中国焊接钢桥四十年
中国桥梁发展史解读

桥梁工程发展史qiaoliang gongcheng fazhanshi桥梁工程发展史history of bridge engineering桥梁是线路的重要组成部分。
在历史上,每当运输工具发生重大变化,对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求,便推动了桥梁工程技术的发展。
在19世纪20年代铁路出现以前,造桥所用的材料是以石材和木材为主,铸铁和锻铁只是偶尔使用。
在漫长岁月里,造桥的实践积累了丰富的经验,创造了多种多样的形式。
但现今使用的各种主要桥式几乎都能在古代找到起源。
在最基本的三种桥式中,梁式桥起源于模仿倒伏于溪沟上的树木而建成的独木桥,由此演变为木梁桥、石梁桥、直至19世纪的桁架梁桥;悬索桥起源于模仿天然生长的跨越深沟而可资攀援的藤条而建成的竹索桥,演变为铁索桥、柔式悬索桥,直至有加劲梁的悬索桥;拱桥起源于模仿石灰岩溶洞所形成的“天生桥”而建成的石拱桥,演变为木拱桥和铸铁拱桥。
在有了铁路以后,木桥、石桥、铁桥和原来的桥梁基础施工技术就难于适应需要。
但到19世纪末叶,由于结构力学基本知识的传播、钢材的大量供应、气压沉箱应用技术的成熟,使铁路桥梁工程获得迅速发展。
20世纪初,北美洲曾在铁路钢桥跨度方面连创世界纪录。
到第二次世界大战前,公路钢桥和钢筋混凝土桥的跨度记录又都超过了铁路桥。
第二次世界大战后,大量被破坏的桥梁急待修复,新桥急需修建,而造桥钢材短缺,于是,利用30年代以来所积累的关于高强材料和高效工艺(焊接、预应力张拉及锚固、高强度螺栓施工工艺等)的经验,推广了几种新型桥──用正交异性钢桥面板的箱形截面钢实腹梁桥,预应力混凝土桥和斜张桥。
60年代以来,汽车运输猛增,材料供应缓和,科学技术迅猛发展,桥梁工程又在提高质量、降低造价、降低桥梁养护费等方面获得了很大改进。
国外桥梁工程的发展19世纪20年代以前(有铁路之前)①木桥。
在公元前2000多年前,巴比伦曾在幼发拉底河上建石墩木梁桥,其木梁可以在夜间撤除,以防敌人偷袭。
中国钢桥发展

中国钢桥发展历史的回眸••中国建设钢桥的历史可以追朔到百年以前,在我国7万多公里的铁路线上,有8000多座钢桥在服役,其中超过百年的老龄钢桥有160多孔。
而早期的老龄钢桥大多是外国人设计并建造。
旧中国的铁路钢桥建设,由于受到当时的政治、经济和科学技术的限制,材料、设计水平、制造水平、施工技术等条件都很落后,钢桥的发展极为缓慢。
••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65.84m,全长1453m),开创了我国自行建造钢桥的历史••中国最早的钢桥制造厂有超过百年的历史(1894),但是,直到50年代初期,桥梁工厂只有制造铆接桥的技术。
1956年,苏联专家与中国技术人员合作,在沈阳桥梁厂试焊成功第一孔24米焊接板梁,此后,第一批320孔24m焊接板梁桥,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桥。
••1957年,借助前苏联专家的技术和材料,中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。
桥梁全长1155.5m,主跨128m,该桥的建设培养了中国第一批钢桥设计、施工、制作、研究的科学技术人员,为中国钢桥事业的发展奠定了基础。
••1968年,中国人靠自己的技术、材料,自行设计建造了正桥长1576m,铁路桥全长6772m,公路桥全长4588m的南京长江大桥,主跨160m,首次使用国产的16Mnq钢。
••六十年代中期,在中国西南成昆铁路建设中,由科研、设计、施工、制造单位组成了栓焊梁战斗组,系统地研究了栓焊钢桥建造技术,编制了我国最早的《栓焊钢梁设计暂行办法》,并以此为指导,在成昆线上建成了不同形式的栓焊钢桥44座,结束了中国铆接钢桥的历史,开创了中国栓焊钢桥技术发展的新纪元。
