（中國船舶重工集團應急預警與救援裝備股份有限公司，湖北 武漢 430223）

1 國內外大跨度快速橋發(fā)展現(xiàn)狀

大跨度快速橋是在傳統(tǒng)公路裝配式鋼橋的基礎上發(fā)展起來的新型機動橋梁裝備，其采用機械化作業(yè)方式完成機動橋梁的快速架設和撤收作業(yè)。

上世紀30年代英國研制成功貝雷式鋼橋，60年代又研制成功MGB中型桁梁橋，有效提升了軍隊重型裝備快速克服溝壑障礙的能力，至今這類裝備仍在各國軍隊和政府應急救災中普遍使用，其技術還在不斷完善和發(fā)展。

MGB中型桁梁橋

80年代后期，隨著新技術和新材料在橋梁制造中得到廣泛應用，加上現(xiàn)代戰(zhàn)爭和災害應急救援對橋梁架設機械化、高機動能力、減少編制的同時提高戰(zhàn)斗力等需求，使得大跨度快速橋的發(fā)展速度大大加快，其特點為：橋節(jié)單元結構模塊化、大型化、簡單化，采用機械化架設，作業(yè)人員少，勞動強度低，架設速度快且安全可靠。

外軍現(xiàn)有主要裝備情況如下：

德國DoFB支援橋

德國42米鬣蜥橋

瑞典快速橋FB48

瑞典快速橋FB200

美國HDSB支援橋瑞典方案架設車和運輸車

美國HDSB支援橋英國方案

以色列RDB快速橋

英國AFB支援橋

英國BR90通用支援橋

日本50m流動性支持橋

隨著新技術、新方法、新材料的不斷進步，必將促進大跨度快速橋技術的快速發(fā)展，將會有架設機械化程度更高、承載能力更強、單橋跨度更大、橋體重量更輕的新裝備出現(xiàn)，將進一步減輕作業(yè)人員的勞動強度，加快作業(yè)速度，更適合于未來戰(zhàn)爭和災害應急救援的需要。

國外同類裝備標準橋跨主要性能指標一覽表

直到本世紀初，我國的大跨度橋梁器材：如重型桁架橋、貝雷橋等還處于人力拼裝架設狀態(tài)，普遍存在架設勞動強度高、架設速度慢、器材種類多等問題，裝備的整體性能遠遠落后于當時國際先進水平。

國產重型桁架橋

國產貝雷式鋼橋

2012年我國自行研制成功具有自主知識產權的“重型支援橋”，整套裝備由1臺架橋車、6臺運輸車和1臺綜合保障車載運，可按單節(jié)模塊橋段長度8.5米架設不同長度的橋梁，架設最大長度51米的單跨橋梁只需用1小時，可保障60噸重的履帶荷載通行，綜合技術性能達到國際領先水平。產品獲國家發(fā)明專利，并具備優(yōu)良的性價比，大量裝備軍隊和應急救援部門，并批量出口國際市場。

重型支援橋

2 重型支援橋特點及關鍵技術

2.1 產品研究特點

由于受到國內基礎設施和技術條件的限制，要研制與國外性能相當?shù)膽睓C動橋梁裝備，在車輛承載能力、運輸外形尺寸限界和橋體結構材料等方面，相比國外同類裝備受到更多嚴苛條件的限制，技術難度更大?！爸匦椭г畼颉蓖ㄟ^對架橋方式、橋跨結構、橋體材料及主要性能指標的技術研究，在充分借鑒國外同類裝備先進技術的基礎上，結合我國國情，采取獨創(chuàng)的橋體自平衡的內嵌導梁架橋專利技術，成功探尋出一種適合我國國情的技術路徑。

2.2 關鍵技術

“重型支援橋”研制中主要關鍵技術有：（1）總體方案研究。

（2）橋體快速連接技術。

（3）橋體自平衡的內嵌導梁架橋技術。

2.2.1 總體方案研究

國外同類型產品雖然整體技術較為先進，但較難適應我國的國情，例如：德42米鬣蜥橋系統(tǒng)，整套裝備僅由一輛架設車和一輛運輸車組成，4名作業(yè)人員可在25分鐘時間內完成42米橋的架設。但其車輛行駛高度和寬度均達到4米，且架設車長度達到15.3米，機動性相對較差，較難適應國內道路條件的使用要求。另受運輸高度的限制，其要完成更大跨度橋梁的架設，在技術上存在較大困難。

