４０ ｍ。两侧引桥均为双幅箱梁，双向６ 车道， 不等跨布置，跨度有６０ ｍ、４５ ｍ、４０ ｍ、３５ ｍ 等，单幅 箱梁自重最大者为１ ８００ ｔ，其跨度６０ ｍ。采用成套 的１ ８００ ｔ 级轮胎式提梁机、运梁车（双幅式）及架桥 机进行装梁、运梁和架梁。另有大桥中央特殊跨度 采用浮吊整体吊装。该桥的架梁总体方案及架梁 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ３ ·特约稿· 成套装备与技术方案系由我们首先提出。 （２）采用海上浮吊整体吊装的海湾大桥 ①上海东海大桥 东海大桥全长３２．５ ｋｍ，２００２ 年６ 月２６ 日开 工，２００６ 年５ 月２５ 日通车。通航孔为双塔斜拉桥， 主跨４２０ ｍ。两侧引桥为双幅箱梁，双向６ 车道，跨 度有２ 种：６０ ｍ 和７０ ｍ。单幅箱梁自重２ ０００ ｔ 以 上，采用海上浮吊整片箱梁吊装。运梁车采用悬挂 轮轨式平板车。 ②青岛海湾大桥（又称胶州湾大桥） 青岛海湾大桥全长３６．４８ ｋｍ，２００６ 年１２ 月２６ 日开工，２０１１ 年６ 月３０ 日通车。通航孔有２ 处，一 处为独塔斜拉桥，另一处为双塔斜拉桥，主跨都是 ２６０ ｍ。两侧引桥为等跨双幅箱梁，跨度６０ ｍ，双向 ６ 车道。单幅箱梁自重２ ０００ ｔ，采用海上浮吊整体 吊装和移动模架造桥机桥上现浇方法并举。计整 体吊装３７６ 片即１８８ 孔，移动模架现浇３１１ 孔。 （３）采用预制节段拼装式架桥机架梁的长江大 桥和海湾大桥 以下所述４ 座大桥引桥架梁所采用的节段拼装 式架桥机均为自主研发设计的ＴＰ７５ ／１２００ 型架桥 机。该架桥机架设箱梁最大跨度７５ ｍ，节段挂重 １ ２００ ｔ，居当时亚太地区之首。由苏通长江大桥首 用（２ 台），后又扩大生产了５ 台，成功用于下列诸桥 施工，取得了举世瞩目的成就。事实证明，其技术 水平已居世界领先地位。 ①苏通长江大桥 苏通长江大桥全长８．２１ ｋｍ，２００３ 年６ 月２７ 日 开工，２００８ 年６ 月３０ 日通车。通航孔双塔双索面 斜拉桥，主跨１ ０８８ ｍ。两侧江中副航道区引桥为双 幅等跨箱梁，跨度７０ ｍ，双向６ 车道。采取预制节 段，用节段拼装式架桥机拼装架设箱梁，南北引桥 各一台，由岸边向江中央斜拉桥前进。 ②上海长江大桥（又称崇明长江大桥） 上海长江大桥系跨越长兴岛－崇明岛长江口 水域，全长９．９７ ｋｍ，２００５ 年９ 月开工，２００９ 年１０ 月 通车。通航孔为双塔双索面斜拉桥，主跨７３０ ｍ。 两侧引桥为双幅等跨箱梁，跨度６０ ｍ，双向６ 车道。 采用预制节段拼装式架桥机拼装架设箱梁。所用 节段拼装式架桥机的型号与苏通长江大桥所用者 （ＴＰ７５ｍ／１２００ｔ）相同。 ③南京长江第四大桥 南京长江第四大桥全长２９ ｋｍ，２００８ 年１ 月６ 日开工，２０１２ 年１２ 月２４ 日通车。通航孔是三跨吊 悬索桥，主跨１ ４１８ ｍ。两侧引桥为双幅箱梁，双向 ６ 车道，跨度５０ ｍ、５２ ｍ 两种。采用预制节段架桥 机拼装架设箱梁。所用节段拼装式架桥机的型号 亦与苏通长江大桥所用者相同。 ④厦门集美海湾大桥 集美海湾大桥全长８．４３８ ｋｍ，２００６ 年１２ 月２０ 日 开工，２００８ 年７ 月１ 日通车，通航孔最大跨径１００ ｍ，连 续刚构桥，主线双向８ 车道。其余为双幅等跨箱梁， 跨度６０ ｍ，采取预制节段，用节段拼装式架桥机拼 装架设箱梁。所用节段拼装式架桥机的型号同苏 通长江大桥所用者相同。 （４）采用移动模架造桥机现浇箱梁的海湾大桥 此前已述青岛海湾大桥引桥部分中的双幅箱 梁有３１１ 孔是采用移动模架造桥机桥上现浇的，不 再另行举例。 １ ．５ 大吨位架桥机在国内外的发展前景 本节主题其实可作为上述１．１ 节～１．４ 节内容 的总结。由大吨位架桥机的技术和装备与高速铁 路及海湾大桥建设的密切相关性；由我国高铁现状 与发展规划的欣欣向荣性；由我国高铁通向世界的 战略蓝图的宏伟性和现实性；以及国内外海湾大桥及 长江大桥架梁技术与装备的进取性和架梁工艺发展 的多样性等，可以直观地看到，大吨位架桥机的技术 与装备的发展前景，无论国内还是国外都相当看好， 并且将在一个相当长的历史时期内经久不衰。 ２ 高速铁路架桥机概念的创立及首个项目 在我国的研发 ２．１ 高速铁路架桥机概念的由来 早在上世纪９０ 年代初期，意大利就发展了大吨 位架桥机，并已达到９００ ｔ 级，包括运梁车，如图２ ～ 图５ 所示。当时有Ｎｉｃｏｌａ，Ｄｅａｌ，Ｓｐｉｃ 等几家公司都 生产这种产品，这些公司都集中在米兰市，我们曾 于１９９８ 年前往挨家考察过。当时，全世界只有意大 利一国发展了大吨位架桥机的技术与装备，在我国 与他国一样全为空白。 意大利大吨位架桥机和运梁车，初期仅用于高速 公路大桥的施工，直到意大利于１９９４ 年开始修建高 ４ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５ （２） ·特约稿· 速铁路网，有少数的桥梁采用单线单箱和双线单箱简 支梁的结构形式，单线单箱跨度４４ ｍ，自重９００ ｔ，双 线单箱跨度２５ ｍ，自重６００ ｔ。