桥梁设计研究院

桥梁工程设计研究院

桥梁工程设计研究院(以下简称“桥梁院”)是中铁工程设计咨询集团有限公司下属的专业分公司,主要从事桥梁专业相关工作,业务范围包括铁路、公路、市政、城市轨道交通等桥梁的勘察设计、研究、咨询、施工图审查,铁路、城市轨道交通通用参考图的编制和技术服务以及桥梁相关产品的研制开发工作。近年来,在新能源配套基础设施、桥梁施工监控及健康监测、智慧梁场、BIM研发设计、工程总承包等新兴业务领域进行了拓展。

桥梁院内设机构现为“三所七部一中心”,包括设计一所、设计二所、设计三所、党群工作部(综合管理部)、生产管理部、工程管理部、技术质量管理部、科研开发部(BIM中心)和市场开发部。在职员工150人,其中正高级工程师28人,高级工程师59人,工程师44人,其中国家、省部级专家和拔尖人才10余人。

桥梁院作为原铁道部桥梁专业归口管理单位,有着七十余年的建院历史。2004年集团公司重组改制以来,综合实力和专业优势得到进一步增强。先后承担了包神、长吉、南广、吉图珲、京张、张呼、瓦日、蒙华、济郑、梅龙、粤东、成达万、通甬等国家重点铁路工程的桥涵设计,其中技术复杂的特大型桥梁主要有南广铁路肇庆西江特大桥、大瑞铁路澜沧江特大桥、济郑高铁郑州万滩黄河公铁大桥、京张高铁官厅水库特大桥、隆叙铁路泸州沱江特大桥、成达万高铁南充嘉陵江特大桥、粤东城际铁路南溪河特大桥等;承担了北京、上海、广州、重庆等地的城市轨道交通项目以及芜湖、桂林、汕头、黄山等城市的新型轨道交通项目;承担了一批有影响力的公路和城市桥梁工程的设计,包括广州丫髻沙大桥、广州新光大桥、北京六环路斜拉桥、北京京新高速上地斜拉桥、保定乐凯大街跨保定南站斜拉桥、张家口怀来县官厅水库悬索桥、国道109新线高速公路上跨丰沙铁路立交桥等大跨度桥梁;在铁路桥梁标准设计方面,完成了时速120公里简支T梁、时速120200公里城际铁路简支T梁和箱梁、时速160公里和时速200公里客货共线铁路简支T梁和箱梁、时速250350公里高速铁路简支箱梁及连续梁、川藏铁路简支箱梁等通用参考图的设计,在大规模、高效率的铁路建设中发挥了重要作用。

桥梁院一直以科技创新作为立院之本,近年来,不断厚植专业优势,深入开展技术创新、组织关键技术攻关,大力搭建创新平台、持续强化创新能力。先后承担了40余项涵盖高速铁路、重载铁路、城际铁路、市域铁路在内的省部级课题任务,在高速铁路标准梁、青藏铁路高原冻土高耐久性桥梁技术、重载铁路桥梁设计、大跨度钢箱拱桥、桥梁转体技术、高速铁路无砟轨道钢桥、耐候钢-混凝土组合结构加劲梁悬索桥关键技术等方面取得了重大突破,获得国家科技进步特等奖、一等奖和二等奖,中国专利银奖、中国土木工程詹天佑奖、北京市科学技术一等奖、中国铁道学会科技特等奖等高级别科技奖22项,省部级优秀工程设计奖15项,持有有效专利154项(其中发明专利67项)、计算机软件著作权18项,省部级工法9项。

主要科技成果简介

1.高速铁路标准梁桥技术成套技术

高速铁路是当代高新铁路技术的集成,是铁路现代化的重要标志。目前,中国高铁大量采用桥梁结构,其中,95%以上的桥梁均为标准梁桥。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之一。

