一种新型机械化架设大跨度快速桥及其发展构想

（中国船舶重工集团应急预警与救援装备股份有限公司，湖北 武汉 430223）

1 国内外大跨度快速桥发展现状

大跨度快速桥是在传统公路装配式钢桥的基础上发展起来的新型机动桥梁装备，其采用机械化作业方式完成机动桥梁的快速架设和撤收作业。

上世纪30年代英国研制成功贝雷式钢桥，60年代又研制成功MGB中型桁梁桥，有效提升了军队重型装备快速克服沟壑障碍的能力，至今这类装备仍在各国军队和政府应急救灾中普遍使用，其技术还在不断完善和发展。

MGB中型桁梁桥

80年代后期，随着新技术和新材料在桥梁制造中得到广泛应用，加上现代战争和灾害应急救援对桥梁架设机械化、高机动能力、减少编制的同时提高战斗力等需求，使得大跨度快速桥的发展速度大大加快，其特点为：桥节单元结构模块化、大型化、简单化，采用机械化架设，作业人员少，劳动强度低，架设速度快且安全可靠。

外军现有主要装备情况如下：

德国DoFB支援桥

德国42米鬣蜥桥

瑞典快速桥FB48

瑞典快速桥FB200

美国HDSB支援桥瑞典方案架设车和运输车

美国HDSB支援桥英国方案

以色列RDB快速桥

英国AFB支援桥

英国BR90通用支援桥

日本50m流动性支持桥

随着新技术、新方法、新材料的不断进步，必将促进大跨度快速桥技术的快速发展，将会有架设机械化程度更高、承载能力更强、单桥跨度更大、桥体重量更轻的新装备出现，将进一步减轻作业人员的劳动强度，加快作业速度，更适合于未来战争和灾害应急救援的需要。

国外同类装备标准桥跨主要性能指标一览表

直到本世纪初，我国的大跨度桥梁器材：如重型桁架桥、贝雷桥等还处于人力拼装架设状态，普遍存在架设劳动强度高、架设速度慢、器材种类多等问题，装备的整体性能远远落后于当时国际先进水平。

国产重型桁架桥

国产贝雷式钢桥

2012年我国自行研制成功具有自主知识产权的“重型支援桥”，整套装备由1台架桥车、6台运输车和1台综合保障车载运，可按单节模块桥段长度8.5米架设不同长度的桥梁，架设最大长度51米的单跨桥梁只需用1小时，可保障60吨重的履带荷载通行，综合技术性能达到国际领先水平。产品获国家发明专利，并具备优良的性价比，大量装备军队和应急救援部门，并批量出口国际市场。

重型支援桥

2 重型支援桥特点及关键技术

2.1 产品研究特点

由于受到国内基础设施和技术条件的限制，要研制与国外性能相当的应急机动桥梁装备，在车辆承载能力、运输外形尺寸限界和桥体结构材料等方面，相比国外同类装备受到更多严苛条件的限制，技术难度更大。“重型支援桥”通过对架桥方式、桥跨结构、桥体材料及主要性能指标的技术研究，在充分借鉴国外同类装备先进技术的基础上，结合我国国情，采取独创的桥体自平衡的内嵌导梁架桥专利技术，成功探寻出一种适合我国国情的技术路径。

2.2 关键技术

“重型支援桥”研制中主要关键技术有：（1）总体方案研究。

（2）桥体快速连接技术。

（3）桥体自平衡的内嵌导梁架桥技术。

2.2.1 总体方案研究

国外同类型产品虽然整体技术较为先进，但较难适应我国的国情，例如：德42米鬣蜥桥系统，整套装备仅由一辆架设车和一辆运输车组成，4名作业人员可在25分钟时间内完成42米桥的架设。但其车辆行驶高度和宽度均达到4米，且架设车长度达到15.3米，机动性相对较差，较难适应国内道路条件的使用要求。另受运输高度的限制，其要完成更大跨度桥梁的架设，在技术上存在较大困难。