、以特大型桥梁建设为标志的五个里程碑1、武汉长江大桥(第一个里程碑)特点:(1)长江上第一座公、铁两用桥(2)跨度:128m(3)材料:3号桥梁钢(Q240)(4)铆接2、南京长江大桥(第二个里程碑)特点:(1)跨度:160m(2)材料:16Mnq (Q345)(3)铆接(4)我国独立自主从材料到建设完全依靠自己力量,写入党的历史问题决议中。
中国焊接钢桥的发展

采 用 高强 螺栓 连接) 和全 焊钢 桥( 厂制 造 和工 地拼 工
装 完全采 用 焊接连 接)栓焊钢 桥和 全焊钢 桥 可统称 。
为 “ 接 钢 桥 ”。 焊 钢 桥 在 中 国 的发 展 经 历 了 几 个 阶 段 , 括 如 表 概
( 华大学 , 京 108) 清 北 0 04 摘要 : 中国在 2 世纪 6 年代开始栓焊钢桥 的建设 , 0 0 但焊接钢桥 的大发展却是在 2 世 纪 9 0 0年代 以
后。 简要 介 绍 了焊接 钢桥 在 中国发展 的 几个 阶段 、 发展 水 平 以及 若 干技 术进 展 , 包括 桥 梁钢 的开发 及
b dg ssa td at r1 90sTh spa e ie y i r dc st e s vea e e o men tg s, veo m e tlv la d s me t c nia o r s i r e tre fe 9 . i p rbr f nto e h e r ld v l p l tsa e de lp n e e n o e h c lpr g e s
桥 的造桥 技 术 , 1 0 如 7 5年 在大 渡 河 上修 建 的泸 定 桥, 是现 存最 精 良的一座 铁 索桥 , 直至 1 7 而 7 9年英 国才 修 建 了第 一 座 铁索 桥 , 同 、 国 、 国 直 到 德 法 美 l 9世 纪才有 了铁 索桥 。 从 17 8 6年 到 14 9 9年 , 国共 修建铁 路桥 梁 13 中 -
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第 3 7卷
第 3期
雹晖梭
Elc r ed n c i e e t c W li g Ma h n i
我国钢桥的发展

[] 5 刘本党. 沥青路 面基层材料 室 内试验研 究 [] 山西建筑, J.
T ec u e ftmp r t r h i k g r c e n t bl e a ea d i rv n ieme s e h a sso e e au es rn a ec a k i c me tsa i z d b s n t p e e t a u s n 海 宁
摘 要 : 绍了钢桥 的 自身特 点及适用 范围, 我国钢桥发展 的历程进行 了回顾 , 介 对 并分析 了国内外钢桥发展 的现状, 出 提 了我 国钢桥发展的趋势 , 从而对我 国今后桥梁事业 的发展提供 了理论指导。
关键词 : 钢桥 , 发展历程 , 复合梁桥 , 展趋 势 发
周行春 . 半刚性路 面反 射裂缝 防治措施研 究综述 [] J. 沥青路面或者加厚半刚性基层 沥青 路面 的沥青层 厚度不太 现实 , [ ] 4 焦新海 , 重庆交通学院学报 ,9 8 3 :93 . 1 9 ( )2 —0 而且技 术还 未成熟 , 目前 中国的 高速 公路 中还 未 能大 范 围推 在 广。水 泥稳定类基层 由于其强度高 、 水稳定性好 、 造价 较低 、 取材 方便 以及技术较为成 熟 的优势 , 目前 中国公 路 , 在 特别 是西部 地
12 适 用 范 围 .
责设计并监督施工的钱塘江大桥 , 拉开 了我 国建 大跨 度钢桥 的序
