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高铁标准梁桥是如何炼成的?

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  — 中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁院创新发展纪实

  □ 本报记者 马爱平

  高速铁路是当代高新技术的集成,是铁路现代化的重要标志,越来越受到百姓青睐,正在改变着中国人的出行方式。截至目前,我国高速铁路运营总里程突破1.9万公里,位居世界第一。

  在这1.9万公里高速铁路中,大量线路基础设施采用桥梁结构,其中,95%以上的桥梁均使用标准梁桥,即简支梁桥和主跨100米以内的连续梁桥。标准梁桥技术与应用,成为我国高速铁路建设的重要核心技术之一。

  有这样一支团队,历经20年科技攻关,建立了我国特有的高速铁路标准梁桥理论、设计和建造成套技术体系,使标准梁桥技术达到国际领先水平。

  放眼神州,他们主持的“高速铁路标准梁桥技术与应用”项目已广泛应用于我国高速铁路建设中。这些高铁标准梁桥经过30余万孔,约1万公里的大规模应用,占高速铁路总里程的50%以上,并得到了长期的运营检验。

  幕后英雄,就是——中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁工程设计研究院(以下简称“中铁设计咨询桥梁院”)。

  1月9日,国家科学技术奖励大会传来好消息,“高速铁路标准梁桥技术与应用”项目荣获2016年国家科技进步二等奖。

  创新是发展的源泉。走近这支团队,会发现正是由于他们铁路报国、工程兴邦的初心,勇于探索、敢为人先的气概,让他们勇挑重担、迎难而上、勠力同心、创新进取。

  从无到有 20余年磨一剑

  标准梁桥技术与应用,是我国高速铁路建设成败的关键技术,然而建设环境复杂,建设规模大、推进速度快,技术标准要求高,如同三座大山,摆在高铁建设者面前,难以逾越。

  上世纪90年代至本世纪初,我国还没有高速铁路的设计规范或暂行设计规定。而日本、法国和德国等又与我国的国情和建设条件相差巨大。面对这样的情况,依托“九五”国家重点科技攻关计划,原铁道部持续立项,由研究、设计、施工、高校组成产、学、研、用联合体,进行联合攻关,先后完成了20余项科研课题,系统开展了箱梁“制造、运输、架设”工艺、使用性能和极限承载能力试验,以及各类标准梁桥的长期变形观测试验等研究工作。

  中铁设计咨询桥梁院前身为铁道部专业设计院桥梁设计处(所),是原铁道部1950年—2004年桥梁专业建设标准和标准设计的归口单位,在铁路标准设计方面有着悠久的历史,他们承担了90%以上的铁路桥梁梁部通用图。正是有着深厚的技术积累,在“高速铁路标准梁桥技术与应用”项目中,中铁工程设计咨询集团有限公司作为第一完成单位发挥了重要作用。

  总结归纳60余年铁路预制梁实践经验,在充分吸收国外先进经验的同时,中铁设计咨询桥梁院深入研究分析我国国情,从荷载、桥梁结构形式、设计参数、建造技术到高速列车平顺性的保证等方面深入研究,采用梁体恒活载下应力场的有效控制措施,预应力束的合理布置及高性能混凝土材料的应用等措施,成功将预应力混凝土箱梁跨中残余变形由既有普速铁路的“厘米级”控制到高速铁路的“毫米级”,满足了高速铁路线路高平顺要求,创新了高速铁路标准梁桥变形控制方法。

  20余年来,跨度24m、32m简支箱梁和主跨48m~100m连续梁系列标准图的研究设计也在不断地发展和完善,特别是整孔预制箱梁技术在我国是从无到有。在我国既有普速铁路建设中大量采用的是分片式T梁结构,抗扭刚度较弱,难以适应高速铁路建设需要,中铁设计咨询桥梁院在“九五”的《高速铁路中小跨度桥梁合理结构形式的研究》中就对高速铁路桥梁结构型式进行了研究,九十年代末由他们设计的24m整孔箱梁在秦沈客运专线建设中首次得到应用,在我国成功实现了整孔箱梁的预制架设,填补了我国大吨位整孔箱梁预制架设的空白。随后在我国大规模高速铁路建设中,24m、32m整孔箱梁经试验验证成功应用于京津、京沪、郑西、武广、合宁等高速铁路建设。

  如今,高速铁路标准梁桥技术已在我国高速铁路建设中得到应用推广,并经历了长期的运营检验,最高运营速度350公里/小时,最高试验速度达486.1公里/小时。项目成果已纳入24项国家行业技术标准,编制80余册高速铁路桥梁通用参考图,形成2项国家级工法。

  从一到百 一座桥梁一座丰碑

  一座桥梁一座丰碑。近年来,中铁设计咨询桥梁院先后主持设计了几十座技术水平达到国内一流或国际水准的大桥,刷新了几十项世界纪录。他们着力创新,在每一座大桥建成后,都诞生了一批技术创新成果和发明专利,先后获得省部级以上科技进步、优秀设计等奖项69项(其中省部级以上科学技术奖23项),詹天佑土木工程大奖3项,省部级以上优秀标准设计、勘察设计43项,共有有效专利58项。