针对标准梁桥是我国高速铁路基础设施主要结构形式的特点,以及大规模建设、快速建造和桥梁高平顺性的需求,联合科研院所、装备制造等单位,历经二十年持续不断的科技攻关,创新了高速铁路“桥梁-轨道”静力学相互作用的计算方法和“列车-桥梁”动力学分析方法;构建了基于“刚度控制”的技术参数体系,发展了高速铁路桥梁结构设计理论。优选了高速铁路标准梁桥的合理结构形式和跨度,构建了高速铁路32米标准梁“制造、运输、架设”快速施工成套技术,形成了高速铁路标准梁桥“先架后铺”的快速、绿色、环保的建造模式。确保了桥梁结构的耐久性和质量安全性能,实现了铁路标准梁桥长期变形由“厘米级”向“毫米级”的突破,已在全部时速250公里及以上高速铁路中应用,并得到了长期的运营检验,其最高运营速度达到了350公里/小时,最高试验速度达486.1公里/小时。在此基础上,通过不断地研究创新在济郑高铁黄河桥引桥上成功应用40米孔预制架设预应力混凝土简支箱梁,首次采用载重1000吨级高速铁路预应力混凝土简支箱梁提运架设备,扩大了高速铁路简支梁桥的适用范围,丰富了简支梁桥的跨度系列,系统提升了我国桥梁运架设备的制造能力和技术水平,形成了高速铁路40米孔预制架设简支箱梁成套技术体系,促进了高速铁路桥梁建造技术的进一步发展,对于推动我国大跨度预制架设简支梁的发展具有里程碑式的意义。

标准梁桥的建设规模、建设速度、整体质量、运营速度和经济性,与国外高速铁路桥梁建设相比,均处于领先地位,获全国优秀工程设计金奖、中国铁道学会科学技术特等奖、国家科学技术进步二等奖等奖项。

2.桥梁转体关键技术

随着我国铁路、公路等交通基础设施建设快速发展,许多大型桥梁在建设过程中面临施工场地受限、既有工程干扰、施工安全保障等制约因素。桥梁院创新性地将转体技术应用于桥梁建设,有效解决了上述问题,让桥梁转体技术在中国大放异彩。

针对桥梁转体施工的安全性、适用性和经济性要求,发明了钢管混凝土转铰装置、转动系统布置、确定转动系统参数的方法,研发了桥梁墩顶转体成套技术,显著降低了高墩转体重量,提高了主体施工的稳定性,在关键构造、方法、控制理论等方面实现重大突破。相关技术在京张高铁、张呼高铁等多条铁路建设中成功应用,节约工程造价约1.16亿元以上。依托保定乐凯斜拉桥项目,开展超大吨位转体桥关键技术研究,创新发展了平转铰的设计理论,首创了装配式球面平铰,取得了5万吨级转体工程的技术应用突破,配套研发了大吨位转体桥梁定量称重工法和多点协同称重技术,解决了超大吨位转体桥梁称重技术难题,在转铰直径、转体长度、转体重量上均创造世界纪录。成套技术可直接应用于610万吨更大吨位的转体工程中。历经四十余年的课题研究和科技攻关,桥梁院在平转称重、超大吨位装配式转铰、连续梁墩顶转体、竖向转体等技术方面取得重大突破,建成了我国首座平、竖转施工的铁路桥梁、首座墩顶转体桥梁、世界上转体吨位最大的桥梁等,获国家科技进步一等奖、中国专利银奖、北京市科学技术一等奖、中国土木工程詹天佑奖等奖项。

3.高速铁路无砟轨道钢桥关键技术

2019年以前我国建成的高速铁路大跨度钢桥通常采用有砟轨道,无砟轨道在跨越大江大河的大跨度钢结构桥梁中大规模使用一直未获得突破性进展。列车高速通过易导致道砟飞溅并加速道床粉化,增加养护维修工作量,一般采用有砟轨道的钢桥实际运营速度不超过时速250公里,大大限制了高速铁路重要桥梁的列车运营速度。在借鉴相关研究成果及国内、外工程实践经验基础上,桥梁院开展了高速铁路无砟轨道钢桁梁桥设计研究工作,研发了新型无砟轨道钢桥桥面结构,发展了高速铁路无砟轨道钢桥设计理论,解决了高速铁路长大钢桥快速、绿色建造和设置无砟轨道的技术难题,列车运行速度达到时速350公里,提升运能,节约造价,减少后期运维工作量。

