高明昌
（中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西西安710043）
摘要：根据我国高质量发展的要求，建筑业要逐步实现绿色化、工业化、信息化、智能化，铁路桥梁装配化符合国家产处于试点应用阶段，没有形成完善的标准和挂术体系.本文从梁部结构、桥墩、预制桩三个主要组成部分系统阐这了 业致策和可持续发晨理念，是我国铁路桥梁发展的超劳和方向，我国铁路桥梁装配化起源很早，但发展缓慢，目前还我国铁路桥梁装配化的试验研究和应用情况，根据目前我国铁路桥梁装配化的研究应用现状和主要存在的问题，提出了令后需重点解决的问题和主叠研究方向.
关键词：铁路装配式桥梁
中图分类号：U44文献标识码：ADOI:10.3969/j-isn.1009-4539.2023.09.002
Review on Research and Application of Railway Fabricated Bridge
(Chira Railway Fist Surey amdl Dsign Institute Grup Co. Ial. Xi'an Shansi 710043 Chins)
GAO Mingehung
Abstract: Acing to the mequirents higqulity develope in the new ea of China the costueto industy souldgall realie gren indstrializti inti an itellgece ad t assely rie is in lie wi e national industrial policy and the concept of sustainable development which is the trend and direction of the development ofaila rides inChin.Chna s raily de asmbly igin is very eal bt the delmt is sl is stillin tb piaplictio stae has nt fd a pefet stad an thial sytm.Tis papr stmatilly desr te eerital research and applicti of railway bridge assembly in China fr three main poents : bem strture beide pier andprecast pile.Accrding to the curent research and application states df railway bridge asembly in China and the mainproblems the key peoblems to be solved and the main research direction are put forwand.
Key words: raihray ; assembly type; bridge
材料科学、设备技术水平的发展，节段预制拼装技术在用2，大量节段拼装桥梁应用于城市高架、跨海大桥、 欧美、马来西亚、新加坡、日本等国家得到了推广应城市轨道交通等工程中.
0引言
截止2022年底，全国铁路运营里程15.5万km，其中高铁运营里程4.2万km，高铁桥梁运营里程1.6万km，占比40%，部分高铁桥梁占比甚至达到80%以上.桥梁建设是高铁建设的重中之重.
装配式桥梁具有施工质量高、施工工期短、环保性相比，整体性差、施工工艺复杂、施工精度要求高；同 好的优势.不可否认的是，装配式桥梁与整体式现浇梁时，预制场（厂）、拼装设备和运输吊装设备一次性投入较大，需要较大的应用规模摊销成本，适用于规模较大、或可长期利用的标准化工程建设.
装配式桥梁，也称节段预制拼装桥梁，是把桥梁的上部梁体或下部墩台、基础分割成若干节段单元进行工厂化预制生产，再逐段运至桥位利用拼装设备进行零为整”[]. 节段拼装形成整体，其基本思想是“先化整为零，后集
2016年9月国务院办公厅发布了《关于大力发展装配式建筑的指导意见》，2020年8月住房和城乡建设拼装施工的吕章西（Lazaney）桥，1963年在巴黎郊区塞部等部门发布了《关于加快新型建筑工业化发展的若桥一舒瓦西莱鲁桥（Choisy-le-Roi）.随着理论基础、动方案》，同期中央办公厅、国务院办公厅印发《关于推
1946年在巴黎马恩河上建成世界第一座节段预制纳河上建成第一座环氧胶接节段预制拼装混凝土干意见》，2021年10月国务院印发《2030年前碳达峰行
动城乡建设绿色发展的意见》.由此可见，装配化、工 业化、绿色化、低碳化是今后我国建筑业发展的主要方向，装配式桥梁的最大特点就是绿色化、工业化、低碳化，符合国家政策导向，将成为今后桥梁建设的主流方向.
造桥机曲线梁架设技术的突破.
2015年，铁一院设计的黄韩侯铁路芝水沟特大桥建成通车运营，如图2所示，该桥采用胶接缝拼装，是2000年以来国内铁路首次采用胶接缝节段拼装的桥梁，实现了铁路桥梁节段拼装技术从湿接缝向胶接缝 的跨越，之后在10余条铁路建设中得到了推广应用，其中2017建成的新建铁路郑阜客运专线周淮特大桥（跨新
铁路桥梁的装配式主要分为梁部节段拼装、拼装式桥墩和预制桩，承台属刚性体，由于桩基与承台连接的复杂性，目前很少应用，只有少量研究，从理论上讲，承台拼装仅可采用湿接缝形式，其他拼装方式均不满足承台和 桩基受力要求.本文主要对我国铁路桥梁预应力混凝土梁、桥墩和桩基装配式研究与应用进展进行闸述.
