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        我国桥梁钢及钢桥建设发展与展望

        浏览次数: 日期:2016年9月22日 09:27

        进入21世纪以来,我国的高速铁路、高速公路,以及轨道交通与城市道路设施,均面临着要承受高速、重载、大交通量的压力。这就要求桥梁结构具有更好的安全、耐用、经济等性能。

        目前,我国拥有的28万余座公路桥梁和4万余座铁路桥梁中,绝大部分是混凝土桥梁。但在一些特殊路段,比如公路、铁路跨江越海、翻山越岭,甚至途经高寒、高海拔等特殊区域,对其桥梁就提出了更为苛刻的要求。此时,混凝土桥就只能让位于钢桥了。与混凝土桥梁相比,钢桥因具有建造速度快、材料可回收等诸多优点,在公路与铁路桥梁,尤其是大跨度桥梁中得到广泛应用。例如,目前,我国有特大型铁路桥梁1600余座,在长江及其支流,以及黄河上架设的桥梁有近百座。这些桥全部是钢桥。

        铁路钢桥技术发展较快

        钢桥主要有铁路钢桥和公路钢桥之分。

        经过几十年的发展,我国铁路钢桥的整体技术水平有了长足进步,逐步实现了结构形式多样化、桥梁规模大型化、钢桥连接全部焊接化。我国已经能够自行制造、架设悬索桥用的缆载吊机、挤紧机、斜拉桥梁段架设使用的吊机等大型建桥机械。例如,在苏通长江大桥建设时,建造者使用巨型吊机,成功浮吊起重达1300吨的钢箱梁段。此外,我国铁路钢桥涂装防护体系使用寿命原来仅为5年,经过不断研究探索,寿命延长至30年。

        铁路钢桥动力学仿真技术取得实质性进展。经过铁道科学研究院、西南交大、中南大学等在动力学仿真技术方面的不懈努力,仿真计算进入实用阶段。目前,已经建成的京津城际铁路,以及所有的客运专线桥梁,均使用具有30多个自由度的车桥动力耦合模型。其通过研究轨道与列车通过桥梁时的动力相应关系,找出列车脱轨的概率和旅客的舒适程度,同时,还可以针对地震和强风力对钢桥的影响进行香港马会开奖结果直播仿真。

        公路钢桥建设可满足个性化需求

        20世纪80年代以前,因钢材供应缺乏和地方经济制约,公路钢桥在钢桥中所占比例很小,桥梁结构形式少且跨度小。20世纪80年代中期以后,随着经济快速发展,我国逐渐具备建造大跨度公路钢桥的能力。

        公路钢桥技术的发展趋势如下:一是大跨度钢桥将向更长、更大、更柔的方向发展;二是轻质高性能、耐久新型钢材品种的研制开发和利用;三是大型工厂化高精度制造钢桥节段和大型施工设备的整体化安装,将成为钢桥施工方法的主流;四是公路钢桥设计和营建能力达到国际先进水平。

        公路桥梁受力特点与载荷和铁路桥梁有诸多不同,比如,公路桥梁用钢的强度等级并不是很高,钢板抗拉强度一般在500MPa左右,板厚一般也在50mm以下。这部分钢板一般采用控轧交货。但是,由于公路桥梁的设计部门较为分散,不同的客户对钢板的个性化需求往往不尽相同。有的公路桥梁工程,为了保证焊接性而明确指出不得采用热处理工艺,因此,对成分和工艺的要求比较严格。有的公路桥梁工程,着力于低屈强比技术指标,因而,要求必须采用正火状态交货。

        铁路、公路钢桥共同点较多

        不论是铁路钢桥,还是公路钢桥,都具备以下特点:

        一是具有共同的优、缺点。即强度高、重量轻、跨越能力强;韧性、延性好,可提高抗震性能;构件最适合工业化制造,制造精度高,运输、连接方便;上、下部结构可同步施工,架设快速方便,工期短;钢桥在受到破坏后易于修复和更换;旧桥材料可回收,资源可再利用,有利于环保。但二者也具有共同的缺点。即钢材易腐蚀,需要经常检查和按期油漆,维护费用高。

        二是主要材料包括:板材,香港赛马会、钢绞线,平型钢丝束,高强钢丝绳。板材为厚度10mm~80mm的钢板,要求具有较好的抗疲劳性能、可焊性、耐候性、延性,比建筑工程中的钢结构对材料性能的要求高很多。香港赛马会、钢绞线要求其强度为1860MPa,弹性模量为1.95GPa,7根钢丝绞捻成一束,若干束共同受力。平型钢丝束强度为1860MPa,弹性模量为2.1GPa,单丝直径通常为5mm~7mm,若干丝排列成正六边形,组成一束共同受力。高强钢丝绳强度为1860MPa,弹性模量为1.1GPa,单丝直径通常为2mm~3mm,扭结成绳共同受力。

        三是结构包括以下主要形式。按计算图式分为梁式体系(简支梁、连续梁、悬臂梁)和拱桥体系(拱梁组合体系、钢管混凝土拱桥、SRC拱桥)等;按截面形式分为钢板梁、钢箱梁、钢桁梁。

        四是连接方式包括铆接、普通螺栓连接、高强螺栓连接、焊接栓焊连接。铆接正在逐步淘汰;栓接正在逐渐减少,但无法被取代;焊接,技术进步明显,正在得到越来越广泛的应用。

        我国现代铁路、公路钢桥技术和国外相比,虽然起步晚了150多年,但我国桥梁专家不断吸取国外的先进技术、不断摸索实践、不断创新,使我国钢桥设计理念、建造工艺、应用钢材尤其是应用微合金化钢技术等方面已经基本达到了国际先进水平。钢桥由于跨度大、质量小、施工快等特点,且其设计理论更趋于成熟,施工技术相应提高,注定在未来的桥梁建设中占有重要地位。(夏杰生)

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