要采用整体预制箱梁 和架桥机整体架梁的施工方法，所以这样就进一步 促进了大吨位架桥机及运梁车的技术与装备在该 国的发展。但是他们并没有把这种装备定义为“高 铁架桥机”。“高速铁路架桥机”系由我们于１９９６ 年在铁道部科技发展计划项目“高速铁路预制梁架 设设备技术参数和结构方案研究”的研究报告中首 先定义的，然后就被我国政府及社会各界广泛接受 并在全国叫响而成为专业术语。 图２ 意大利９００ ｔ 下导梁滑移式架桥机 图３ 意大利６００ ｔ 底抽式架桥机 图４ 意大利９００ ｔ 轮轨式运梁车 图５ 意大利６００ ｔ 轮胎式运梁车 ２．２ 铁道部科技发展规划项目《高速铁路预制梁架 设设备技术参数和结构方案研究》（合同编号：９６Ｇ１１） ２．２．１ 项目技术和时代背景 项目起止时间：１９９６ 年７ 月～１９９７ 年１２ 月，承 担单位为铁道建筑研究设计院和铁道部专业设计 院。当时我国周边国家和地区都处在修建高速铁 路的态势，例如韩国已于１９９２ 年正式动工兴建高速 铁路；而台湾于１９８７ 年４ 月就开始了修建南北高铁 的可行性研究，１９９０ 年７ 月成立了高速铁路工程筹 备处，１９９３ 年７ 月台湾当局核准高铁计划，１９９７ 年 ９ 月台湾高铁建设正式启动；而日本则更是快马加 鞭，自第一条高铁东海道新干线于１９６４ 年１０ 月１ 日正式开通运营后，又先后于１９７１ 年、１９８５ 年和 １９９７ 年开通了山阳新干线、东北新干线和长野新干 线三条高速铁路。而我国普通铁路的运营里程已将 近１０ 万ｋｍ，居世界之首；可是却没有高速铁路，注意 当时已距我国改革开放元年１９７８ 年１８ 个年头了！ 同时，１９７８ 年１０ 月邓小平访问日本时就说过：“我们 也要修建高速铁路！”此距本项目立项之时也整整１８ 个年头了。所以，当时以傅志寰部长为首的铁道部对 我国发展高速铁路呼声甚高，且国内经济建设的飞跃 发展也对高铁的需求极为迫切。于是，铁道部遂于 ２０ 世纪８０ 年代开始由铁道部第三勘察设计院负责进 行秦沈客运专线的可行性研究，并决定以秦沈客运专 线为试点来推进中国高速铁路建设发展规划的进程。 本项目立项之时为１９９６ 年，时年秦沈客运专线 的勘察设计工作已正式开始，桥梁结构形式及其施 工方案正在抓紧进行设计，高速铁路架桥机的技术 与装备研究自然地被正式提到日程上。 ２．２．２ 项目研发内容与目标 项目研发内容包括５ 部分。第１ 部分，是关于 国内外架桥机现状的调查分析研究，介绍我国当前 现有铁路和公路架桥机大多数有代表性机型的基 本情况及特性分析，同时研究国外典型架桥机的有 关特征及其作业流程图。第２ 部分，是关于我国高 速铁路预制梁架设设备技术参数研究，其中包括两 部分，一是关于预制梁整体架设时的技术参数研 究，二是关于架设设备的技术参数研究。第３ 部分， 是关于我国高速铁路预制梁架设设备结构方案研 究，包括架桥机系统结构方案研究，以及架桥机主 机结构方案及系统配套设备研究。所述架桥机系 统结构方案研究包括轮轨体系架桥机系统和轮胎 体系架桥机系统。轮轨体系架桥机系统被定义为： 架桥机主机和预制梁喂送设备的行走系统采用轨 道台车体系。轮胎体系架桥机系统被定义为：架桥 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ５ ·特约稿· 机主机和预制梁喂送设备的行走系统采用轮胎式 台车体系。第４ 部分，是关于结构方案计算分析，包 括结构力学分析、架桥机通过隧道限界分析、隧道 口架梁分析及路堤填土轮压强度分析等。第５ 部 分，提出预制梁结构本身、墩台结构形式等须与架桥 机设备及架梁工艺相互配合的关键技术问题，以及下 一阶段进行技术设计时所需继续深入研究和具体解 决的问题，以确保将来架桥机架梁成功和一路平安。 项目的研发目标是：学习国外既有经验，提出适 用于秦沈客运专线桥梁架设设备的一套完整的技术 参数和结构方案，促进我国自主研制高速铁路架桥机 的技术和装备，填补国内空白，达到国际先进水平。 ２．２．３ 项目主要成果及意义 本项目按照２．２．２ 节所述研发内容和目标，圆 满完成任务并通过了铁道部的验收。以下将简要 介绍其主要成果及意义： （１）本项目按轮轨体系和轮胎体系各提出了３ 个结构方案，它们能够满足我国高速铁路客运专线 建设所可能采用的不同总体施工程序条件下的 ４０ ｍ及以下跨度简支预制梁的架设方案选择，以及 满足所可能采用的不同截面形式（例如单线单箱、 双线单箱、Ｔ 形梁等）的预制梁的架设方案选择。它 们为研制我国高速铁路架桥机成套装备创造了扎 实的基础，且有奠基性的重大意义。 （２）本项目所提出的结构方案的基本指导思想 是以架桥机系统本身的结构构造和配套设备特征来 无条件地适应我国高速铁路客运专线将可能具有的 全部技术条件和其所要求的任何建筑施工方法。即 是说，以本项目所提出的结构方案为基础研究设计 的架桥机系统，将有良好的工地建筑条件适应性。 （３）本项目所得出的待架预制梁的技术参数及 架桥机系统的技术参数同样对将来高速铁路客运 专线的桥梁结构构造条件和施工方法具有广泛的 兼容性，参照这些参数研制出来的架桥机将能够满 足实用而安全的基本要求。 （４）本项目提出的架桥机典型方案的架梁工艺 简介 我们从本项目所提出的６ 个结构方案中选取一 个具有经典性的案例予以介绍，因为这一方案到高 铁已经进入山区时代的今天仍有实用参考价值。 兹将该方案的作业流程图示于图６。对照图示， 将架梁作业流程说明如下（注意此为单梁式架桥机）： 图６ 迈步式架桥机作业流程图 ①架桥机主机由轮胎式运梁车驮运至桥头路 堤支立好：前支腿支于桥台上，中支腿支于路堤上， 后支腿支于后运梁车上。运梁车向前行驶，推动桥 机主梁沿前、中支腿上端托辊向前滑移伸出。 ②当后运梁车与中支腿靠拢后，缩起后支腿， 让前、后两车后撤去运梁，再使后支腿支立于地面 上。接着缩起中支腿，驱动其挂轮组沿主梁滑移至 桥台胸墙顶支立好。 ③缩起前支腿，使其靠主动挂轮沿主梁向前滑 移至前方墩顶支立好；再将中支腿向前移动一步支 立于桥台顶上。翘起后支腿，使桥机成后悬臂喂梁 状态，运梁车喂梁到主机腹内。 ④后支腿支立于地面，中支腿折起并沿主梁滑 移至后端，架桥机成简支架梁状态。提梁并前移， 运梁车后撤待命。 ⑤对位落梁，第一孔架毕。中支腿向前滑移至 已架梁后端头上支立好，后支腿缩起支立于后运梁 车上。返回第①步，开始新一轮架梁作业循环。 这个方案的最大优点是能够实现架桥机整机 通过隧道以及隧道进出口架梁；其缺点是简支架梁 跨度较大（达２ 孔径），主梁较重，造价会上升。 ３ 国家重大技术装备研制计划项目（科技攻 关）《铁路客运专线重大装备———桥梁铺架 技术研究与成套设备研制》（合同编号：ＺＺ０１ －１４ －０４ －０４） ３．１ 项目技术和时代背景 项目起止时间：１９９９ 年７ 月～２００３ 年７ 月，主 承担单位为铁道建筑研究设计院。项目正式立项 之时距秦沈客运专线全面开工时间（１９９９ 年８ 月１６ 日）只有一个半月。铁道部决策修建时速２００ ～ ６ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５ （２） ·特约稿· ２５０ ｋｍ的秦沈客运专线（国务院已批准立项为国家 重点建设工程），是为我国发展时速３００ ｋｍ 以上高 速铁路打下良好的基础和积累宝贵经验。高速铁 路桥梁总长度通常占线路总里程的５０％左右，桥梁 结构数量大、体积大、重量大，它们是我国现有架桥 机所不能架设的。正如此前所述，大吨位架桥机在 我国尚属空白。国外厂商也十分了解这种情况，所 以他们到我国来推销这种大吨位运架设备时，一开 价便是８ 千万元人民币一套，可谓天价。好在铁道 部早有先见之明，在１９９６ 年已批准立项并已完成了 的前面所述之《高速铁路预制梁架设设备技术参数 和结构方案研究》，接着就在该项目的研究成果基 础上，向国家申请立项本节所述之重大装备研制项 目并得到批准。在铁道部自力更生、自主研制高铁 大吨位架桥机的方针政策指导下，我们取得了丰硕 的成果，也彻底击碎了外国厂商的天价梦！ ３．２ 项目研发内容与目标 （１）主要研发内容 ①３００ ｔ 级箱形梁架造一体机研制； ②６００ ｔ 级箱形梁开启型迈步式架桥机研制； ③４００ ｔ 级箱形梁拆装式架桥机研制； ④７５０ ｔ 级穿式桁梁支架节段拼装型造桥机研制； ⑤７８０ ｔ级上承式桁梁移动模架现浇梁造桥机研制。 （２）研发目标 研制一套能够满足时速２００ ｋｍ 以上速度的铁 路客运专线预应力混凝土箱形梁的架设和建造需 要的大型设备，填补我国空白，达到２１ 世纪初期国 际先进水平。 ３．３ 项目的主要成果及意义 ３．３．１ 主要成果 （１）ＪＺ２４ 型箱形梁架造一体机 该机系集架桥和造桥两种功能于一体的新机种， 能够架设跨度为２０ ｍ、２４ ｍ 的双箱并置或错置的单 箱梁，也能够在桥孔上分节段湿接缝拼装单箱梁，架 梁额定重量３００ ｔ，如图７ 所示。该机由铁道建筑研 究院研究设计，由铁道部山海关桥梁厂制造。２００１ 年７ 月出厂，同年８ 月投入秦沈客运专线使用。 图７ ＪＺ２４ 型箱形梁架造一体机 由图７ 可见，该机主机由上部长板凳式主结构 和下导梁组成：它们之间可以作相对滑移运动。其 工作原理是：运梁车沿下导梁将待架梁运进主机腹 内，主机吊起待架梁，运梁车退出，下导梁向前方抽 出，腾出当前桥孔空间，落梁就位；主机沿刚架好的 混凝土梁及下导梁向前行进至下一桥孔位置，开始 下一个架梁作业循环。 该机所配备的ＹＬ３５０ 型轮轨式运梁车载梁可 以从该机的Ｏ 形后支腿自由穿行。 （２）ＪＱ６００ 型架桥机 该机为开启型迈步式架桥机，能够架设２０ ｍ、 ２４ ｍ 双线整体式箱梁，架梁额定重量６００ ｔ。其立面 如图８ 所示。该机由铁道部武汉工程机械研究所研 究设计，由铁道部山海关桥梁厂制造。２０００ 年８ 月 出厂，同年１０ 月投入秦沈客运专线使用。 图８ ＪＱ６００ 型架桥机 由图８ 可见，主机由纵跨２ 孔的主梁及前、中、 后３ 条支腿组成，其作业程序为：当架桥机就位后， 打开后支腿（此时主梁成为后悬臂状态），运梁车将 待架梁运进腹内，再将后支腿恢复到支立状态，中 支腿折起，主机天车吊起待架梁并运送至桥孔上 方，落梁就位。