运河）3联（405640）m铁路胶拼连续梁，即将 双线连续箱梁是国内首座通车运营的广汕高铁增江特大桥是国内、外首座采用节段预制拼装施工工法 的高速铁路大跨度混凝土斜拉桥.
1梁部装配式的研究与应用
图2黄韩侯芝水沟特大桥施工照片
1.1应用历史与现状
预应力混凝土桥梁梁部结构节段预制拼装的施工方法是沿桥梁的纵向将梁体分割成若干节段单元进行工厂化预制生产，再逐段运至桥位利用移动支架造桥应力后使各个节段连接成一个成桥状态的整体. 机或悬臂吊机等专业安装设备将其安装就位，施加预
目前发布的拼装梁规范为国铁集团企业标准《铁路预应力混凝土节段预制拼装简支梁暂行技术条件》(TJ/GW ).
1.2试验研究
铁路桥梁是我国节段拼装桥梁的先行者.1966年峻工的成昆铁路旧庄河1号桥是国内首座预制节段拼 装桥梁，如图1所示，该桥采用跨度为（244824）m铰接连续梁，采用胶接缝悬臂拼装法施工，孙水河5号桥采用胶接缝逐孔拼装法施工.旧庄河1号桥建成56年来运营情况良好，仅悬臂板接缝局部渗水，箱内检拼接缝处进行了封闭，部分接缝采用砂浆，其余涂抹防 查无水，拼接接缝处有不明显的少许掉块.2014年对
国内铁路行业最早于成昆铁路建设中开始装配式桥梁的研究.中国铁道科学研究院开展了节段预制胶23.8m体内预应力混凝土简支梁.结果表明，胶接缝 接缝拼装梁大比例尺模型试验研究，试验模型为1片节段拼装梁与整体现浇梁的抗弯极限承载能力基本相同，预制拼装梁抗裂性稍低于整体现浇梁；胶接缝梁的裂缝首先出现在节段端面的素混凝土保护层区域.
1996年原铁道部大桥局科研院汪双炎对剪力键接缝进行了试验，剪力键仅考虑与箱梁等高的单侧股板.试件分为三键式和五键式两类，分别对3种不同的正应方面来说，五键式比三键式好，键齿数量对抗剪破坏强 力情况进行了抗剪试验.试验表明，从抗剪受力均衡性度影响较小.
水层.之后在津浦铁路子牙河大桥和京九铁路九江长江大桥引桥中也采用了 节段预制逐孔拼装法，移动支架造桥机采用万能杆件军便梁拼装而成“.
2002年原铁道部立项《新建铁路节段式预应力混凝铁40m简支箱梁设计方案为依托，制作了5片1:5节段 土箱梁关键技术试验研究》重点科研课题，课题以京沪高拼装模型梁和9个剪切局部模型，进行了静力试验、疲劳试验和剪力键局部模型试验，分析了体外预应力节的抗剪特性.研究结论如下： 段拼装梁的弯曲受力特性、疲劳力学特性以及剪力键
图1成昆线旧庄河1号桥
1992年在石长线湘
江大桥采用专用移动式拼接支架悬臂胶拼技术建成跨度96m的连续梁桥，主桥为9孔一联单箱单室连续箱梁.在1995年建成的灵武支线黄河大桥上，铁一院尝试利用八七抢修钢梁作为移动支架造桥机逐孔湿接缝 拼装48m单线简支箱梁桥，全国首创移动支架造桥机逐孔拼装技术.之后在包兰二线三盛公黄河特大桥上开始推广，跨度达56m，在株六线南山河桥和神延线秃尾河桥上扩大到64m.2002年铁一院设计的兰武线河口黄河特大桥主桥为一联（404×5640）m节段预 制拼装连续梁，采用移动支架造桥机实现小半径曲线（曲线半径600m）节段预制拼装施工，实现了移动支架
（1）受接缝胶层的影响，弹性加载阶段胶接缝节段梁的竖向挠度比整体梁偏大，弯曲刚度需要考虑适当折减.