我国钢桥建设 取得 了较大 的发展 , 19 在 90年 目前桥梁市场主要是钢桥 、C桥和 R P C桥。在跨长大于 10m 幕 。新中国成立后 , 2 以前 主跨大于 10m的铁路钢桥就有十余座。如 15 年建成 的武 0 97 的大跨度桥梁领 域 , 桥 自重约 为 P 钢 C桥 的 15 / . , 占绝 / ~1 6 5 故 为公铁两用桥 , 正桥为三联 , 每联 为 3 2 ×18m连续铆 对 优势 。在 中小跨度桥梁 中, 由于材料 、 制造 和安装技术 、 地理条 汉长江大桥 , 接钢桁梁 ;9 8 16 年建成的南京 长江大桥 , 为公铁两用 桥, 也 上部结 件、 维修与造价等一 系列 因素 的不同 , 在桥 型选择 时应综 合考虑
钢桥焊缝残余应力与变形分析

钢桥焊缝残余应力与变形分析一、概述钢桥是指上部结构主要承重部分是用钢材制成的桥梁,它自重较轻,跨越能力大,抗拉、抗压、抗剪强度高,可用于复杂桥型和景观桥。
在工程中,经常能见到的钢桥类型有:梁桥(I型板梁、桁梁、箱梁),拱桥(系杆拱,箱形拱、桁架拱),索桥(悬索桥和斜拉桥)。
我国迄今已建造了3600余座各式钢桥。
仅在长江上已有各种型式的桥梁30余座,其中接近半数为钢桥。
关于焊接钢桥,可以公路桥为对象作比较,按大跨径悬索桥的跨径L≥600m,大跨径斜拉桥L≥400m,进行不完全统计。
90年代以来中国已建成大跨径悬索桥7座,大跨径斜拉桥10座;同时期国外建成的大跨径悬索桥有10座(其中日本6座),大跨径斜拉桥有15座(其中日本6座)。
按跨径大小排序,在世界上建成的全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中,中国有2座:江阴长江大桥(L=1385m)排名第四,香港青马大桥(L=1377m)排名第五;斜拉桥排名前十位的焊接钢桥中,日本的多多罗大桥L=890m,居首位;中国有6座桥,排名第三、四、五、六、七和第九(南京长江二桥L=628m,排第三位;武汉长江三桥L=618m,排第四位)。
钢桥是由钢板、型钢等组合连接制成基本构件,如梁、柱、桁架杆件等,运到工地后再通过安装连接组成整体结构。
连接在钢桥中占有很重要的地位。
钢桥中部件的连接方法主要有铆钉连接、螺栓连接和焊接三类。
焊接是现代钢桥最主要的连接方法,它是对钢材从任何方位、角度和形状相交都能方便使用,一般不需要附加连接板、连接角钢等零件,也不需要在钢材上开孔,不使截面受到削弱。
因此,它的构造简单,节省钢材,制作方便,并易于采用自动化操作,生产效率高。
此外,焊接的刚度较大,密封性较好。
常见的焊接方法有电弧焊、栓钉焊,电弧焊又常分为手工电弧焊、埋弧焊和气体保护焊。
焊缝连接中按焊体钢材的连接方式可分为对接接头、搭接接头、T型接头、角接接头等形式。
但焊接也存在着它不足的一面,焊缝附近钢材因焊接的高温作用而形成热影响区,其金相组织和机械性能发生变化,某些部位材质变脆;焊接过程中钢材受到不均匀的高温和冷却,使结构产生焊接残余应力和残余变形,影响结构的承载力、刚度和使用性能;焊缝可能出现气孔、夹渣、咬边、弧坑裂纹、根部收缩、接头不良等影响结构疲劳强度的缺陷。
我国桥梁工程建设用钢发展状况

我国桥梁工程建设用钢发展状况桥梁工程建设20世纪90年头以后,随着大规模公路建设的绽开,我国主动吸纳世界结构力学、材料学、建筑学的最新成果,桥梁建设得到了极大的发展,在长江、黄河等大江大河和沿海海疆建成了一大批有代表性的世界级桥梁。
这是我国桥梁建设的“提高和创新”时期。
1991年,主跨423m的双塔双索面迭合梁斜拉桥——上海南浦大桥建成,这是我国第一座自行设计、自行建立的主跨径在400m以上的大桥。
随后,最大跨度的上海杨浦大桥、我国第一座现代悬索桥汕头海湾大桥、跨度420m的钢筋混凝土箱形拱桥重庆万县长江大桥、我国第一座千米以上的悬索桥江阴长江大桥相继建成。
进入21世纪,随着我国经济的持续高速发展,在自主创新的基础上,我国的桥梁建设也进入了“超越”阶段。
在这期间,我国最大跨度的预应力混凝土斜拉桥湖北荆沙长江大桥,最大跨度的预应力混凝土梁拱组合体系的福建闽江大桥,当时塔高最大、拉索最长、桥面宽度最大的斜拉桥南京长江二桥,创世界记录跨度的上海卢浦钢拱桥,我国最大跨度悬索桥润扬长江大桥,我国第一座在广袤海疆建立的上海浦东大桥,我国首座双层特大公路和轻轨两用钢箱提篮拱桥菜园坝大桥,目前世界上最大跨度的钢箱梁悬索桥西堠门大桥,国内目前最大规模的跨界公路工程项目深圳湾公路大桥,以及获得当今世界桥梁界最高荣誉“乔治.理查德森奖”的苏通长江大桥,长度目前在世界上在建和已建的跨海大桥中位居第一的杭州湾跨海大桥相继建成。
