我国桥梁钢的发展与展望课件.pptx

1、我国桥梁钢发展与展望1主要内容 MAIN CONTENTS2发展特点Part 14桥名武汉桥南京桥九江桥芜湖桥天兴洲桥大胜关桥图片主跨（m）128160216312504336运营荷载2铁4公2铁4公2铁4公2铁4公4铁6公4铁2轨通车日期1957.101968.121996.092000.092008.092011.01钢材(万t)2.446.655.687.164.618.40钢材种类A3q16Mnq15MnVNq14MnNbqQ370qQ420q我国桥梁用钢发展历程总体回顾5武汉长江大桥（武汉长江大桥（19571957）南京长江大桥（南京长江大桥（19681968）九江长江大桥（九江长江

2、大桥（19961996）芜湖长江大桥（芜湖长江大桥（20002000）武汉天兴洲长江大桥（武汉天兴洲长江大桥（20082008）南京大胜关长江大桥（南京大胜关长江大桥（20112011）19401960198020002020年代（年）年代（年）250km/h300km/h主跨主跨材质材质连接方式连接方式设计车速设计车速15MnNVq016Mnq14MnNbqQ370qQ420q铆接铆接铆接铆接栓焊栓焊栓栓焊整体节焊整体节点点A3q总体回顾栓栓焊整体焊整体节点节点6我国桥梁用钢发展特点成分设计生产工艺 九江长江大桥的15MnVNq钢和芜湖长江大桥的14MnNbq钢碳含量一般在0.14%0.16

3、%，而大胜关桥的Q420qE(WNQ570)钢的碳含量最低可达0.02。碳含量降低，明显提高了焊接性。钢的微合金化由最初的V微合金化转变为Nb微合金化，并且Nb的含量逐步提高，Nb所发挥的作用也多样化。九江桥的15MnVNq钢和芜湖桥的14MnNbq钢采用正火工艺生产。大胜关大桥的Q420qE钢采用TMCP工艺生产，钢板轧后直接交货，有效的提高了钢板表面质量。生产工艺由最初的正火、控轧发展到TMCP。总体回顾7我国桥梁用钢发展特点钢板组织钢板性能 九江桥的15MnVNq钢和芜湖桥的14MnNbq钢均为铁素体+珠光体组织，大胜关长江大桥用Q420qE钢则为超低碳贝氏体组织。钢板组织由最初的铁素体

4、+珠光体组织发展到超低碳贝氏体组织或超低碳针状铁素体组织。钢板的屈服强度由345MPa提高到370MPa直至420MPa。板厚可达68mm。15MnVNq要求u型缺口冲击-40度不小于50J，而14MnNbq钢低温冲击试样采用V型缺口，要求-40度不小于120J。强度、低温冲击韧性和使用厚度不断提高。总体回顾8桥梁用钢研究9强度韧性足尺板厚拉伸试验小试样拉伸试验典型应力应变曲线 屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，抗拉强度是材料拉断前承受的最大标称拉应力，屈强比是材料的安全储备，也是塑性性能指标。韧性是指当承受应力时对折断的抵抗能力。力学性能桥梁用钢研究10焊接焊接示意图门式多电极自动

5、焊接制造性能桥梁用钢研究焰切火焰切割切割断面11疲劳疲劳试验断口疲劳试验数据设计参数桥梁用钢研究稳定压杆稳定试验荷载位移试验曲线01002003004005000510荷载（t）面外位移面外位移（mm）S80-1试验时材料屈服点试验时材料屈服点几何非线性起始点几何非线性起始点长细比80典型工程Part 213武汉长江大桥主桥为3联3128m的连续钢桁梁，通行双线铁路，4车道公路。主桁材质为从前苏联进口的A3q，屈服强度不小于240 MPa，全桥用钢2.44万吨，采用铆接连接。它的建成标志着我国初步具有建设大跨度铁路桥梁的能力。武汉长江大桥（1957年）A3q典型工程14 南京长江大桥主桥为3联

6、3160m铆接连续钢桁梁，通行双线铁路，4车道公路。主桁材质为我国自主研发的16Mnq，屈服强度不小于320MPa，全桥用钢6.65万吨。它的建成标志着我国具有自主创新的铁路桥梁技术。南京长江大桥（1968年）16Mnq典型工程15 西陵长江大桥是长江上的第一座悬索桥，主跨900m，通行4车道公路。主梁为全焊接钢箱梁，材质为16Mnq，屈服强度不小于320MPa，全桥用钢7300吨。西陵长江大桥（1996年）16Mnq典型工程16 九江长江大桥主桥主跨为1联（180+216+180）m连续钢桁梁拱桥，通行双线铁路，4车道公路。主桁材质为我国自主研发的15MnVNq，屈服强度约为420MPa，采