有所不同.胶接缝模型梁的开裂首先出现在接缝侧节 （2）节段梁的开裂方式和裂缝分布形式与整体梁段端面的混凝土砂浆层区域，且裂缝集中在接缝附近
区域.另外，胶接缝节段梁从开裂到破坏的发展历程 比整体梁要短，干接缝更短.
工程连续梁节段预制架设线形控制系统》，填补了国内 （3）研发了节段预制桥梁架设线形控制软件《铁路空白.
（3）疲劳前后节段拼装梁的力学性能和抗弯刚度基本没有变化，实际节段拼装结构体外预应力筋的疲劳应力幅可不必检算.
（4）开发的以PLC为核心的造桥机自动化电气控制，直观显示运行状态. 制技术，可实现造桥机走形、梁段吊装及调梁自动化控
（4）混凝土平面接缝的摩擦系数实测平均值为0.61；剪力键和环氧胶均增加了抗剪能力，带键的干接缝比平面干接缝抗剪承载力大约提高55%，带键的胶接缝比带键的干接缝抗剪承载力再提高约26%.
（5）当桥长超过1km时，节段预制拼装方案具有良好的经济性.
2装配式桥墩的研究与应用
2010年原铁道部立项《新线建设关键技术研究一铁路节段拼装胶接箱梁成套技术研究）（2010G016-E）科研课题，以黄韩侯铁路芝水沟特大桥为依托，对胶接缝节段预制拼装梁设计、施工、装备等成套技术进行了 研究，开展了接缝密闭性、抗拉、抗剪、抗弯、弯剪、疲劳及大比例尺模型梁破坏试验（试验梁跨度24m），提出了设计方法和施工工艺具体要求，研制出了适合于64m以下跨度节段预制胶接拼装箱梁的造桥机设备，对其 关键技术问题进行了系统的理论和试验研究，解决了该结构应用于铁路桥梁工程实践中的关键技术问题.研究结论如下]：
2.1工程应用
从20世纪50年代起，我国在铁路建设中开始采用装配式桥墩的尝试.在60年代工点设计的基础上，发1949年至1981年间，全路已建成并投人正常运营的拼 展到70年代在长大干线上成段全面采用装配式桥墩，装墩台桥梁约20座.90年代后铁路桥梁已不再采用拼装式墩台，直至2018年之后，随着拼装式上部结构的发展，拼装式墩台也开始试点应用.已通车的和若铁路、京雄城际铁路对桥墩装配式进行了试点，目前正在 建设的郑济铁路、雄安新区至北京国际机场快线（R1线）、大丰港支线铁路也进行了装配式桥墩关键技术研究并试点应用.
（1）从破坏形态看，在接缝消压之前，梁体挠度为线性变化；在接缝消压以后，接缝处首先出现裂缝，梁 体挠度转为非线性变化；随着荷载的增加，接缝处裂缝高度和宽度呈现较快增长趋势，跨中区段出现均匀裂态相似（1. 缝；最终表现为弯曲破坏的特征，且与整体梁的破坏形
用.上部结构为32m单线有砷简支T梁，桥墩采用双 2018年新疆和若铁路开始试点拼装式桥墩的应柱式圆形空心装配化桥墩，墩柱顶设盖梁.墩高小于等于12m时，预制墩柱不分节，一次性整体预制，如图3所示；墩高大于12m时，墩柱分2节预制，底节长7m， 顶节长度根据墩高进行调整，如图4所示.墩底空心段内设后浇段，后浇段内设连接钢筋，连接钢筋预理在承台内.连接方式：盖梁、墩柱节段及承台采用有粘结预应力胶接缝连接，钢束锚固端预埋在承台内，张拉端位于盖梁顶部，采用自锁式预应力锚具.
（2）在接缝端面打磨处理的情况下，环氧胶和混凝土接缝面的轴向抗拉强度可达到3MPa，不处理情况下也可达到1.5MPa.
增大约7%. （3）相同荷载作用下，梁体实测竖向挠度比计算值
（4）疲劳荷载对梁体竖向抗弯刚度基本没有影响.
（5）通过动力仿真分析，铁路节段预制胶接箱梁能够满足列车安全舒适运行要求.