英國AFB橋和BR90橋采用懸掛式架設技術，同一架設裝置可重復架設橋梁，架設裝置使用效能較高。但由于每次架橋后，必須收回架設裝置后橋梁才能通行，因而橋梁架設時間相對較長。

瑞典FB48快速架橋系統(tǒng)采用獨特的整體式鋼質桁架橋體結構，合理減輕了橋梁的整體重量，且單跨橋梁架設長度達到48米，由于采用鋼質橋體，使得產品的生產與維護更加方便、性價比更為合理，但在國內使用同樣存在運輸超界問題，由于架橋系統(tǒng)采用半掛車載運，無法滿足裝備高機動越野需求。由于架設過程中導梁、橋體構件需要分別吊裝連接和推送，對架設速度影響較大，且架設裝置較為復雜。雖在研制美國HDSB橋過程中解決了運輸超界和越野使用問題，但構件較多、架設裝置復雜等技術問題，還是沒有得到較好的解決。

瑞典快速橋FB48半掛車載運的架橋系統(tǒng)

美國HDSB橋整車載運的架橋系統(tǒng)

美國HDSB橋系統(tǒng)

根據(jù)以上分析可看出，“重型支援橋”要想在技術和性能上有所突破，完全靠仿制是無法解決問題的，必須在充分借鑒國外現(xiàn)有裝備成熟技術的基礎上，尋求適合我國國情的總體創(chuàng)新方案。

通過分析，鬣蜥橋架橋自動化程度高，架設速度快，可靠性較高，架設人員較少。“重型支援橋”借鑒鬣蜥橋先進的架橋技術，并通過優(yōu)化設計，在確保整橋技術先進性的前提下，選擇瑞典FB48橋整體式鋼桁架橋體結構，既合理地控制了橋體重量，大幅度降低風阻對大跨度橋架設的影響，并合理回避了國產鋁合金材料機械性能的不足，及相關工藝難題；通過采用較為成熟的加寬板技術，使橋面通行寬度達到4米，而將橋梁器材運輸狀態(tài)的寬度控制在3.3米內，合理兼顧了裝備運輸和通行保障要求；由于橋梁采用內嵌導梁的橋體結構，每次架橋時橋體和內嵌導梁同時連接，吊裝連接次數(shù)少，且架橋后不需收回導梁就可保障車輛通行，因而最快1個小時就能完成51米全橋的架設。由于采用上述架橋技術，使得我們在“重型支援橋”研制總體方案的技術先進性和可行性上找到了一個較好的平衡點。

2.2.2 橋體快速連接技術

橋體快速連接技術的核心是接頭連接技術和吊裝技術。

“重型支援橋”橋段間的連接，充分借鑒瑞典FB48橋成熟快速連接技術，全部橋段間均在可調平臺上實現(xiàn)準確對位，接頭均實現(xiàn)液壓自動插銷快速連接。結合架設車專用機械臂技術，可實現(xiàn)橋段構件在運輸車與架設車間轉運的自動掛鉤、自動調整、自動定位和自動連接作業(yè)，使得橋段間的快速連接實現(xiàn)全過程機械化作業(yè)，相比國外同類產品，橋梁的連接過程機械化程度更高，技術更為先進，且安全可靠。由于專用機械臂與橋段間采用獨創(chuàng)的自動定位銷接技術，因而，在6級風條件下架橋作業(yè)基本不受風力影響。

2.2.3 橋體自平衡的內嵌導梁架橋技術

“重型支援橋”架設過程圖

“重型支援橋”架設過程是先將橋節(jié)和導梁一體的橋段，通過專用機械臂在架設車上逐節(jié)連接成整橋，然后利用橋體和架橋車的重量共同平衡，將導梁整體懸臂推到對岸，并形成簡支梁，然后再將橋體沿導梁整體推送至對岸，放下橋端形成橋梁通道。

由于此種架橋技術，導梁懸臂架設的平衡力矩主要由橋體重量提供，架設裝置只需提供較小的平衡力矩，因而對架設機構的整體重量和外形尺寸要求相對較低，只需配置承載能力相對較小的汽車底盤；另橋體采用內嵌導梁結構，可將架橋過程中導梁的實際懸臂長度減少約35%，大幅降低導梁架橋過程中的結構應力，使用國產通用高強度鋼就能滿足導梁架設時的強度和剛度要求。由于“重型支援橋”主要技術性能均優(yōu)于國外同類產品，且采用了較小承載能力的汽車底盤和國產通用高強度鋼材，其設計成本不到國外同類產品的一半，因而具有優(yōu)良的性價比，產品除滿足國內裝備需求外，還大量出口。