7、用栓焊连接，全桥用钢5.68万吨。它的建成标志着铆接钢桥退出我国新建桥梁工程的历史舞台。九江长江大桥（1996年）15MnVNq典型工程17 芜湖长江大桥主桥主跨（180+312+180）m的双矮塔双索面斜拉桥，通行双线铁路，4车道公路。主桁材质为我国自主研发的14MnNbq，采用厚板栓焊整体节点，全桥用钢7.16万吨。它的建成标志着我国桥梁技术向全焊方向迈出了一大步。芜湖长江大桥（2000年）14MnNbq典型工程18 南京长江三桥是国内第一座钢塔斜拉桥，主跨648m，通行6车道公路。主梁为焊接扁平封闭钢箱梁，主梁钢材为Q345q。主塔高215m，材质为Q370q，全桥用钢3.4万吨，其中Q

8、370q 钢材1.2万吨。它是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。南京长江三桥（2005年）Q370q典型工程19 苏通长江大桥是世界第一座主跨超过千米的斜拉桥，主跨径1088m，通行6车道公路。主梁为全焊接扁平封闭钢箱梁，材质为Q345q和Q370q，屈服强度不小于345MPa和370MPa，全桥用钢4.96万吨。它的建成实现了千米级斜拉桥关键技术的突破，为世界斜拉桥技术的发展做出了重要贡献。苏通长江大桥（2008年）Q370q典型工程20 武汉天兴洲长江大桥为主跨504m的公铁两用斜拉桥，通行4线铁路，6车道公路。主梁为三主桁栓焊钢桁梁，采用Q370q钢材，屈服强度不小于370MPa，全桥用钢4

9、.61万吨。它的建成实现了我国铁路桥梁跨度从300米级到500米级的跨越，为铁路斜拉桥技术的发展做出了重要贡献。天兴洲长江大桥（2009年）Q370q典型工程21 南京大胜关长江大桥主桥主跨为2336m连续钢桁拱桥。通行6线铁路，其中京沪高铁设计车速为300km/h。首次采用了新研制的Q420qE控温控轧高强度桥梁钢，全桥用钢8.40万吨，其中Q420q钢11000吨。它是世界上设计速度最快，跨度最大的钢桁拱桥，是我国高速铁路桥梁建设的里程碑。大胜关长江大桥（2011年）Q420q典型工程22 朝天门大桥为三跨连续中承式钢桁系杆拱桥，主跨552m。通行双线轻轨，8车道公路。主桁采用Q370q和

10、Q420q，屈服强度不小于370MPa和420MPa，全桥用钢4.73万吨，其中Q420q 钢9150吨。重庆朝天门大桥（2009年）Q420q典型工程23 泰州长江大桥为主跨21080米的三塔双跨钢箱梁悬索桥，通行6车道公路。主梁采用Q345和Q370q钢材，主塔材料为Q370q和Q420q，用钢1.3万吨，其中用Q420q钢0.9万吨；全桥用钢共计4.88万吨。它的建成实现了三塔悬索桥跨径千米级的突破。泰州长江大桥（2012年）Q420q典型工程24 港珠澳大桥是跨海大桥，全长为49.968公里，通行6车道公路。主梁采用Q345q、Q370q、Q420q 和Q355NHD钢材，全桥用钢量约

11、42万吨，设计寿命120年。是世界最长的跨海大桥。该桥推进了钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。港珠澳跨海大桥（2016年）Q420q典型工程发展展望Part 3美国60万座桥梁，钢桥占35%。日本13万座桥梁，钢桥占41%。26混凝土桥96.5%钢桥2.6%钢钢-混组合梁混组合梁桥桥中国普通速度铁路不同桥梁占比国内、外钢结构桥梁应用现状发展空间 我国公路桥梁将近78万座，钢结构桥梁占比不足1.0%。我国普速铁路桥梁约有48000座，其中钢桥不到1300座、钢-混组合梁桥不到500座，合计占比约3.5%。钢桥钢桥35%其他类型桥梁其他类型桥梁65%美国不同桥梁占比27政策支持 2016年7月

12、1日，交通运输部颁布了关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见，加强了政策层面的引导，决定推进钢箱梁、钢桁梁、钢混组合梁等公路钢结构桥梁建设，提升公路桥梁品质，发挥钢结构桥梁性能优势，助推公路建设转型升级。指导意见提出7条重点措施：一是加强方案比选，鼓励选用钢结构桥梁。二是合理选型，更好地发挥钢结构桥梁的优势。三是重视钢结构桥梁的构造设计。四是全面提高结构可维护性。五是推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。六是完善相关标准定额。七是加强专业人才培养。发展空间28规划需求 最新公布的中长期铁路网规划显示，到2020年，我国铁路网规模达到15万公里，其中高速铁路3万公里，形成八纵八横的高速铁路网，

13、其中桥梁占据相当比例，将进一步推动铁路或公铁两用桥梁的创新发展，为桥梁钢的持续应用创造良好空间。随着我国高速公路建设的快速发展，尤其是国家对西南边远贫困地区的政策支持，除了跨越长江、黄河、海峡的大型桥梁，将出现更多复杂地质条件下穿越深沟峡谷的大型特殊钢桥，对桥梁用钢以及施工技术都是挑战。“一带一路”的实施将会进一步加快我国桥梁“走出去”的步伐。发展空间29 沪通铁路长江大桥主桥采用双塔三索面斜拉桥，主跨1092m。通行四线铁路，六车道公路。钢桁梁主体结构首次采用了新研制的Q500qE控温控轧高强度桥梁钢，主航道桥用钢13.95万吨，其中Q500qE钢3.16万吨。采用Q500qE后，全桥用钢量