每一座具有跨时代意义桥梁的建成都凝合了我国桥梁科技工作者不懈的奋斗和自主创新的追求。
目前,中国在建和即将开工建设的客运专线规模达到9700km,其中桥梁比重接近50%。
广珠城际铁路桥梁比重最高,达到90%以上。
京津城际铁路桥梁比重达到88%。
全长1318km的京沪高速铁路桥梁总长达1060km,桥梁比重为80%。
其中昆山特大桥164.8km,创我国客运专线中桥梁长度之最。
武汉天兴洲长江大桥是世界最大跨度、时速250km的公路铁路两用斜拉桥;南京大胜关大桥是目前世界最大跨度、设计时速350km的高速铁路桥梁。
中国钢桥的发展及制造现状y
中国钢桥的发展及制造现状1.栓焊钢桥的发展历程2.近年来建设的大跨度钢桥3.钢材及钢桥产量4.钢桥制造技术现状5.钢桥制造的今后课题xx1.栓焊钢桥的发展历程近10年中,中国建设了许多大规模钢桥,包括正在施工的主跨1088m的苏通长江大桥,全长36km的杭州湾大桥,和已建成的全长31km的东海大桥等,取得了长足的进步。
现在的成绩是经过了40多年持续不断的研究和实践,在材料、结构设计、制造工艺和施工等技术方面有了较深厚的积累。
表1为中国栓焊钢桥和全焊钢桥的简要发展历程,表中列举了钢材、高强度螺栓(HTB)和焊接等在钢桥上的应用情况。
由于1950~1990年钢材短缺,国家采用了限制钢材使用等措施,即基本上限于大跨度铁路桥梁才建设钢桥,所以,焊接和栓接技术的研发首先始于铁路钢桥,1980年以后,随着经济和钢材产量的持续增长,高速公路和城市交通工程快速发展,对大跨度桥梁建设的需求,促进了公路钢桥的建设和发展。
1985年以后开始建设大跨度钢拱桥,1995年以后开始建设扁平钢箱梁的大跨度斜拉桥和悬索桥。
2. 近年来建设的大跨度钢桥表2~表5分别列出了近10余年中建设的大跨度公路钢拱桥、钢斜拉桥、钢悬索桥,以及铁路钢桥代表性桥梁。
3. 钢材及钢桥产量(1)中国钢材产量的增长1985年以前,中国年钢材产量不足5×107t,1996年为0.9×108t,2004年达到2.97×108t,2005年为3.97×108t,20年中增加了约8倍。
中厚板(t≥5mm)钢材,1996年为1.2×107t,2005年为5.3×107t,图1为中国钢材和中厚板钢材的年产量增长图。
图1 中国钢材和中厚板钢材的年产量增长(2) 钢桥用钢的品种、性能表6为中国桥梁钢的品种及其化学成份和力学性能(GB/T714—2000)表7为适用于各种钢材的埋弧焊丝的品种。
表8为高强度螺栓品种及钢材(GB/T1228~1231—1991)此外,还开发了满足钢桥多项设计要求的各种性能的钢材和品种,如:●钢材的屈服强度等级:235 MPa级,345 MPa级,355 MPa级,370 MPa级,420 MPa级,460 MPa级等。
中国桥梁五十年回眸
中国桥梁五十年回眸一、引言在人类文明的发展史中,桥梁占有重要的一页。
中国古代木桥、石桥和铁索桥都长时间保持世界领先水平,任桥梁发展史上曾占据重要地位,为世人所公认。
例如,据文献记载,中国早在公元前五十年(汉宣帝甘壺四年)就建成了跨度达百米的铁索桥,而欧美直到十七世纪尚未岀现铁索桥。
1665年徐霞客的《铁索桥记》详细描述了建于1629年在贵州境内的一座长约122米的铁索桥。
法国传教士于1667年出版了一本《中国奇迹览胜》,书中也介绍了中国铁索桥。
世界科技史家英国李约瑟博上指岀:这两本书直接启发了西方人建造铁索桥的尝试。
十八世纪的英国工业革命造就了近代科学技术,也使欧美各国率先进入现代桥梁工业新时代。
不幸的是,中国自十三世纪北方少数民族入主中原的元朝起,科技就停滞不前,到十七世纪明朝时已开始落后于西方。