3 新型機械化架設大跨度快速橋的發(fā)展構想

據(jù)介紹，汶川地震救災時，由于受裝備條件的限制，一座約50米的貝雷橋架設時間約1個月。在很多地方，橋梁長度還無法滿足需要的橋梁跨度要求，新研制的CB450鋼橋雖橋梁長度達到了81米，但其全橋僅架設時間就需80小時，無法滿足災害救援黃金72小時的要求，更無法適應未來戰(zhàn)爭對機動橋梁的高機動、快捷架設的基本需求。目前國外正在開展更大跨度的快速橋技術研究，比較有代表性的有以色列的RDB橋，橋長62.7米，日本已研制成功橋長50米的流動性支持橋等。

地震區(qū)域架設的貝雷橋

CB450橋

3.1 研究內容

我國研制的“重型支援橋”，已完全具備先進大跨度快速橋要求的器材組成單元少、橋節(jié)模塊化、簡單化；架設機械化程度高，跨度大，架設速度快，作業(yè)勞動強度低，作業(yè)人員少；機動性好等全部技術特征。其橋體自平衡架橋技術和桁架式內嵌導梁橋體結構，可大幅減輕橋體和導梁重量，減小導梁構件的受力，較好解決了大跨度橋梁架設時導梁懸臂伸出的平衡問題；獨特的專用機械臂快速連橋技術，可在確保架橋作業(yè)安全、快捷、可靠的同時，使架橋作業(yè)基本不受風力影響。

本文所研究的更大跨度快速橋總體構想是：參照“重型支援橋”成熟架橋技術，采用雙車架橋技術，研究架設橋梁長度不小于81米的新型大跨度快速橋，將整橋架設時間控制在2小時內。

81米橋雙車架設方法

81米橋架設裝置架設方法

從架設原理分析，橋長超過81米的大跨度快速橋，若仍采用“重型支援橋”的單車架設方式，由于連橋過程中橋體前后懸臂較長，架橋機構較難承受巨大的架設平衡力，技術難度極大。經理論分析，采用雙車架設技術，及在架設橋梁長度小于約40～50米的橋梁時，采用“重型支援橋”的單車架橋方式，當架設更大跨度的橋梁時，可在單車架設的橋段基礎上，用另一臺架設車配合作業(yè)，從車頭端逐節(jié)將橋體連接成長度約81米的大跨度橋體，再將整橋架設到對岸。經對81米大跨度橋的理論分析和原理樣橋試驗證明，雙車架設技術可大幅度減小較大跨度橋梁架設過程中架橋機構和橋體結構的受力，此架橋技術還可用于更大跨度橋梁的快速架設。

根據(jù)不同用戶的使用特點，可考慮一種配置專用架設車和運輸車的高配方案，此配置的特點是：裝備整體越野機動性較好，架設速度快的，可在2小時內完成跨度81米內的橋梁架設，滿足軍隊和專業(yè)應急救援部門高機動和快速架橋的保障需求；也可采取只配置一套器材和1套架設裝置的低配方案，使用時臨時征集通用運輸車和一臺起重能力不小于25噸汽車吊，用于完成橋梁器材的運輸和拼裝架設作業(yè)，但架橋作業(yè)時間約需3小時。此方案可充分利用社會資源完成機動橋梁的應急保障作業(yè)，可大幅度降低裝備采購費用，且便于儲存，較為適用于戰(zhàn)儲和定點應急保障需求，但裝備機動性能和快速保障能力相對較差。

81米橋原理樣橋架設試驗

3.2 結論

通過對新型大跨度快速橋的技術研究，巧妙采用雙車架橋技術，在“重型支援橋”成熟技術的基礎上，探索出一種適合我國國情的機械化架設更大跨度快速橋的技術途徑，實現(xiàn)橋長不小于81米的大跨度橋的機械化快速架橋作業(yè)，可使我國的大跨度快速橋技術居國際領先水平，并具有優(yōu)良的性價比，適應未來戰(zhàn)爭和應急救災對更大跨度快速橋梁裝備的性能要求。