14、减少1.32万吨，节约费用1.5亿元。建成后将成为世界上跨度最大的公铁两用斜拉桥。高强钢沪通长江大桥发展趋势30 芜湖长江公铁大桥是商杭高速铁路的控制性工程，主桥为双塔双索面钢箱钢桁结合梁斜拉桥，主跨588m。通行4线铁路，8车道公路。主梁部分采用Q500qE钢材，全桥用钢8.15万吨，其中Q500qE钢8703吨，采用Q500qE后，全桥用钢量减少3740吨，节约费用4488万元。建成后将成为国内最大的公铁两用矮塔斜拉桥。高强钢芜湖长江公铁大桥发展趋势31湖北四渡河大桥，2009年，主跨900米，距谷底560米；贵州坝陵河桥，2009年，主跨1088米，距谷底370米；湖南矮寨大桥，2012

15、年，主跨1176米，距谷底330米；清水河大桥，2015年，主跨1130米，距谷底460米；贵州北盘江大桥，主跨720米，距谷底565米；今年9月10日合拢。将带动更多边远地区的高山峡谷桥的建设。使桥梁用钢承担更多的社会责任。高山峡谷桥发展趋势32东海大桥，2005年，32公里；杭州湾跨海大桥，2008年，36公里；青岛胶州湾跨海大桥，2011年，36.48公里；舟山大陆连岛工程，2009年，五座跨海大桥组成，48.16公里；平潭海峡公铁两用桥，正在建设。将带动更多的跨海大桥的建设。对桥梁用钢的耐候性等都是挑战。跨海大桥发展趋势33耐候钢京广铁路巡司河桥 1989年，由铁科院研究开发，武钢试制

16、，原铁道部专业设计院设计，宝鸡桥梁厂制造了三孔耐候钢箱梁，钢号为NH35q。作为试验，将一孔梁裸露使用，两孔涂面漆。1991年投入使用，架设于京广铁路巡司河上，是我国第一座耐腐蚀钢桥。但是由于多种原因，该钢并没有广泛应用。目前，耐候钢桥在美国、加拿大、日本、欧洲等国家和地区已经得到广泛应用，相关的规范指南文件也日臻完善。高性能耐候钢具有可焊性好、断裂韧性高、抗疲劳性能优越、延性好、耐候性好等特点，使其具有突出的技术优势和全寿命周期经济性，是钢桥发展的方向之一。发展趋势34耐候钢藏木特大桥 在建的拉林铁路藏木特大桥为中承式内倾提篮钢管混凝土拱桥，全长525.30米，主拱跨径430米。设计标准为时

17、速160km/h的I级双线铁路，该桥采用Q420qENH和Q345qENH 高强耐候钢，全桥均为免涂装，建成后将成为我国第一座免涂装耐候铁路钢桥，也将成为世界上最大跨度的铁路钢管混凝土拱桥。发展趋势35耐候钢大连普湾跨海桥 在建的大连普湾跨海桥主桥为（50+170+200+170+50）m中承式钢箱提篮拱桥，全长640m，通行8车道公路。该桥采用Q345qENH、Q345qENH-Z15和Q420ENH 耐候钢，建成后将成为我国首座耐候钢大跨径钢拱桥。发展趋势36中小跨度组合梁组合梁优点 钢混组合梁由于充分发挥了钢和混凝土两种材料的各自优势，并能最大程度地实现工厂化制造、减少现场操作，因而具有

18、整体受力经济和工程质量可靠等优点，与钢结构比较，钢混组合梁桥具有抗疲劳性好、刚度较大、节省钢材、噪声小等特点；与钢筋混凝土结构相比，具有重量轻、强度高和韧性好，且施工方便等特点。波形钢腹板组合箱梁桥钢箱-混凝土板组合梁桥发展趋势37钢桁腹板组合梁桥工字钢-混凝土组合梁桥中小跨度组合梁国外现状 钢混组合梁桥在国外发展较为成熟。在欧洲、日本等国的桥梁建设中，钢混组合梁桥占有重要地位。以法国为例，组合结构桥梁最有竞争力的跨径范围可达30110m，特别是6080m范围内，钢混组合梁桥单位面积造价低于混凝土桥18%（统计得出），在40100m跨径范围的公路桥中，85%是组合结构桥梁。发展趋势38钢桁-混凝土板组合梁桥钢-混凝土组合箱梁桥中小跨度组合梁国内现状 我国从上世纪五六十年代即开始采用组合梁的构造形式，但长期一段时间发展较慢。近20年来，钢混组合梁桥在我国得到发展，但已建成的组合梁桥多采用箱形组合梁，跨径也一般在3050m范围内，比较国外而言，我国钢混组合梁桥的建设还处于初步阶段，有待大力推广。特别是城市桥梁采用钢桥或组合梁桥还有相当的发展空间。发展趋势39结 语