淸朝政府又奉行闭关自守的愚昧政策,夜郎自大,终于在1840年的鸦片战争中惨败,使中国遭到列强的侵凌,蒙受了百年耻辱。
回顾旧中国的桥梁,长江是天堑,黄河上的三座桥梁:津浦铁路济南铁路桥,京汉铁路郑州铁路桥和兰州市黄河桥以及上海、天津、广州等大城市中的一些桥梁也无一不是由洋商承建的。
我们唯一能引以自豪的是由茅以升先生主持兴建的杭州钱塘江大桥。
该桥由他带领一批留学生自行设计和监造,但实际施工仍由丹麦康益洋行承包下部结构和沉箱基础工程,上部结构钢梁则由英商逍门朗公司承包制造和安装。
旧中国的承包商还没有建造大桥的水平, 而政府交通部门也没有大桥施工队伍,只能做一些公路小桥涵的工程。
当时水平最高的中国桥梁工程队伍当推由赵祖康先生领导的上海市工务局,他们在解放前已设计建造了几座跨苏州河的钢筋混凝上悬臂梁桥,至今仍发挥作用。
这支队伍也是解放初期我国桥梁建设的重要技术力呈:,后来组建成上海市政工程设计院。
新中国诞生后,面对美国的经济封锁和制裁,向苏联学习是我们唯一的选择。
在桥梁工程领域我们也派岀了很多留学生赴苏联学习他们的预应力混凝上和钢桥技术。
桥梁钢结构焊接装备应用现状与发展
桥梁钢结构焊接装备应用现状与发展徐向军;贝玉成;范军旗;刘振刚;胡广瑞【摘要】介绍了我国桥梁钢结构焊接装备的现状和发展,通过近十年的努力,我国公路钢箱梁桥正交异性板钢结构的焊接装备得到了长足发展,今后需要针对公路钢箱梁整体拼装和铁路桁梁桥杆件制造方面研发新型焊接装备,采用高效焊接工艺,提升自动化水平,减少人工焊接,提高焊接质量,从而实现中国钢桥由传统的劳动密集型向智能化制造的转变,提高钢桥的焊接质量和生产效率,取得更大的社会和经济效益.【期刊名称】《金属加工:热加工》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】4页(P14-17)【关键词】桥梁钢结构;焊接装备;焊接质量;生产效率【作者】徐向军;贝玉成;范军旗;刘振刚;胡广瑞【作者单位】中铁山桥集团有限公司;中铁山桥集团有限公司;中铁山桥集团有限公司;中铁山桥集团有限公司;中铁山桥集团有限公司【正文语种】中文一、概述焊接连接在中国桥梁钢结构制造上的应用起始于20世纪60年代,通过五十多年的不懈努力和试验研究,攻克一个个难关,使中国钢桥焊接技术得到了快速发展,为我国钢桥制造由以往的铆接桥发展为今天的栓焊桥和全焊桥奠定了坚实的基础。
近十年来,随着我国高速公路和高速铁路的迅猛发展和世界“一带一路”基础设施建设的大力投入,我国钢桥制造业得到巨大发展。
借助港珠澳大桥、沪通长江大桥、平潭海峡大桥、虎门二桥、孟加拉帕德玛大桥及芜湖第二公铁两用大桥等世界瞩目桥梁工程的建设,桥梁钢结构焊接技术水平得到全面提高,实现了焊接装备的更新换代,从而使我国钢桥制造业摒弃了传统的以人工为主、生产效率低、质量稳定性差的生产模式,大大改善了劳动环境,提升了国际竞争力。
二、我国桥梁钢结构焊接装备现状1.传统的焊接方法仍采用目前在我国中小型桥梁钢结构制造厂,仍然采用传统的焊接方法。
在桥梁钢结构中,常用的焊接方法有埋弧焊、气体保护焊和螺柱焊,少量焊缝采用焊条电弧焊。
传统的钢桥制造工艺,埋弧焊为自动化焊接工艺,埋弧半自动焊、气体保护焊和焊条电弧焊为人工或半自动化焊接工艺,针对圆柱头焊钉的螺柱焊为人工施焊。
我国桥梁用钢现状及耐候桥梁钢发展
我国桥梁用钢现状及耐候桥梁钢发展摘要:我国桥梁用钢强度等级与韧性不断提高,焊接性能持续改善,钢板的适宜厚度逐步提高。
铁路桥梁用钢、公路桥梁用钢、跨海大桥用钢成为我国桥梁用钢的主体。
顺应时代发展要求的高性能耐候桥梁钢将是我国桥梁用钢发展的主要方向。
耐候桥梁钢在我国已经有所应用,但需要系统建立或健全使用耐候桥梁钢的相关国家或行业标准。
关键词:桥梁,钢,耐候1、前言建国以来,我国的桥梁建设事业有了很大的发展。
新设计、新材料、新工艺的广泛采用,使得我国桥梁的设计建造水平不断提高。
悬索桥、斜拉桥、拱桥、梁桥,都展示出各自的独特魅力。
