第十一章 技术革新，追赶世界
 

第十节 攻克世界水平的大跨度栓焊钢梁

　　一、坚决采用栓焊梁新技术

　　成昆线的桥梁设计中，采用和发展的新技术有：桥墩台快速施工、钻挖孔灌注桩基础、漂石河床桥基埋置深度、钢筋混凝土柔性桥墩、板凳式拼装桥墩、预应力混凝土薄矩形拼装桥墩、空心桥墩、悬砌拱桥、大跨空腹石拱桥、串联式预应力混凝土梁、悬臂施工预应力混凝土梁、栓焊钢梁、大跨度钢桁梁等13项。

　　这里，专说栓焊梁新技术。

　　大桥由基础、墩台、梁这三部分组成。梁的形式也是多种多样的。

　　我国首次采用大跨度栓焊钢梁，也是追赶世界水平的难关之一。

　　吕正操回忆说：“如何处理铁路与山和水的关系，当时的思想是，怕山又怕水;怕山，因为打长隧道还有困难，怕水，因为架大桥高桥经验也不多。”

　　铁路所经地区，由于历次地质构造运动的影响，断裂发育，产生了各种严重的物理地质作用和不良地质现象。

　　为了战胜与克服不良地质，需要建大跨度桥梁，为了压缩架桥时间也需要设计出不需要架桥机架设的各式桥梁。钢梁，就是最好选择。

　　虽然上世纪60年代我国的钢产量很低，绝大部分桥梁还得用钢筋混凝土梁。但是，相对我国铁路建设史，成昆铁路上采用钢梁的数量也是空前的。因为成昆铁路经过的山高沟深多，跨河、越江多，泥石流、滑坡地段也需要一跨而过，钢梁具有跨度大、体量轻、不用架桥机等优点。

　　钢梁，在杆件联接上，一般采用铆焊联接技术，五十年代采用了一种栓焊钢梁——螺栓连接的新技术。

　　成昆铁路采用什么联接技术的钢梁，曾有过不同意见。

　　主张采用铆焊钢梁的老方法，也有其依据与道理。

　　1934年～1937年，39岁的茅以升先生带领中国工程师设计并监造了钱塘江大桥(主跨65.84米，全长1453米)，开创了我国自行建造钢桥的历史。1956年，中苏两国专家合作，才在沈阳桥梁厂试焊成功24米焊接板梁，架设在石太线和湛江附近支线上，这是我国第一次制造焊接钢桥。

　　1957年，中苏两国专家再次合作，我国建造完成了武汉长江公路铁路两用大桥。桥梁全长1155.5米，主跨128米。因此，我们取得了经验，培养了一批钢桥设计、施工、制作、研究的科学技术人员。

　　虽然60年代初，我国开始栓焊钢桥的研制，并于1962年至1964年分别建成雒容(跨度44.62米)和浪江(跨度61.44米)两座，但这仅仅是试点，比较起来，采用铆焊钢桥更为有把握。

　　主张采用栓焊钢梁的同志认为，栓焊钢梁是一种新型桥梁结构,革了一百年来占统治地位的铆接钢梁的命，它比全焊钢梁施工方便得多。栓焊钢梁在主体结构上采用普通低合金钢;杆件在工厂自动焊接，运至工地用40B钢高强度螺栓来代替传统的铆接。栓焊钢梁既改善了钢梁节点受力状态，又简化了工厂制造工艺和工地拼装方法，具有节省钢材，减轻体力劳动，提高工效和养护维修简单等优点。

　　副总指挥兼技术委员会主任彭敏赞成采用栓焊钢梁新技术。他认为，成昆铁路一定要采用先进的栓焊梁。

　　1965年4月13日至17日，技术委员会第一次会议在成都召开。彭敏在会议上指出:“我们现在要走条新路，这条新路要些‘闯将’来走。往往我们有些同志，对旧的东西他可以接受，对新事物则吹毛求疵，新东西出点事就大惊小怪。新技术不可能没有一点缺点，对它要采取欢迎支持的态度，有缺点在实践中改进，而不是站在一边指责。现在我可以回答:搞新技术是‘有把握’的，但‘把握不多’;新东西把握会少一点，没有‘把握’的东西，坐在屋子里等，不去实践，‘把握’不会增加;新东西就要不断实践，我现在就是这个主张……特别是修铁路，不论是焊接钢轨还是整体道床，出了点毛病就不行?栓焊梁有些裂缝，火车就会掉下来吗?我看没那么回事。”