折下中支腿并支立，后支腿再次打 开，让运梁车退出去梁场运梁；后支腿再恢复到支 立状态，中支腿稍微缩起离开地面，开动后支腿脚 部走行轮组，推动桥机主梁（并带着中支腿）沿前支 腿顶部托辊向前方墩移动，至中支腿靠近前支腿时 停止（此时主梁已成前悬臂状态），支立好中支腿， 启动前支腿顶部挂轮使其带动前支腿沿主梁下翼 缘前移至前方墩顶支立，主机即完成了一个架梁循 环动作，可以开始架设下一孔梁。以上架梁流程与 图６ 所示者类似，可参阅之。该机的配套运梁车为 ＴＥ ／６００ 型轮胎式。 （３）ＳＰＪ４５０ ／３２ 型拆装式架桥机 该机系一种以铁路战备制式器材六四式军用 梁为主体结构的拆装式架桥机，能够架设跨度 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ７ ·特约稿· ２０ ｍ、２４ ｍ和３２ ｍ 的双线并置单箱梁，额定架梁重量 ４５０ ｔ。其立面如图９ 所示。该机由石家庄铁道学院 研究设计，由石家庄车辆厂制造。２０００ 年８ 月出 厂，同年１０ 月投入秦沈客运专线使用。 图９ ＳＰＪ４５０ ／３２ 型拆装式架桥机 由图９ 可见，该机系由纵跨２ 孔的六四式军用 梁拼组而成的主梁及前、中、后３ 条支腿组成。其后 支腿是敞开的门式刚架结构，中支腿就是一根尺寸 较大的横垫梁，桥机两根主梁直接支承在它的两端 而形成一个凹字形断面。于是，当架桥机在架梁孔 位就位后，其所配备的ＮＣＬ 轮胎式运梁车可以自由 地将待架梁运进主机腹内，２ 台天车将待架梁吊起， 以抬吊的方式运梁穿过凹字形中支腿断面，到桥孔 落梁就位，而运梁车先前已经退出去继续运梁。接 着前支腿折起，架桥机以前悬臂状态自行到下一孔 位。这是一种架梁动作相当简约而造价又比较低 廉的大吨位架桥机。 （４）ＭＺ３２ 移动模架造桥机 该机不划归架桥机系列，故本文免予讨论。 （５）ＺＱＪ８００ 型箱形梁移动支架造桥机 情况与（４）相同，讨论从略。 ３．３．２ 项目的水平及意义 经国家经贸委、财政部和铁道部于２００６ 年６ 月 对本项目５ 项成果逐一验收认定，本项目的总体技 术水平达到国内领先和２１ 世纪初期国际先进水平。 本项目的成功研制和在秦沈客运专线施工中 广泛应用，为当时我国即将大规模展开的高速铁路 客运专线建设及相关大型施工装备的研究、设计、 制造和应用积累宝贵和丰富的经验，为全面采用国 产化的技术装备，打造中国高铁品牌奠定了扎实的 基础，其意义之重大，被今天我国高铁已成为世界 的龙头老大这一客观现实所印证。更具体讲，截至 ２００６ 年３ 月止，国产９００ ｔ 级高铁架运提成套装备， 全部系以本项目的成果为基础而开发成功的。尤 以秦皇岛通联公司与中铁五院共同研制的９００ ｔ 级 高铁架运提成套装备获得２０１０ 年国家科技进步二 等奖为典型代表，其中有一个事实是，该获奖成套 设备的研制技术总负责人与上述国家重大装备攻 关项目总负责人系同一个人，因此具有极好的继承 性和创新性。 ４ 河北省重大技术创新项目《ＴＴＳＪ９００ 型 隧道内外通用架桥组的研制与应用》（合同 编号：１２２１２１０４８） ４．１ 项目技术和时代背景 项目起止时间：２０１２ 年１ 月～２０１４ 年６ 月；项 目承担单位：秦皇岛天业通联重工股份有限公司。 随着我国高速铁路建设的发展，我国高速铁路已经 开始进入山区时代，如大西南地区有长（沙）昆（明） 高铁、大西北地区有宝（鸡）兰（州）高铁正在修建， 开工日期先后是２０１０ 年３ 月２６ 日和２０１２ 年１０ 月 １９ 日。在这些地区修建高速铁路，是过了桥梁就是 隧道，桥隧相连。还有些特殊情况是，隧道内任何 处还可能要修建桥梁（跨越隧内溶洞地段）。而既 有的架桥机大多只适用平缓地区架梁，这种架桥机 不能整机通过隧道，更甭说在隧道内架梁了。它们 通过隧道的办法就是对架桥机进行部分解体或改 装，这是相当棘手的工作，需要一定的辅助机具和起 重设备；等通过了隧道到了出口那边又要把被部分解 体了的架桥机恢复原样。这极大地增加了劳动强度 和延缓了施工进度。而整机原封不动地通过隧道，在 技术上的难度是相当大的，世界上大吨位架桥机技 术和装备水平最高的国家意大利也没有解决过此 种难题。其实，由下文６ 节所述内容可知，单就整机 自由通过隧道问题而言，反倒是由我们利用早前的 运架一体机方案于２００９ 年就得到了解决；但终归这 一方案并非是一个优化的全面解决方案，尚存在许 多问题（详见下文６ 节）。而我国地大物博，地形复 杂，要修建全国性的高铁网，非全面彻底解决这一 难题不可！本项目就是在这样的背景下产生，并得 到河北省政府的高度重视，批准立项。 ４．２ 项目的研发目标和主要内容 ４．２．１ 研发目标 本项目的研发目标为彻底解决在山区修建高 速铁路或客运专线所面临的架桥机整机以及运梁 不能顺利通过隧道这一施工难题，研制世界首台高 速铁路隧道内外通用架桥机组，填补国内空白，达 到世界领先水平，满足国内需求并积极推广使用到 ８ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５ （２） ·特约稿· 世界上需要修建高速铁路的国家。 ４．２．