我国铁路桥梁的发展自1957年的武汉长江大桥(A3)开始,经历南京长江大桥(16Mnq),九江长江大桥(15MnVNq)到1998年的芜湖长江大桥(14MnNbq),经过四个标志性的阶段,各阶段都代表了一个时期的桥梁技术的发展水平和冶金技术的发展水平。
铁路桥梁由铆接、栓焊发展到芜湖长江大桥的整体焊接节点,钢梁的跨度也由128米发展到312米。
已建成的亚洲最大的公路铁路两用桥-芜湖长江大桥,其主跨达到312米,集数十项世界领先技术为一体,标志着我国铁路桥梁的制造技术已达到世界领先水平。
正在建设的南京大胜关长江大桥(WNQ570),是我国第一条大跨度高速铁路桥梁,桥面为四线高速铁路和两线地铁,设计时速为300km/h,更是奠定了我国桥梁行业在国际上的领先地位。
公路桥梁自上世纪50年代至80年代经历了预应力钢筋混凝土梁式(钢构)桥到预应力钢筋混凝上梁式(钢构)桥后,80年代末随着大跨度公路桥梁的建造,钢结构现代索桥(斜拉、悬索)显示出强有力的竞争力,得到快速发展。
在不足10年的时间,国内相继建造了10余座世界级的大跨度斜拉及悬索桥。
南京长江二桥及武汉长江三桥为世界第三和第四大(国内第一、二)斜拉桥,其中南京长江二:桥采用全焊结构代替了以往的栓焊钢箱梁,跨度达到628米,标志中国钢结构公路桥梁建设水平已达到世界先进水平。
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中国焊接钢桥四十年清华大学陈伯蠡⒈中国钢桥发展概况常见的钢桥型式有:梁桥(I型板梁、桁梁、箱梁),拱桥(系杆拱、下承拱、上承拱、中承拱),以及悬索桥和斜拉桥等。
大跨径公路钢桥主要是悬索桥(图1 a)和斜拉桥(图1b);铁路钢桥多为梁桥和拱桥。
图1c为低塔斜拉公铁两用梁桥。
按造桥方法,钢桥可分为:a bC d图1焊接钢桥的几种桥型a—--西陵长江大桥(公路桥);b——- 南京长江二桥(公路桥);c-——芜湖长江大桥(公铁两用桥);d---贵州北盘江大桥(铁路桥)铆接桥(工厂制造和工地拼接均为铆接)、栓焊桥(工厂制造为焊接,工地拼接为高强度螺栓连接)和全焊桥(工厂制造和工地拼接均为焊接)。
栓焊桥和全焊桥统称为焊接桥.我国仅在长江上已有各种型式的桥梁29余座,其中接近半数为钢桥。
“万里长江成了中国当代桥梁的展台。
"(北京日报,2002.07。
17)。
关于焊接钢桥,可以公路桥为对象作比较,按大跨径悬索桥的跨径L≥600m,大跨径斜拉桥L≥400m,进行不完全统计,90年代以来中国已建成大跨径悬索桥7座,大跨径斜拉桥10座;同时期国外建成的大跨径悬索桥有10座(其中日本6座),大跨径斜拉桥有15座(其中日本6座)。
按跨径大小排序〔1〕〔2〕,在世界上建成的全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中,中国有2座:江阴长江大桥(L=1385m)排名第四,香港青马大桥(L=1377m)排名第五;日本明石海峡大桥L=1990m,居首位;丹麦的Great Belt大桥L=1624m,排名第二。
而在全部斜拉桥排名前十位的焊接钢桥中,日本的多多罗大桥L=890m,居首位;中国有6座桥,排名第三、四、五、六、七和第九(南京长江二桥L=628m,排第三位;武汉长江三桥L=618m,排第四位)。
其中“不少已跻身‘世界级’桥梁,展示出中国当代建桥技术达到了世界先进水平”。
(北京日报2002。
07.17)。
1996年布达佩斯国际焊接钢桥会议中,日本东京大学伊藤教授在题为“东亚焊接桥的技术进展"〔2〕(p。
67)中讲了日本的情况,并着重评述了中国钢桥的发展,“中国当前正在蓬勃开展经济工作,条件允许,也需要在广阔的中国大地上大规模建设永久性基础设施。
在建设大跨度索承载桥(cable—supported bridge)方面,中国仅次于日本,也有显着的成就.”“(中国)目前正在非常积极地开发焊接桥梁。
”“关于焊接桥,中国工程技术人员正努力开发几百米跨径的全焊结构.”实际上他还并不完全了解中国的发展情况。