2016年原中国铁路总公司立项《铁路预应力混凝土连续梁节段预制拼装法建造关键技术研究》（2016G002-H）科研课题“，以郑阜高铁淮河特大桥为依托，对铁路节段拼装连续梁设计技术、经济性、装备 和施工工艺、预制拼装线形控制等进行了研究，并进行了模型梁试验.主要结论和成果如下[]：
（1）截面抗裂计算，胶接缝截面混凝土抗拉强度修正系数可取0.3；斜截面抗裂计算，胶接缝截面混凝土抗拉强度修正系数可取0.7，或通过试验确定.
（2）研发的管道接头密封装置和预应力束接长处异型波纹管密封连接装置，提高了结构的耐久性能.
图3H≤12m双柱增构造
档，墩高4.5-10m直径2.4m（纵桥向），墩高10.5- 13.5m直径2.7m，壁厚均为0.45m.预制墩身、盖梁整体不分节（吊重控制在100：左右）.墩柱与承台、盖梁采用插槽式连接，预制墩底设置剪力键并后浇空心段混凝土，如图7所示.
图4H>12m双柱墩构造
共434个桥墩采用拼装式桥墩.预制墩柱构件1162节、盖梁构件434个.墩柱节段最大重约50t，吊 装设置容许吊重不小于801.成桥照片见图5.
图7那济高铁拼装式桥增构造
京雄高铁固霸特大桥，桥梁长度为20.47km，上部结构采用32m无轨道双线标准简支箱梁， 桥墩采用装配式建造技术.桥墩由顶帽和框架墩柱组成，顶帽采用圆端形截面，顶面横向宽度7.8m，纵向
目前正在施工的雄安新区至北京大兴国际机场快8.0-9.5m，采用花瓶式实体墩，墩顶尺寸5.5m×3m， 线（R1线）共39个桥墩采用拼装式桥墩，墩高范围为墩底尺寸2.8mx1.6m，分两节预制，拼接缝位于墩顶以下5.5m处，最大吊装重量120，采用预应力和灌浆套筒组合连接方式.墩底拼接缝采用20mmm砂浆垫 层，墩身拼接缝采用2mm环氧树脂，承台内预应力锚固端采用自锁式预应力锚具，如图8所示.
图5和若铁路拼装式 桥墩成桥照片
宽度3m，底面横向宽度6.7m，纵向宽度2.2m，高度2.5m，采用流线型过渡；框架墩柱采用圆端形截面，纵向宽度2.2m，横向宽度2.6m，横向净距1.5m，如图6所示.
图6京雄高铁拼装式桥墩构造
图8雄安R1线拼装墩构造与连接（单位：cm）
大重量约为701.预制拼装桥墩墩底与承台、墩柱与顶 顶帽预制节段重量不超过100：，墩柱预制节段最帽连接均采用灌浆套简连接，拼接缝涂抹2-3cm高强砂浆.
新建盐城大丰港支线铁路新团河特大桥部分段落桥梁采用全装配式建造技术，整孔预制拼装简支T梁、预制拼装装配式桥墩，打人管桩.桥墩采用双柱式空心墩，墩柱采用方形截面形式，墩柱与承台采用钢筋锥套 锁紧接头连接，墩柱与盖梁采用灌浆波纹管连接.
墩，墩型与和若铁路保持一致为双柱式空心墩，墩柱顶 郑济高铁濮阳至河南省界段约8km采用拼装式桥设预制盖梁.预制拼装桥墩设计为钢筋混凝土双柱空心桥墩，每个单柱采用圆形空心截面，结合墩高分为两
拼装式桥墩标准方面，目前仅中国铁建发布了相关企业标准《桥墩预制拼装技术规程》（Q/CRCC33501-
3.2试验研究
2021).
2015年原中国铁路总公司立项“铁路桥梁大直径管桩应用关键技术研究（2015G002-D）“科研课题，以连镇铁路为依托，对0.8m和1.0m桩径预制桩开展了打入法、跟钻法和劲性复合桩的工艺试验研究，结论 如下[2]：
2.2试验研究
近年来，中国国家铁路局集团有限公司对铁路装配式桥墩进行了科研立项和试验研究，以和若铁路为技术应用研究》（N2018G035），对拼装式桥墩中灌浆套 依托立项《和田至若羌铁路桥墩及涵洞工程预制装配简连接和预应力连接进行了研究，结论如下：
（1)不同预制管桩的施工工艺具有不同的地层适用范围，设计施工中需根据具体场地地质条件选择合适的施工工法.