　　在彭敏的路桥建设的经历中，大型工程任务，硬骨头很多，但桥的钢梁是最硬的骨头，它每进行一步，都涉及国家的工业基础、各个专业水平、经济实力。在任何一步、任何一个环节、任何一个困难面前迟疑、退缩、心软，都能找到“收回不做”的充分理由。但是，彭敏仍坚持向前走，不动摇，这是他成功的法宝。

　　彭敏把铁道部科学研究院的工程师潘际炎等一批专家、学者调到西南，成立了栓焊梁战斗组。

　　二、我国栓焊钢梁专家潘际炎

　　在成昆铁路栓焊梁的攻关战斗中，不得不专门叙述一下栓焊梁专家潘际炎。

 

　　(潘际炎.选自网络)

 

　　潘际炎，1942年高中毕业后，因家庭环境和身体状态欠佳，只得弃学从工，进了一家兵工厂当钳工学徒和描图练习生。1950年8月毕业于清华大学土木系结构组。

　　1950年潘际炎被分配到铁道部设计局任实习生、技术员。后又在大桥局勘测设计处任工程师、总工程师等职，参与了西宁线河口黄河木便桥、广西南宁邕江桥、南昌赣江桥、铁路丹河拱桥等工程的设计，积累了丰富的工程经验。1959年奉命援越，在越南交通部任桥梁专家。1963年8月回国，1964年开始在铁道部科学研究院工作。

　　1965年，西南铁路建设总指挥部技术委员会下令成立栓焊钢梁战斗组，潘际炎与大批科研人员奉命奔赴成昆铁路。由铁道部科学研究院、西南研究所、专业设计院，铁道部大桥工程局、第二工程局，铁道部第一、二、四设计院，兰州铁道学院，清华大学，中国科学院声学研究所，一机部焊接研究所，铁道兵一、五、七、八、十师、科研处，山海关、宝鸡桥梁厂等单位，共68人，组成三结合的栓焊梁战斗组，实行科研、设计、制造、施工、材料、成桥试验以及维修七事一贯制。潘际炎任战斗组组长。

　　潘际炎十分赞同采用栓焊钢梁的意见，他建议将成昆铁路南端的迎水河大桥为试点，研究建造具有世界先进水平的112米系杆拱桥。之前，我国只建成了两座试验性栓焊梁，理论基础和实践经验都不充分。在潘际炎的组织领导下，战斗组全体同志的热情高涨，挑灯夜战，对设计、制造、施工的每一个环节都经过试验，得出各类参数，提出相应规定，很快形成设计方案和工艺方法。战斗组成员还做了大量的跨部门和跨地区的组织协调工作，团结各方，优势互补，很快完成设计任务。

　　潘际炎通过成昆铁路栓焊钢桥的研究，发现了我国桥梁用钢性能的不足。我国生产的16锰桥钢，是可焊性能较好的钢材，但强度和厚度均不能满足发展大跨度栓焊钢桥的需要。因此，发展高强度钢材，是钢桥迈向更大跨度的关键。

　　1967年潘际炎向上级建议研制新钢种，经批准后，潘际炎和冶金部、鞍山钢铁公司协作开始研制大跨度焊接桥梁用新钢种，并取得了突破，继成昆铁路后，研制成功极限强度60公斤/毫米的15MnV N桥钢，厚度达56毫米，已用于修建白河大桥3×128米跨度的连续桁梁，并准备用于九江大桥的216米系杆拱。潘际炎认为“钢材质量限制了钢梁的跨度，研制新钢材，建造世界最长钢桥就不在话下。”

　　潘际炎以成昆铁路锻炼出来追求上进、创新克难精神，开拓进取，成为学科带头人。历任铁道部科学研究院工程师、研究员、桥梁研究室主任，1983年主编并编写完成了我国第一本栓焊钢梁著作《铁路栓焊钢桥的研究》，为我国栓焊钢桥理论的全面发展奠定了基础。参加筹建了国内第一流的大型结构试验室，为填补和发展中国钢桥的新材料、新工艺、新结构、新理论做出了重大贡献，为我国大面积使用大跨度焊接桥梁创造了条件。

　　彭敏说：潘际炎选择迎水河大桥作为试点，是选择挑战，向世界先进水平挑战!伸手可摘的桃子，瓮中捉鳖的事还要我们战斗组干什么?!成昆人就要干上进的事、追赶的事、克难的事、创新的事!