  多年来,中铁设计咨询桥梁院创新性将转体技术应用于桥梁建设,让转体技术在中国大放异彩。

  90年代中期应用混凝土球铰转体技术成功完成了大秦铁路大里营斜拉桥的建设;90年代末在广州丫髻沙大桥提出了转体重量达13600吨的“竖转+平转”的拱肋安装转体施工方法,研究出“变角度、变索力”的竖转同步提升技术;2002年—2006年,在北京市五环路、六环路的上跨铁路桥设计中提出了转体法施工的预应力混凝土曲线斜拉桥设计方案,编写了国家级工法《转体桥梁重心称重工法》,实现了复杂曲线转体桥梁重心的定量测试,提高了桥梁转体施工的可靠性,解决了高架桥跨越铁路的技术难题;2008年在大瑞铁路澜沧江特大桥的设计中提出了采用分别沿两岸山坡拼装拱肋颈性骨架、通过二次竖转完成拱肋拼装的设计方案,并于2016年10月成功实现转体。

  中铁设计咨询桥梁院还在黄河上妙手绘彩虹,设计了包西、郑焦(京广)、德大、瓦日等四座黄河铁路特大桥以及郑济高铁黄河特大桥,充分体现经济合理、技术先进、铸造精品的设计理念,创造了多个奇迹。

  包西铁路黄河特大桥8—108m简支钢桁梁采用了新型道砟槽板有砟桥面,经济合理地解决了大跨简支钢桁梁200km/h行车速度的技术难题;郑焦城际(京广)铁路黄河特大桥为目前国内桥宽最小的三主桁四线铁路桥,对同类型桥梁减小桥宽、降低投资具有参考意义;德大铁路黄河特大桥主桥采用(120+4×180+120)m双线下承式变高度连续钢桁梁,为我国黄河上设计时速200公里及以上铁路主桥最长、跨度最大的的铁路桥;瓦日铁路黄河特大桥的128m简支钢桁梁,为我国最大跨度的30吨重载铁路简支钢桁梁;郑济高铁黄河特大桥主桥为(120+6×180+120)m双层桥面公铁两用钢桁结合梁桥,为我国首座长联无砟轨道高速铁路钢桁连续梁桥。

  除郑济高铁黄河特大桥在建外,其余四座黄河桥均已开通运营。实践证明各项技术达到了国内领先或国际先进水平,经济效益和社会效益显著。

  除此之外,拥有世界上跨度最大的三跨(177+428+177)m连续刚构拱桥的广州新光大桥、世界首创主拱拱肋采用6管桁式钢管混凝土拱肋截面的首届“中国十佳桥梁”广州丫髻沙大桥,2016年荣获“中国钢结构工程大奖”的世界上最大跨度(主跨450m)的高速铁路钢箱拱桥南广铁路西江特大桥。都是中铁设计咨询桥梁院的杰作。

  初心不改,中铁设计咨询桥梁院多年来勇建功勋,让每座梁桥都成为一座丰碑,成为一个时代的优质工程。

  从小到大 团结至诚铸就精品

  作为中铁工程设计咨询集团有限公司的中坚力量,中铁设计咨询桥梁院在发展过程中始终重视技术的传承,培养了一批杰出人才和创新人才,1名全国工程勘察设计大师、10名国家省部级专家和拔尖人才、14名教授级高级工程师让这个团队熠熠生辉。倡导团队文化、加强团队意识,在实战中不断打磨锤炼,使中铁设计咨询桥梁院成长为一支特别能吃苦、特别能战斗、特别能奉献的钢铁之旅。“全线共有115座桥,全长91公里,还有400多个涵洞,工点近600个,共出图近一万张,这些图纸连接起来长达4公里多。”这就是中铁设计咨询桥梁院在2个多月的时间完成的吉图珲铁路桥涵施工图设计,而正常设计周期至少需要半年的时间。“精细组织、团结奉献、协作配合、敢打必胜”的吉图珲精神已成为团队文化的精髓。

  “业主永远没有错,我们永远有不足”“只为成功想办法,不为失败找理由”“做好在建项目就是最好的经营”……中铁设计咨询桥梁院就一直践行着这样的理念,勠力向前。强化战略执行,院领导班子在执行集团公司战略方面毫不动摇、全力推进,始终保持与集团公司发展战略的高度一致;强化制度执行,建立健全“用制度规范行为、按程序办事、靠制度管人”制度体系;强化需求导向,改进和优化生产组织流程;强调时间观念,将完成任务的目标、时间、数量、质量及控制贯穿于整个工作的过程中,执行到位;强调质量标准,工作不能差不多,而要高标准,质量不能过得去,而要零缺陷,服务不能一般化,而要零投诉;强化服务观念,把“不讲任何借口”的行为准则,融合在企业文化里,印刻在员工心目中,使之成为中铁设计咨询桥梁院每个员工的一种守则、一种信念和一种精神力量。

  铸就精品,奉献至诚。“十三五”期间,我国乃至世界的高速铁路建设依旧提速加速,中铁工程设计咨询集团有限公司桥梁工程设计研究院将继续在高铁建设中发挥重要而不平凡的作用。

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