英国AFB桥和BR90桥采用悬挂式架设技术，同一架设装置可重复架设桥梁，架设装置使用效能较高。但由于每次架桥后，必须收回架设装置后桥梁才能通行，因而桥梁架设时间相对较长。

瑞典FB48快速架桥系统采用独特的整体式钢质桁架桥体结构，合理减轻了桥梁的整体重量，且单跨桥梁架设长度达到48米，由于采用钢质桥体，使得产品的生产与维护更加方便、性价比更为合理，但在国内使用同样存在运输超界问题，由于架桥系统采用半挂车载运，无法满足装备高机动越野需求。由于架设过程中导梁、桥体构件需要分别吊装连接和推送，对架设速度影响较大，且架设装置较为复杂。虽在研制美国HDSB桥过程中解决了运输超界和越野使用问题，但构件较多、架设装置复杂等技术问题，还是没有得到较好的解决。

瑞典快速桥FB48半挂车载运的架桥系统

美国HDSB桥整车载运的架桥系统

美国HDSB桥系统

根据以上分析可看出，“重型支援桥”要想在技术和性能上有所突破，完全靠仿制是无法解决问题的，必须在充分借鉴国外现有装备成熟技术的基础上，寻求适合我国国情的总体创新方案。

通过分析，鬣蜥桥架桥自动化程度高，架设速度快，可靠性较高，架设人员较少。“重型支援桥”借鉴鬣蜥桥先进的架桥技术，并通过优化设计，在确保整桥技术先进性的前提下，选择瑞典FB48桥整体式钢桁架桥体结构，既合理地控制了桥体重量，大幅度降低风阻对大跨度桥架设的影响，并合理回避了国产铝合金材料机械性能的不足，及相关工艺难题；通过采用较为成熟的加宽板技术，使桥面通行宽度达到4米，而将桥梁器材运输状态的宽度控制在3.3米内，合理兼顾了装备运输和通行保障要求；由于桥梁采用内嵌导梁的桥体结构，每次架桥时桥体和内嵌导梁同时连接，吊装连接次数少，且架桥后不需收回导梁就可保障车辆通行，因而最快1个小时就能完成51米全桥的架设。由于采用上述架桥技术，使得我们在“重型支援桥”研制总体方案的技术先进性和可行性上找到了一个较好的平衡点。

2.2.2 桥体快速连接技术

桥体快速连接技术的核心是接头连接技术和吊装技术。

“重型支援桥”桥段间的连接，充分借鉴瑞典FB48桥成熟快速连接技术，全部桥段间均在可调平台上实现准确对位，接头均实现液压自动插销快速连接。结合架设车专用机械臂技术，可实现桥段构件在运输车与架设车间转运的自动挂钩、自动调整、自动定位和自动连接作业，使得桥段间的快速连接实现全过程机械化作业，相比国外同类产品，桥梁的连接过程机械化程度更高，技术更为先进，且安全可靠。由于专用机械臂与桥段间采用独创的自动定位销接技术，因而，在6级风条件下架桥作业基本不受风力影响。

2.2.3 桥体自平衡的内嵌导梁架桥技术

“重型支援桥”架设过程图

“重型支援桥”架设过程是先将桥节和导梁一体的桥段，通过专用机械臂在架设车上逐节连接成整桥，然后利用桥体和架桥车的重量共同平衡，将导梁整体悬臂推到对岸，并形成简支梁，然后再将桥体沿导梁整体推送至对岸，放下桥端形成桥梁通道。

由于此种架桥技术，导梁悬臂架设的平衡力矩主要由桥体重量提供，架设装置只需提供较小的平衡力矩，因而对架设机构的整体重量和外形尺寸要求相对较低，只需配置承载能力相对较小的汽车底盘；另桥体采用内嵌导梁结构，可将架桥过程中导梁的实际悬臂长度减少约35%，大幅降低导梁架桥过程中的结构应力，使用国产通用高强度钢就能满足导梁架设时的强度和刚度要求。由于“重型支援桥”主要技术性能均优于国外同类产品，且采用了较小承载能力的汽车底盘和国产通用高强度钢材，其设计成本不到国外同类产品的一半，因而具有优良的性价比，产品除满足国内装备需求外，还大量出口。