这时中国已经建成第一座全焊钢桥,即西陵长江大桥(L=900m,单跨悬索钢桥,1996年)。
当然,这较之世界上第一座全焊悬索钢桥Severn大桥(英国,1966年,L=987。
6m)晚了30年。
在〔2〕中,伊藤教授提到:“日本钢结构的生产超过了其它所有国家”,“研究开发了多种用于日本钢桥的焊接技术,但迄今为止,关于工地焊接方面似乎还有些保守。
"这说明当时日本还未全力开发全焊钢桥.看来,中国焊接钢桥已经开始疾步赶上并进入了世界的先进行列。
为了便于了解,将我国近50年来有代表性的钢桥按建成年代排序,如表1所示。
所谓有代表性,不涉及任何方面评价问题,而是为说明各时期桥型、钢材及钢梁制造安装方法等的演变.中国焊接钢桥的发展并不是一蹴而就的,而是设计、冶金、焊接各方面工程技术人员和技术工人密切配合,经历了几个阶段,努力不懈地试验研究,攻克一个个难关,才可以取得令世人瞩目的成果。
中国钢桥是从建设铁路桥起步的,相当长的时间里是采用铆接制造技术。
采用的钢材是低碳钢。
60年代初,开始栓焊钢桥的研制,并于1962年和1964年分别建成雒容(L=44。
62m)和浪江(L=61.44m)两座试点钢桥,取得了初步经验。
修建成昆铁路时,西南铁路建设总指挥部于1965年组成“栓焊梁战斗组",集合有铁路系统内外19个单位共68人。
其中,清华大学与哈尔滨焊接研究所担负焊接试验工作,中国科学院声学研究所负责超声波探伤开创工作.以成昆铁路建设为契机,中国开始进入了栓焊钢桥时代。
成昆铁路全线共建成栓焊钢桥44座122孔,用钢量1。
2万吨(16Mnq),高强螺栓100万套.“栓焊结构基本上代替了铆接结构,是我国钢桥技术的一次重大改革,并为我国钢桥的进一步发展提供了大量实践的经验,起到了促进作用。
”〔3〕我国在70~80年代,桥梁用钢的质量不理想,同时也存在对焊接技术可靠性的疑虑,而妨碍焊接技术在桥梁钢结构上的应用。
1966年列为当时重点工程的枝城长江大桥(701桥),为三跨连续桁梁铁路桥,L=160m,原设计为栓焊梁。
专为该桥开发了新桥梁钢 15MnVNq,并进行了全部的焊接性和焊接工艺试验;但最终仍将栓焊结构改变为铆接结构。
只当15MnVNq 钢经过不断优化,并将白河大桥作为试验桥取得成功后,才在1992年应用于九江长江大桥,建成L=216m公铁两用三跨连续系杆拱栓焊钢桥(最大板厚为56mm).91996西陵长江大桥公路悬索单跨箱梁90016Mnq焊接焊接101997香港青马大桥公铁两用悬索三跨连续箱梁1377BS 4360Gr。
500YS焊接栓接111997虎门大桥公路悬索单跨箱梁88816Mnq焊接焊接121999厦门海沧大桥公路悬索三跨连续箱梁64816Mn焊接焊接131999江阴长江大桥公路悬索单跨箱梁1385 Fe510D(S355J2G3)焊接焊接142000芜湖长江大桥公铁两用低塔斜拉三跨连续桁梁31214MnNbq焊接栓接152001南京长江二桥公路斜拉三跨连续箱梁62816Mnq焊接焊接162001宜昌长江大桥公路悬索单跨箱梁960Q345E焊接焊接172001天津塘沽海河大桥公路单塔斜拉混合箱梁310Q345E焊接焊接182001贵州北盘江大桥铁路拱钢管砼236Q345D焊接焊接192001武汉军山长江大桥公路斜拉三跨连续箱梁460Q345C焊接焊接20在建巫峡长江大桥公路拱钢管砼460Q345C焊接焊接21在建舟山桃夭门大桥公路斜拉混合箱梁580Q345D焊接焊接22在建润扬长江大桥北汊大桥公路斜拉三跨连续箱梁406Q345D焊接焊接进入90年代,经济发展对交通建设的需求日益增长,高速公路网的建设和跨江河、跨海湾通道的建设,迫切要求修建大跨度钢桥。
同时,我国冶金技术在不断进步,优质低合金高强钢有了长足发展。
除了山海关和宝鸡两个桥梁厂,大型船厂如沪东造船厂、江南造船厂、武昌造船厂及广州造船厂等均有条件承担大跨径钢桥的制造任务,并且已经成功地制造出高质量的焊接钢桥。