２ 主要研发内容 （１）研发一种在高速铁路隧道内外都能顺畅通 行和方便完成架梁作业的“隧道内外通用架桥机 组”。该机组在系统设计上拟采用矮式运梁车和坦 式吊梁天车技术，采取后悬臂喂梁，前悬臂过孔，两 跨式架梁方案。在任何工况下均无需对整机结构 和机电配置做拆解调整，即无需任何瘦身动作就可 以进行桥间自行转移、通过隧道、在隧道进口和出 口以及隧道内架梁。做到：随行随架，先进实用。 （２）根据预定的功能目标，完成架桥机组主要 组成部分的研究设计，包括２ 跨式双主梁、坦式吊梁 天车、４ 条功能支腿、矮式轮胎式运梁车以及液压变 跨机构的研究设计等。 （３）研究设计架桥机组机、电、液系统的配置形 式、控制方案和实现模式等。 （４）计算分析桥机后支腿支立在运梁车后端， 天车起吊及抬吊待架箱梁向桥孔方向移动过程，运 梁车轮压变化情况及车架结构的力学效应，包括结 构强度和整车纵向稳定性、车辆前端与已架混凝土 梁头吊梁孔的锚固体系的安全可靠性的定量分析， 轮压变化对其下混凝土梁安全性的影响等。 （５）计算分析架梁作业全过程，包括起吊混凝 土梁、天车抬吊纵移混凝土梁、落梁就位全过程主 机结构，包括主梁、支腿、托辊系统等的力学效应， 包括强度和稳定性的定量分析和动力响应分析。 （６）运梁车运梁通过已架梁时的安全性检算。 （７）运梁车以前悬臂状态驮运架桥机通过曲线 隧道过程限界分析，车辆的轮压分析，以及整个驮 运结构的倾覆稳定性研究，等等。 （８）各种工况下的最优架梁工艺研究。 ４．２．３ 项目成果、创新点及水平 （１）项目成果 本项目业已如数如期地圆满完成上述八大项研 发内容，成功研制出ＴＴＳＪ９００ 型隧道内外通用架桥机 组。该机组在合（肥）福（州）高速铁路（３５０ ｋｍ／ｈ）施 工中，已顺利完成中交三航局承担的第５ 标段全部 ５００ 多孔箱梁的架设，包括６ 座隧道的进口和出口 桥梁的架设并整机自由通过这些隧道，现已转场到 青（岛）太（原）高铁靠青岛段使用。 ＴＴＳＪ９００ 型隧道内外通用架桥机组总图示于图 １０。由图１０ 可见，该机组包括由两跨式双主梁３、 坦式吊梁天车２、前支腿４、后支腿１、辅支梁５、行走 支腿８ 及配重小车９ 组成的主机和矮式轮胎式运梁 车６ 两大部分组成，其中７ 为待架混凝土箱梁，还有 动力、液压、电气及安全保护等系统未示。 图１０ ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组总图 ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组桥间转移驮运状态示于图 １１；在隧道内架梁状态示于图１２；在隧道外架首孔 梁之作业流程示于图１３，其详细动作说明可参阅文 献［９］；在合福高铁施工作变跨架梁实照见图１４。 图１ １ ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组桥间转移驮运状态图 图１２ ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组在隧道内架梁状态 图１３ ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组架首孔梁流程图 图１４ ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组变跨架梁实照 （２）主要创新点 ①该机组的总体功能具有划时代的特点，即我 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ９ ·特约稿· 国的高铁建设已由平原时代进入山区时代，而原适 用于平原地区的架桥机已不适合多隧道多桥梁的 山区高铁架梁使用。ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组正是针对 这种情况而研制，可以自由地穿行于桥隧相连的线路 上，且无论待架桥梁座落何处，即无论在隧道外、隧道 内或抵近隧道进口和出口，它都能够做到见桥就架、 随行随架而无需作任何拆卸改装动作，十分方便。 ②这种运架分离式、无下导梁的隧内外通用架 桥机组，运梁、架梁流水作业，工效高，安全性好，机 动性强，节省燃油，符合减排低碳国际潮流。而运架 一体机每次运梁都要连车带机这个庞然大物（全长 ７０ ｍ，而无下导梁的ＳＬＪ９００／３２ 型竟然长达９３ ｍ）一 起往返于梁场与架梁地点之间，显然是一大缺陷， 尤其当架梁地点离制梁场较远时其缺陷更加明显， 因此其长远的总体经济效益肯定没有ＴＴＳＪ９００ 型架 桥机组好。 （３）技术水平 ＴＴＳＪ９００ 型架桥机组的研制成功，达到了预定的 研发目标，填补了国内空白，达到了世界领先水平。 ５ 获得国家科技进步奖的我国首台９００ ｔ 级架桥机 ５．１ 前言 ＴＬＪ９００ｔ 架桥机获得２０１０ 年国家科技进步二等 奖说明，该机已达到国际先进水平。故应借此文予以 择要报道，因为它是我国自力更生自主研制高铁大吨 位架桥机并一举达到国际先进水平的典型代表。 