3 新型机械化架设大跨度快速桥的发展构想

据介绍，汶川地震救灾时，由于受装备条件的限制，一座约50米的贝雷桥架设时间约1个月。在很多地方，桥梁长度还无法满足需要的桥梁跨度要求，新研制的CB450钢桥虽桥梁长度达到了81米，但其全桥仅架设时间就需80小时，无法满足灾害救援黄金72小时的要求，更无法适应未来战争对机动桥梁的高机动、快捷架设的基本需求。目前国外正在开展更大跨度的快速桥技术研究，比较有代表性的有以色列的RDB桥，桥长62.7米，日本已研制成功桥长50米的流动性支持桥等。

地震区域架设的贝雷桥

CB450桥

3.1 研究内容

我国研制的“重型支援桥”，已完全具备先进大跨度快速桥要求的器材组成单元少、桥节模块化、简单化；架设机械化程度高，跨度大，架设速度快，作业劳动强度低，作业人员少；机动性好等全部技术特征。其桥体自平衡架桥技术和桁架式内嵌导梁桥体结构，可大幅减轻桥体和导梁重量，减小导梁构件的受力，较好解决了大跨度桥梁架设时导梁悬臂伸出的平衡问题；独特的专用机械臂快速连桥技术，可在确保架桥作业安全、快捷、可靠的同时，使架桥作业基本不受风力影响。

本文所研究的更大跨度快速桥总体构想是：参照“重型支援桥”成熟架桥技术，采用双车架桥技术，研究架设桥梁长度不小于81米的新型大跨度快速桥，将整桥架设时间控制在2小时内。

81米桥双车架设方法

81米桥架设装置架设方法

从架设原理分析，桥长超过81米的大跨度快速桥，若仍采用“重型支援桥”的单车架设方式，由于连桥过程中桥体前后悬臂较长，架桥机构较难承受巨大的架设平衡力，技术难度极大。经理论分析，采用双车架设技术，及在架设桥梁长度小于约40～50米的桥梁时，采用“重型支援桥”的单车架桥方式，当架设更大跨度的桥梁时，可在单车架设的桥段基础上，用另一台架设车配合作业，从车头端逐节将桥体连接成长度约81米的大跨度桥体，再将整桥架设到对岸。经对81米大跨度桥的理论分析和原理样桥试验证明，双车架设技术可大幅度减小较大跨度桥梁架设过程中架桥机构和桥体结构的受力，此架桥技术还可用于更大跨度桥梁的快速架设。

根据不同用户的使用特点，可考虑一种配置专用架设车和运输车的高配方案，此配置的特点是：装备整体越野机动性较好，架设速度快的，可在2小时内完成跨度81米内的桥梁架设，满足军队和专业应急救援部门高机动和快速架桥的保障需求；也可采取只配置一套器材和1套架设装置的低配方案，使用时临时征集通用运输车和一台起重能力不小于25吨汽车吊，用于完成桥梁器材的运输和拼装架设作业，但架桥作业时间约需3小时。此方案可充分利用社会资源完成机动桥梁的应急保障作业，可大幅度降低装备采购费用，且便于储存，较为适用于战储和定点应急保障需求，但装备机动性能和快速保障能力相对较差。

81米桥原理样桥架设试验

3.2 结论

通过对新型大跨度快速桥的技术研究，巧妙采用双车架桥技术，在“重型支援桥”成熟技术的基础上，探索出一种适合我国国情的机械化架设更大跨度快速桥的技术途径，实现桥长不小于81米的大跨度桥的机械化快速架桥作业，可使我国的大跨度快速桥技术居国际领先水平，并具有优良的性价比，适应未来战争和应急救灾对更大跨度快速桥梁装备的性能要求。