（1）6度、7度多遇地震作用下，两种连接方式均未状态. 发生裂缝和明显破坏现象，桥墩始终处于弹性工作
（2）与钻孔灌注桩相比，砂性土中打人桩经济性最好，黏性土中劲性复合桩经济性最好，跟钻法成本要高于钻孔灌注桩.
(2）破坏截面主要存在于墩底接缝处，墩身接缝基本不破坏，弯矩越大的接缝曲率越大，破坏形态均是以弯曲破坏为主的延性破坏.
雄）（P2018G004）科研课题，子课题“桥梁装配式一体化 2018年中国国家铁路集团有限公司立项《智能京关键技术应用研究”依托京雄城际铁路固霸河特大桥进行了直径1.0m预制桩研究，研究结果表明：大直径预制桩可有效缩短施工工期，节约施工成本，环保性更好，适 宜于在粉土、黏土、粉砂、细沙、中砂等地层中应用.
（3）灌浆套筒滞回曲线较为饱满，但自复位能力，残余变形大；预应力连接滞回曲线不饱满，自复位能力强，残余变形小.
科研课题，以固霸大桥为依托对高速铁路拼装式桥墩 以京雄高铁为依托立项《智能京维》（P2018G004）进行研究，主要结论如下：
连盐铁路建设中对3根钻孔灌注桩和3根打人式PHC管桩进行了单桩竖向承载力试验”，桩基直径均为1.0m，桩底均置于硬塑黏性土及饱和中砂层中.试验结论如下：
（1）在相同配筋情况下，现浇墩耗能能力与延性性能略优于装配墩，但差别不大，装配墩完全可以满足实际桥梁工程性能要求.
（2）采用完全预应力连接的铁路拼装墩各项指标满足正常使用和多遇地震要求，可适用于非地震区或地震区；在罕遇地震下，采用预应力筋混合连接的拼装墩抗裂能力有所提高，极限承载能力、变形和现浇墩相 差不大，延性性能、耗能能力满足“大震不倒”的抗震需求[.
（1）管桩竖向承载力比钻孔桩有显著提高.
（2）实测的桩侧摩阻值和桩端阻力值均比勘察报告建议值或规范值有较大幅度的提高”.
4结束语
装配式桥梁符合建筑工业化、绿色化、信息化、低碳化的发展方向，我国铁路桥梁装配化起步较早，发展缓慢，现代桥梁装配式技术还处于试点应用阶段，缺乏相 应的行业标准，也未形成标准通用图，同时受耐久性能和抗震性能的制约，未形成大规模的应用，成本也高于现浇结构，未来铁路装配式桥梁需解决以下几个方面的问题：
3预制桩的研究与应用
3.1工程应用
我国早在20世纪50年代修建武汉长江大桥时已经开始在铁路桥梁应用预应力混凝土管桩，直径分别为550、500、400mm，后续在60年代南京长江大桥引桥 中也采用了预应力混凝土预制桩.由于管桩制造工厂少，价格高，加之铁路工地管桩运输及施工条件限制”，后续铁路桥梁很少采用.
（1）胶接缝耐久性差，设置剪力键后模板费用高，施工质量要求高，匹配预制台座浪费大，节段需逐段拼装，工期长，需研究新型超高强UHPC材料无键平缝接缝形式，实现多缝同时拼接.
都是以小直径预制桩为主.1998年自新长铁路开始， 直至21世纪，管桩在房建领域得到了大力发展，但大直径预制桩陆续在秦沈客专、宁西铁路、赣龙铁路、宁启铁路、沪杭高铁、沪通高铁、连镇铁路、蒙华铁路、京用，应用管桩主要桩径为800mm或1000mm.目 雄城际铁路、南沿江铁路等铁路桥梁基础中得到应前形成了国铁集团企业标准《铁路桥梁先张法预应力混凝土管桩》（Q/CR825-2021）.
（2）加强拼装式桥墩连接形式和抗震性能研究，提高抗震能力，满足抗震要求.
（3）加快规范标准体系和通用图的编制，使装配式桥梁设计施工标准化、规范化.
的设计施工队伍和技术人才. （4）加强设计与施工协调性和融合度，培养专业化
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