我国铁路大吨位架桥机的首创性研究工作始 于１９９６ 年由我们主持的部级课题《高速铁路预制 梁架设设备技术参数和结构方案研究》，以此为基 础，接着又有了由我们主持的国家级重大装备科技 攻关课题《铁路客运专线桥梁铺架技术与成套设备 研制》于２００２ 年胜利完成，并在秦沈客运专线建设 中得到广泛应用。这是我国第一代高速铁路桥梁 运、架、造、提成套重大装备的诞生，其中架桥机的 最大架设跨度和梁重为２４ ｍ／６００ ｔ。再接着又以此 为基础，２００２ 年初由秦皇岛天业通联公司和中铁五 院合作，开始了９００ ｔ 级３２ ｍ 跨度的高速铁路架桥 机的自主研制工作，从论证、研究、设计、制造、试验 直至由国家质监总局定型发证，历时将近４ 年。由 于该机各项技术指标均达到设计标准，加之造型美 观、线型流畅，且是全国首套，所以头一年即２００５ 年 就已签订订货合同１２ 套。该机的ＡＮＳＹＳ 结构空间 分析例图见图１５ａ，厂内型式试验见图１５ｂ，在现场 架梁施工见图１５ｃ。 图１５ａ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机ＡＮＳＹＳ 分析应力云图 图１５ｂ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机在做型式试验 图１５ｃ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机在京津城际高铁架梁 ５．２ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机主要技术特征和功能介绍 （１）主要技术参数 ①架梁跨度及梁型：２０ ～３２ ｍ 等跨和不等跨度 双线单箱梁，梁面宽≤１２．８ ｍ； ②架设最大梁重：９００ ｔ； ③自重：５２０ ｔ； ④架梁进度：当运距≤８ ｋｍ 时，２ 孔／８ ｈ； ⑤配套运梁车：ＴＬＣ９００ｔ 轮胎式运梁。 （２）特殊架梁方法介绍 ①抵近隧道进口架梁，其状态如图１６ 所示。为 了能够实现这一目标，在桥机的前悬臂式导梁根部 设置了一个大型铰接头装置，并配置双油缸液压系 统，实现９０°的折臂动作。 图１６ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机抵近隧道进口架梁状态 １０ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ·特约稿· ②架桥机驮运过隧道，其状态如图１７ 和图１８ 所示，必须作部分解体和改装才能够通过隧道；可 见是很麻烦的事。 图１７ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机驮运过隧道状态图 图１８ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机驮运过隧道状态实照 ③架桥机在隧道出口架梁方法 一出隧道口便遇到桥梁，架桥机须就地架梁。 由于篇幅所限，仅用２ 个典型状态图来描述，如图 １９ 之ａ、ｂ 所示，其步骤简述如下： 图１９ ＴＬＪ９００ｔ 架桥机隧道出口架梁工序 ａ．架桥机被驮运至隧道出口，继续向前移动， 将下导梁吊放到桥孔之上，如图１９ａ 所示。 ｂ．落下前端辅支腿使其支立在下导梁跨中位 置；同时地起顶主梁后端事先已安装在运梁车上之 移梁小车之上的液压式支架和前端之辅支腿，保持 主梁水平并到达设计标高。 ｃ．同时启动移梁小车和辅支腿脚部电机，将架 桥机移送到架梁位置，接着安装后支腿使其复原， 最后成为图１９ｂ 状态即表示架桥机可以开始架梁： 运梁车带着液压式支架退出，到后方梁场去运梁。 （３）ＴＬＪ９００ｔ 架桥机的性能缺失总结 ＴＬＪ９００ｔ 架桥机与当时所使用的其他架桥机一 样，仅适用于平缓无隧道或偶有个别隧道的高铁施 工。通过以上介绍，可知这种架桥机通过隧道和在 隧道出口架梁，需要作许多拆装和复原工作，非常 的费力、费时，使施工单位和人员吃够了苦头且耽 误工效。所以，有了这样的经验才有了此前４ 节所 述之隧道内外通用架桥机组的诞生，它是我国大吨 位高铁架桥机居于世界领先地位的标志！ ６ 可以自由通过隧道的另外两种架桥机（运 架一体机） ６．１ 概述 运架一体机的概念最早系由意大利Ｎｉｃｏｌａ 公司提 出，且制造出第一台５５０ ｔ 级供我国秦沈客运专线施工 使用，其原形机见图２０，在桥上架梁情况见图２１。 图２０ 意大利运架一体机原形机实照 图２１ 意大利运架一体机在秦沈客运专线架梁实照 该机在秦沈客运专线架梁时发生重大安全事故 而被彻底停止使用。直至十年后即到２００９ 年，当我 国高铁建设开始进入山区时代时，我们才发掘出它有 重要的优越功能，即其整机可以携带混凝土箱梁自由 通过隧道并可在隧道进、出口架梁，见图２２。这是当 时普遍使用的其他机型必须经过拆装改造才能解决 的一大难题。于是从２００９ 年开始，沿用Ｎｉｃｏｌａ 公司 一体机的概念，我国自主研发并投入使用的９００ ｔ 级 运架一体机共有３４ 台（至２０１２ 年）。之后，石家庄铁 道大学国防所又对这种运架一体机进行了重大改进， 即去除了原来的下导梁，变成了无下导梁的运架一体 机，后来定名为“流动式架桥机”，以示有脱胎换骨之 别。