　　三、攻克栓焊钢桥的设计制造

　　潘际炎领衔的战斗组，将迎水河铁路大桥作为第一个试验点。由68人组成科研设计、制造、施工三结合的“栓焊梁战斗组”，在设计工作中，进行了大量的试验，为栓焊钢桥新技术在成昆铁路的大量采用和进一步发展，作出了贡献。

　　迎水河大桥位于成昆铁路禄丰至棠海区间，全长203.4米，两端邻接隧道，河谷深达90米。主跨为112米栓焊刚性梁柔性拱，拱跨为96米。

　　在112米系杆拱桥设计中，彭敏与潘际炎商讨了静力特性、水平自振特性、柔性拱翘离平面的稳定性及施工过程中的应力调整等问题，因而进行整体模型试验。试验包括：振动试验、横向风载静载试验、竖向荷载静载试验、全跨加载试验、内力调整试验。每一项试验，都凝聚了战斗组成员与制造工人的辛劳、心血。

　　为了掌握栓焊钢桥新技术，战斗组进行了焊接疲劳、栓接疲劳、栓接接头性能及表面处理工艺、高强度螺栓拧紧工艺、16锰钢焊接工艺、探伤工艺、新型结构模型等一系列试验研究。

　　对16锰桥钢焊接和栓接疲劳试验，既是桥梁安全的需要，也为制定我国钢桥疲劳设计规范提供数据。战斗组的工程技术人员一丝不苟地进行反复试验，这些疲劳试验的成果，后来为1975年“铁路工程技术规范”所采用。

　　在山海关桥梁厂的喷漆车间里，职工们正在对钢梁的表面作系列处理，包括：除锈、油漆、喷锌、道碴槽板防腐处理等。战斗组的同志仔细观察每一道工序，要求职工们把握好每一个细节，保证高质量。
 

　　(山海关桥梁厂旧貌.选自网络)

 

　　质量检查包括对原材料(钢材)和辅助材料(焊剂、焊丝、焊条、涂料等)的复验，对半成品的加工、组装、焊接、修整、钻孔、除锈及油漆等工序的检查，以保证产品质量。

　　焊接时，焊缝不得有裂纹、溢流、烧穿、未填满的火口和超过容许限度的气孔、夹渣及咬肉。杆件探伤合格，须经探伤人员签字，方可交下一道工序。

　　112米刚性梁柔性拱与同跨度的A3桥钢平弦简支桁梁相比省钢30﹪，杆件轻巧，便于山区运输。成昆线共修了4孔这种112米刚性梁柔性拱，为拴焊钢桥向新型结构和更大跨度发展积累了经验。

　　高强度螺栓采用40硼钢制造，由大冶、太原及本溪钢厂供料。按型式及尺寸加工及热处理工艺。回火在淬火后24小时内进行，回火温度应控制严格，如低于420℃会引起脆断。

　　彭敏之所以坚持要攻克栓焊钢新技术，是因为这是中国铁路交通高速发展必然之路。中国地形复杂，山区沟壑众多，大桥、长桥是制约铁路、公路高速发展的瓶颈，而栓焊钢梁正是解决这一困难的关键之举。因此，在成昆铁路建设中，他总是根据条件可能，多建造一些栓焊钢梁。

　　迎水河大桥112米系杆拱轿，轻盈美观，是采用当时最大厚度24毫米的国产16锰桥钢板建造大跨度钢桥的一种合理形式，接近当时世界上同类型铁路栓焊钢桥的最大跨度。

 

　　(迎水河栓焊钢梁大桥•选自《成昆铁路•6•画册》)
 

　　负责栓焊钢梁架设的是铁道兵第七师的一个普通施工连队，他们用简陋的机具安装了这项具有世界水平的新型钢铁大桥，这在第五章第七节已作了叙述。

 

　　(未完待续)

 

　　作者简介
 

　　作者，洪承惠，1944年7月出生。1962年入伍。铁道兵一师历任战士、班长、干事，参加成昆铁路大会战。1978年转业。历任科员、镇长、街道办主任等职。2004年8月退休后，立志全力写好《成昆铁路大会战》。

 

首发：铁道兵文化网

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编辑：向日葵