应用该技术建设的京张高铁官厅水库特大桥是当时国内运营速度最高、规模最大的无砟轨道钢桥,为我国大江大河桥梁限速问题的解决积累了宝贵的工程经验,有力保障2022年北京冬奥会运输,向世界展示了“中国速度”,兑现了我国对奥委会的承诺。2022年通车的济郑高铁郑州万滩黄河公铁大桥主桥全长2016米,采用双层组合桥面钢桁梁,下层四线铁路,上层六车道城市快速路,是国内联长最长、温度跨最大、设计时速最高的无砟轨道连续钢桁梁桥,实现了跨越大江大河高速铁路长大钢桥上铺设无砟轨道的技术突破。相关成果获得中国铁道学会科技一等奖、中国钢结构协会科技一等奖、中国中铁股份有限公司科学技术特等奖等奖项。

4.装配式桥梁绿色建造技术

桥梁装配化技术是现代化的制造、运输、安装和科学管理的生产方式的融合,不仅是对传统桥梁建设技术的单点突破,也是从多个维度对行业的整体提升,包括桥梁设计标准化、构件生产工厂化,施工安装机械化和组织管理科学化,使桥梁建设更环保、少干扰、更安全、高质量及低消耗,符合国家绿色建筑现代化、智慧化和绿色化的发展战略方向,有望成为桥梁主要设计施工方法之一。

近年来,桥梁院积极贯彻国家绿色低碳的发展战略方向,落实国务院《交通强国建设纲要》和国铁集团《新时代交通强国铁路先行规划纲要》的新发展理念,积极探索绿色发展新路径,推广全装配式桥梁技术,打造原创技术策源地,加快发展绿色桥梁建设,助力现代化、智慧化和绿色化的桥梁工业化建设的目标。依托济郑高铁桥梁下部结构预制拼装建造技术研究及试验成果,基础采用预制管桩实现了泥浆零排放,桥墩采用工厂预制,圬工方降低23.5%以上,装配现场施工无需模板,首创墩、梁运架一体化智能建造新模式,开创了高速铁路常用跨度桥梁下部结构运架一体拼装的绿色建造体系,形成了具有系统化设计、工厂化预制、装配化施工、数字化管理的全桥装配化智能建造成套技术,并在全路建设系统工程建造技术创新交流会上进行了经验交流,在业内起到了显著的示范引领效应。

5.大跨度拱桥建造技术

桥梁院在拱桥建设方面取得了多项技术突破,结构形式多样、施工方法全面。先后设计了广州丫髻沙大桥、新光大桥、南广铁路西江特大桥、大瑞铁路澜沧江特大桥等多座有影响力的大跨度拱桥,首创了“竖转+平转”“二次竖转”等施工方法,建成了国内、外跨度最大的高速铁路拱桥,获中国土木工程詹天佑奖、全国优秀工程设计银质奖、首届“中国十佳桥梁”、中国铁道学会科学技术一等奖等奖项。

大瑞铁路澜沧江特大桥是新建大理至瑞丽铁路大保段的“咽喉”工程,桥梁全长528.1米,主跨342米,为上承式劲性骨架钢筋混凝土提篮拱桥。大桥的施工采用了沿两岸山坡拼装拱肋颈性骨架、通过二次竖转完成劲性骨架合龙的设计方案,同时创造了首次运用“二次竖转”工法、竖转角度之和最大、竖放重量最重等三项世界第一的记录。依托南广铁路跨西江特大桥450米钢箱提篮拱桥工程,针对高速铁路大跨度钢箱拱桥的受力变形机理、设计和施工关键技术、大跨度钢箱拱桥轨道不平顺控制限值等关键技术开展了研究,揭示了高速铁路大跨度钢箱拱桥的温度变形机理,提出了轨道长波不平顺限值新的控制标准,形成了高速铁路大跨度钢箱拱桥轨道精调技术,为大跨度钢箱拱桥在高速铁路推广应用奠定了基础。大桥竣工时是当时已开通运营的跨度最大的铁路钢箱拱桥,也是主跨400米以上铁路钢箱拱桥中运营常速唯一达到时速250公里的桥梁。

业绩图片


高速铁路标准梁桥技术与应用

京张高铁官厅水库特大桥


济郑高铁郑州万滩黄河公铁大桥

南广铁路西江特大桥


大瑞铁路澜沧江桥


济郑高铁清丰特大桥装配式桥墩


芜湖单轨PC轨道梁

保定市乐凯大街南延工程跨保定南站斜拉桥


张家口怀来县官厅水库悬索桥