其实其基本概念和本质并没有改变，即它把高铁 架梁作业的三大件“运架提”分离式的流水作业模式 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） １１ ·特约稿· 合并为一体的抱团作业模式这一做法没有改变。至 于两者的优缺点将在后文介绍。 图２２ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机运梁过隧道实照 ６．２ 带下导梁的运架一体机———ＴＴＹＪ９００ 型运架 一体机 ６．２．１ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机的组成及主要技术 性能 图２３ 为 ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机的总图。由图 中可见，该机系由（１）运架梁机和（２）下导梁机两大 部分组成，且总图中示出了运架梁机（１）正吊挂着 待架之混凝土箱梁（３），运架梁机（１）的前支腿轮胎 式大车正骑在下导梁机（２）主梁之上的纵移台车 （４）上，准备携梁过孔。注意图中所示“整机运梁通 过隧道图”是为了表明该机可以携梁自由地通过隧 道这一关键技术。 该机的主要技术性能是能够架设高铁双线单 箱梁，跨度２０ ～３２ ｍ，架设最大梁重９００ ｔ。 图２３ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机总图 ６． ２．２ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机架梁作业程序简介 ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机的架梁程序分为首孔、 末孔、中间孔架梁程序，隧道进、出口架梁程序和整 机桥间转移程序等。本文仅以典型的３ 张施工实照 来简要介绍ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机的工作原理，如 图２４、图２５ 和图２６ 所示。 图２４ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机之运架梁机 携混凝土箱梁与下导梁机对接 图２５ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机之运架梁机 携混凝土箱梁沿下导梁机纵移过孔到位 图２６ ＴＴＹＪ９００ 型运架一体机之下导梁机 向前方抽出，以腾出落梁空间 由以上３ 张施工实照可以一目了然地了解运架 一体机的架梁作业工作原理和程序要点。 ６．２．３ 带下导梁的运架一体机主要优缺点 总结我国在高铁施工中所使用的３０ 多台运架 一体机的经验，与通常的运、架、提三位分体式设备 相比，既有优点也有缺点。 其优点是： （１）能够整机携带混凝土箱梁自由通过隧道， 这是最关键的和最重要的特征。 （２）运、架、提合并为一体，降低了造价，这是短 期效益。其实，实践已经证明，制梁场上仍然节省 不了本想节省的一台独立的提梁机。 （３）可以直接抵近隧道进、出口架梁，这也相当 重要。 其缺点是： （１）吊运混凝土箱梁往返路上燃油消耗量比独 立运梁车运梁增大几乎一倍，长期效益较差，足以 抵消上述第２ 个优点。 （２）架梁工效较低，因为运架一体机是三位一 体抱团作业，不能像运、架、提分体式那样流水作 业，存在工序等待时间，尤其连车带机一体在制梁 场内取梁，体大笨拙，十分缓慢。 （３）同样由于体大笨拙，运梁路上往返行走也 甚为不方便，很耽误时间。 ６．３ 无下导梁的运架一体机———ＳＬＪ９００ ／３２ 型流 动式架桥机 ６．３．１ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机的技术背景 ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机主要借鉴了现有的 １２ 铁道建筑技术 ＲＡＩＬＷＡＹ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ２０１５（２） ·特约稿· 运架一体机的总体设计理念和设计方案———将运、 架、提合并为一体式，造价较低；并且更重要的是， 直接引用了现有设备两项关键技术：一是整机携带 混凝土梁（意大利称为悬吊式运梁机）自由通过隧道 的结构形式和技术；二是能够直接抵近架设隧道进、 出口桥梁的结构形式和技术。尤其是，ＳＬＪ９００／３２ 型 架桥机的结构形式及提、运梁功能与２００４ 年授权的 北京万桥兴业机械有限公司的实用新型专利“运架梁 一体式架桥机”（授权公告号：ＣＮ２７６７４９４Ｙ）中的运 架梁机是完全雷同的。 ６．３．２ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机的组成及主要 技术性能 图２７ 为ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机的总图。 