1991年开始,上海率先先后建成三座斜拉式栓焊公路桥:南浦大桥(1991年,L=423m,结合梁)、杨浦大桥(1993年,L=602m,结合梁)、徐浦大桥(1996年,L=590m,混合梁)。
正在建设的上海卢浦大桥,L=550m,是世界上最大的一座钢拱公路桥.1996年、1997年相继建成全焊结构的单跨钢箱梁悬索桥:西陵长江大桥(L=900m)、虎门大桥(L=888m)。
以后陆续建成江阴长江大桥、汕头石大桥、武汉长江三桥、宜昌长江大桥、武汉军山长江大桥、天津塘沽海河大桥及南京长江二桥等多座公路大桥.在建中的润扬长江大桥南汊大桥,L=1490m,为我国当前跨距最大的公路悬索桥。
铁路钢桥也有明显进步,建造了诸如九江长江大桥、孙口黄河大桥、长东黄河二桥、芜湖长江大桥等公铁两用栓焊钢桥或铁路专用栓焊钢桥;而且结构型式由源于铆接钢梁的节点栓接到焊接整体节点,栓焊比例由初期“少焊多栓”发展到全焊整体节点,钢材由16Mnq发展到14MnNbq,钢板厚度由24mm 发展到56mm。
芜湖长江大桥的建成,被铁路系统“誉为继武汉、南京、九江长江大桥之后我国桥梁建设的第四座里程碑〔4〕." 这样,中国自90年代开始了焊接钢桥大发展的黄金时期。
这表明,如实际有需要,中国完全具备条件有能力建设大跨度或超大跨度焊接钢桥.2。
中国焊接钢桥的若干技术进展2。
1 桥梁钢的开发与优化我国在发展焊接钢桥的过程中主要是采用国产钢材(表1),钢的强度级别主要是屈服点σS≥345Mpa级,如16Mn(Q345).少数大桥应用了σS≥420Mpa级的15MnVN。
也采用过国外的钢材,钢的强度级别均相当于Q345,如SM490C、Fe510D、StE355之类。
50年代,武汉长江大桥采用的是前苏联提供的低碳钢,牌号为CT。
3 (相当于Q235).60年代,南京长江大桥建桥初期,使用的也是前苏联提供的低合金钢,牌号为Нл2(σS=290~390Mpa),但仅供应少量后就停止了.从此开始了自力更生。
鞍山钢铁公司全力以赴地开发16Mnq钢,以解南京长江大桥的“燃眉之急”。
开始时,成材率很低,钢的质量不够理想,也不够稳定;但在以后的发展中逐步改善,并成为国内各个钢厂长时期的基本产品.16Mnq 钢就是这样诞生的。
在制造成昆铁路栓焊钢梁时,使用了国内几个钢厂的16Mnq钢,曾遇到钢板严重的碳偏析情况。
标准规定碳的含量上限为0.20%,而有的钢板碳含量高达0。
24%.在工型杆件角焊缝埋弧焊时,焊缝产生热裂纹。
不得不进行焊丝的优化工作,用H03MnTi焊丝代替H08A,焊剂HJ431也作了优化,结果才得以使用这批钢板。
〔3〕1985年以前,由于16Mn钢的生产工艺改进较小,钢的质量与国外同类钢材差距较大,钢中硫含量高,非金属夹杂物多,钢材性能低,特别是低温冲击韧性差,不能适应市场需要.因而,冶金部组织力量在“六.五”期间进行了科技攻关.在冶炼方面,采用了喷射冶金、稀土处理、微合金化等措施;在轧制方面,采取了控制轧制、热机械控制处理(TMCP)、水幕冷却等新工艺,使16Mn钢的质量得到了很大提高,主要指标达到了当时国外同类钢材的水平。
〔5〕表2列出新冶炼工艺的效果。
将优化的16Mn钢与近些年应用的几种同类钢材作对比,列于表3,从表3可见,优化的16Mn钢的韧性确已得到明显改善.1966年初,为满足枝城长江大桥的需要,鞍山钢铁公司开始开发15MnVNq。
针对设计的最大板厚为38mm,屈服点σS≥420Mpa,确定正火供货,以保证韧性。
起初,经过焊接性和焊接工艺试验,发现,正火的15MnVNq对焊接热循环敏感,过热区韧性降低幅度比较大,必须进一步优化.1976年,15MnVNq的优化工作取得了成果,并应用于白河大桥.该桥为单线铁路桥,三跨连续桁梁,L=128m,作为试验桥已运营多年。
15MnVNq钢的优化,实际是利用先进冶炼工艺尽可能降低硫和磷的含量,并适当降低碳含量,表4列出部分数据。
统计数据。
九江长江大桥所确定的焊接方法主要是埋弧焊。
为了与优化的15MnVNq匹配,焊丝和焊剂也应进行优化,表5列出焊丝与焊剂的匹配结果。