孔祥文 科技日报记者 矫阳 5月12日，南沿江城际建设跨疏港特大桥13号至14号桥墩之间，中国铁建建设者驾驶着两台超级架桥机，即我国自主研制的高铁施工装备——40米跨1000吨运架成套设备，成功将第一片长40米的千吨高铁箱梁稳稳放置于梁上。这是国内第一条大规模采用千吨箱梁的高铁工程，是中国高铁重大科研创新成果——《高速铁路大跨度简支箱梁建造关键技术研究—提运架设备》的正式工程化应用。
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节约用地必须减少桥梁桥墩
南沿江城际铁路全长278.53公里，是国内首条由地方省政府主导投资建设的城际铁路，位于江苏省境内、长江下游南岸，设计速度350公里每小时。
“这条高铁是继郑济铁路、福厦铁路试验使用40米简支箱梁后，我国第一条正式大规模采用千吨40米箱梁建设的高铁。”上海铁路局集团南沿江城际铁路项目指挥长何志超说，此前，我国时速350公里的高铁建设大多采用无砟32米简支箱梁，梁体重量达900吨。
相比32米简支箱梁，40米箱梁梁体长度增加8米，使桥墩间跨增加7.8米，梁高仅增加0.2米。“采用40米箱梁，平均将每延米重量降低6%，且跨度增加使梁体和桥墩数量减少20%，有效节省了工程建设占地。”中铁二十二局南沿江铁路项目负责人刘茂权说。
“随着高铁建设规模的增大，面临的地形地质、环境条件越来越复杂，跨越河流、沟谷的高墩桥梁以及软基沉陷地区的深基础桥梁越来越多，下部桥墩结构在桥梁建设费用中的比重较大。”中铁科工集团机械院桥梁机械研究所负责人李珍西说，为节约用地、降低建设成本，减少桥梁桥墩成为国铁集团科研立项的课题之一。
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桥墩跨度设置从32米提至40米
我国高铁桥梁箱梁制架技术先后历经两次重大提升和突破。第一次是2000年采用重600吨、长24米箱梁建造技术；第二次是在2006年采用重900吨、长32米箱梁建造技术，也是目前高铁建设大范围应用的技术。
箱梁制架重量和桥箱梁长还能否再提升？
“当简支箱梁桥的跨度大于32米时，此前只能采用原位浇筑的简支箱梁桥或者连续梁、连续刚构桥，经济性指标下降且质量控制难度较大。”刘茂权说。
针对高铁桥梁建设急需实现跨度40米及以上预应力混凝土简支箱梁的规模化应用的情况，为适用于高铁沿线制梁场集中预制、运梁车移运、架桥机架设的施工模式，铁科院在立项“新一代高速铁路建设关键技术”总体研究课题上，提出了40米跨1000吨箱梁架运成套设备方案。
项目于2016年着手研究，2017年7月，《高速铁路大跨度简支箱梁建造关键技术研究—提运架设备》方案获中国铁路总公司通过，经研制试验，成功实现了重1000吨、长40米箱梁建造技术。
“相比之前的产品，1000吨级架桥机更加智能化，功能更全面。”刘茂权说，架桥机上分布了大量传感器和摄像头，可将关键参数传到后台，包括起重量、机器姿态、落梁速度、周围风速等等。后台会监测参数是否符合要求，超限会有警示。
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引领世界高铁建设又一法宝
要成功实现40米千吨箱梁建造技术，装备和制梁必须齐头并进。
“相比32米箱梁，40米千吨箱梁不仅在梁场生产时对浇注施工、维护保养等环节提出了工艺、工法新要求，而且由于其大跨度、大体积、大锚具等特点，给架设作业也带来了安全风险高、控制难度大等新挑战。” 中铁二十二局集团江阴东制梁场场长张博说。
为将重达千吨的庞然大物顺利架设到桥墩上，在引进这套最新技术成果的千吨级提梁设备后，项目技术人员经反复试验，获取了包括起重重量、机器姿态、落梁速度、周围风速等提梁参数。
2019年9月15日，江阴东制梁场顺利浇筑生产首片千吨40米箱梁，并于当年11月12日一次性顺利通过国家级生产许可认证，为国内第一家千吨高铁梁场。“计划生产751片箱梁，其中40米千吨箱梁367片，目前已经完成146片箱梁生产任务。”张博说。
据悉，千吨40米箱梁成套设备目前已申请实用新型专利、发明专利13项，其中7项实用新型专利已获授权，6项发明专利进入实质审查阶段。