由图中可见，该机系由主梁１，后走行大车２，前走行 大车３，起重提升装置４ 和５，主支腿６，辅助支腿７ 和电控系统８ 组成。 图２７ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机总图 该机的主要技术性能与上述ＴＴＹＪ９００ 型运架 一体机相同。 ６．３．３ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机架梁作业程序 简介 ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机的架梁作业程序可 以３ 张典型的施工实照来简要介绍，如图２８、图２９ 和图３０ 所示。 图２８ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机整机携梁行走 由以上３ 张施工实照可以一目了然地了解 ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机的架梁作业工作原理和 程序要点。 图２９ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机整机携梁过孔 图３０ ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机 整机携梁过孔到位（落梁） ６ ．３．４ ＳＬＪ９００／３２ 型流动式架桥机的优缺点 与带下导梁的运架一体机相比，其不带下导梁 是一大创新。如此带来的优点是：简化了工序，提 高了工效，降低了造价。所产生的新的缺点是：整 机携梁在孤单的支腿上方纵移，大大增加了倾覆的 风险！其余优缺点与带下导梁的运架一体机相同， 不再重复。 （未完待续） 参考文献 ［１］ 黄耀怡．我国即将研制的全新概念大吨位架桥机—高 速铁路架桥机情况简介［Ｊ］．铁道建筑技术，１９９９（１）： １ －４． ［２］ 黄耀怡．ＪＺ２４ 型箱形梁架造一体机的研制与应用［Ｊ］． 铁道建筑技术，２００２（１）：５４ －５６． 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进行加固，不能利用时则需改建。对于低高度板梁 应在梁端、跨中及腹板变厚处增设横向联结，并采 用横向预应力将两片梁联成整体，尺寸视跨径而 定。对于普通高度Ｔ 形梁，应在横隔板间上翼缘处 增设横向联结水平板，并采用横向预应力将两片梁 联成整体。对于梁桥改建为箱形桥，应按新建箱形 桥的标准进行设计，并计入拆除既有桥梁工程数量 及线路加固工程数量。既有线板式橡胶支座和无 支座的桥梁，在梁端设置横向限位装置。对于半穿 式桁梁，可采用“加强下平纵联斜杆＋加强主桁下 弦杆”及更换钩头螺栓连接方的加固方案。 ４ 结束语 （１）选择合理的水文计算方法，同时根据现场 实际情况，结合地方主管部门的具体意见，综合考 虑桥涵的勘察布设。 （２）根据桥梁工点的具体地质情况及边界条 件，优化墩台基础设计，使设计更加合理。 参考文献 ［１］ 温贵生．连盐铁路桥梁设计［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４ （６）：７． ［２］ 于进华．高铁桥跨繁忙干线铁路平转施工关键技术 ［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１３（４）：５５． ［３］ 白鸿国孙宗磊．石太客运专线桥梁设计概述［Ｊ］．铁 道标准设计，２００７（２）： 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ６７． （上接第１３ 页） ［８］ 黄耀怡，刘培勇，李坤，等．关于我国高铁运架一体机 的设计与应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１４（２）：６ －１９． ［９］ 黄耀怡，郭欣，张广潭，等．ＴＴＳＪ９００ 型隧道内外通用架 桥机组的研制与应用［Ｊ］．轨道建筑，２０１４（１）：１３ －２０． ［１０］黄耀怡，吴国梅．双梁式公铁两用架桥机研制［Ｊ］．铁 道建筑技术，２０１１（１２）：９０ －９５． ［１１］董献付．ＳＰＪ４５０ ／３２ 拼装式架桥机在秦沈客运专线架 梁中的应用［Ｊ］．铁道建筑技术，２００１（增）：３０ －３２． ［１２］邓运清，盛黎明．秦沈客运专线大吨位架桥设备的应 用［Ｊ］．铁道标准设计，２００１（９）：１３ －１７． ［１３］杨基好，李运金，翟坤．ＪＱ９００Ｅ 型架桥机架梁施工技术 ［Ｊ］．安徽建筑，２００９（６）：７７ －８３． ［１４］徐光兴，王海林，刘嘉武．ＳＬＪ９００ ／３２ 型流动式架桥机 研究［Ｊ］．国防交通工程与技术，２０１４（２）：１ －３． ［１５］陈浩，张志华，吴耀辉，等．ＤＦ９００Ｄ 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