刚结构桥梁的发展前景

专业导论浅谈钢结构桥梁的施工技术和发展专业导论浅谈钢结构桥梁的施工技术和发展 前景前景 摘要桥梁作为一种历史悠久的基础性建设，是构成交通运输网络，完善交通运输业的重要组成部分。特别是针对我国幅摘要桥梁作为一种历史悠久的基础性建设，是构成交通运输网络，完善交通运输业的重要组成部分。特别是针对我国幅 员辽阔，水路众多的自然地理因素，桥梁在促进国家经济发展、保障政治稳定中发挥着不可替代的作用。随着新型材料的员辽阔，水路众多的自然地理因素，桥梁在促进国家经济发展、保障政治稳定中发挥着不可替代的作用。随着新型材料的 发展，以钢结构为主体的新式桥梁正逐步应用到工程实践中，我国作为桥梁、钢铁大国，基于钢结构式桥梁应用范围广，发展，以钢结构为主体的新式桥梁正逐步应用到工程实践中，我国作为桥梁、钢铁大国，基于钢结构式桥梁应用范围广， 实用性强，发展前景广阔等优点，对钢结构桥梁施工设计的研究不断深入。实用性强，发展前景广阔等优点，对钢结构桥梁施工设计的研究不断深入。 关键词钢结构桥梁、施工设计、发展前景关键词钢结构桥梁、施工设计、发展前景 一、钢结构桥梁的发展现状一、钢结构桥梁的发展现状 （一）钢结构施工介绍（一）钢结构施工介绍 钢结构是把钢板、圆钢、钢管、钢索、各种型钢等钢材通过连接组成构件，各构件再通过安装连接而组成 的工程结构。 钢结构产品分为建筑（包括轻型钢结构、重型钢结构、多高层钢结构、空间 钢结构、钢结构住宅） 、桥梁、塔桅、非标设备及其他类等。除在建筑中大量采 用钢结构外，其他行业也大量采用钢结构，如公路和铁路桥梁、火电厂主厂房 和锅炉钢架、 输变电铁塔、 广播电视通讯塔等。 城市建设中也需要大量钢结构， 如地铁、轻轨、立交桥、环保建筑、公共设施、临时建筑等。 图 1 钢结构施工原理图 【1】 （二）钢结构桥梁的优点（二）钢结构桥梁的优点 钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、耐久性好、抗 震性能好、投资回收快、环保等综合优势，与钢筋混凝土结构相比，更具有在“高、大、轻”三个方面发 展的独特优势。具体钢结构桥梁的优点如下 1钢结构桥梁强度高、自重轻。钢材的抗拉、抗压、抗剪强度相对来说较高，钢构件断面小、自重轻，适 于建造荷载很大的桥梁，自重轻则可减轻基础的负荷，降低基础造价，同时还便于运输和吊装。 2钢结构 桥梁的抗震性、耐久性好。由于钢材有良好的塑性和韧性，在地震作用下通过结构的变形能较多地吸收能 量，同时又具有能反复作用的韧性，从而大大提高了钢结构的抗震性能。抗震和抗风是桥梁安全的保障， 钢结构桥梁优良的抗震性能，扩展了其使用范围，适用于抗震烈度为8 度以上的地区，可抵抗每秒70m 的 飓风。 3桥梁施工工期短。钢结构的材料可轧制成多种型材，加工简易而迅速建筑材料的运输量少，施工现场 占地面积小零星部件可在现场制作，连接简便，安装方便，施工周期短。 4钢结构质量易保证。钢结构件一般都在工厂制造、加工，工业化程度较高，精度高。 5钢结构桥梁环保易改造。如桥梁加固、接高、拓宽路面，变动比较容易、灵活。在钢桥的结构空间中， 有许多孔洞与空腔，使管线的布置较为方便，而且管线的更换、修理较方便。同时从钢桥上拆换下来的 旧部件可重新熔炼，可节约能源，符合可持续发展的政策。 6钢结构桥梁适用范围广，且易做成大跨度。实践和研究表明钢砼结构适用于500m 以下跨度的拱桥和 斜拉桥，不适用于悬索桥钢结构桥适用于不同跨度的拱桥、悬索桥、斜拉桥。 ｛引用，浅析桥梁钢结 构的发展现状与前景｝ （三）我国钢结构桥梁的发展现状（三）我国钢结构桥梁的发展现状 建筑钢结构是我国的新兴产业，得到国家有关政策积极扶持。钢结构在多高层、大跨度空间钢结构、工业 厂房等领域应用非常广泛， 占比超过 75 ％。 我国钢结构发展可分为四个阶段 初始阶段 （上世纪 5060 年代） 、 缓慢阶段 （上世纪 60 年代中后期至70 年代） 、 合理推广阶段（上世纪80 年代90 年代） 、大力发展阶段（2000 年至今） 。现 在我国每年约投入2000 亿到 3000 亿元来修建路桥，而其中钢结构桥梁在所有 桥梁中所占比重日益增大，近十年以来，我国建设的大跨度钢结构桥梁 20 多 图 2 苏通大桥 【2】 座。据初步统计，我国在建和新建的世界级桥梁是历史上最多的，在建的一批 公路桥梁， 无论是工程规模还是建设条件等方面均对施工技术有着苛刻的要求。 而已建成的钢结构大桥，包括苏通大桥（图 2） 、杭州湾跨海大桥（图 3） 、润 扬长江公路大桥等，极具挑战性和创新性，代表着当今桥梁建设工作的领先水 平。此外，随着我国城市建设的高速发展和钢结构桥梁疲劳、焊接、振动及桥 梁上下结构设计、 制造、 施工等方面技术的日益成熟与发展， 钢结构桥梁已广 图 3 杭州湾大桥 泛应用于铁路、公路、公铁两用及人行天桥。铁路桥有济南铁路桥、郑州铁路 桥、 兰州市黄河桥等， 公路桥有广州丫髻沙桥、 上海 南浦大桥、 广东虎门大桥， 公铁两用桥有武汉长江大桥、 香港青马大桥等， 人行天桥有上海 阂行区新梅人行钢网架天桥与贵阳大十字 过街人行环形钢天桥（引用钢结构桥梁在中国的应用与展望） 表 1 我国主要钢结构大桥简介 桥梁名称 武汉长江大桥 南京长江大桥 九江长江大桥 芜湖长江大桥 大胜关长江大桥 桥 上 跨 跨 度/m 128 160 216 321 336 上端钢梁结构 铆接菱形连续梁 栓焊连续梁 栓焊柔性拱加劲梁 栓焊斜拉索加劲梁 六跨连续钢桁架梁拱桥 钢种 A3 16Mnq 桥钢梁发展 R≥240MPa R≥320MPa - 40℃A ≥30J 竣工年 代 1957 1969 1995 2000 2009 15MnVNqR≥412MPa - 40℃A ≥48J 14MnNbqR≥370MPa - 40℃A ≥120I WNQ570R≥420MPa - 40℃A ≥120 ｛引用，我国钢结构发展大有前途｝ 二、新型施工技术在钢结构桥梁中的应用二、新型施工技术在钢结构桥梁中的应用 （一）影响公路钢结构桥梁疲劳性能的因素（一）影响公路钢结构桥梁疲劳性能的因素 影响钢结构桥梁疲劳性能的因素很多，具体归纳起来主要有钢结构的材料特性、内部因素、钢结构的外部 因素。 1.钢结构的材料特性 钢结构材料的特性是影响公路钢结构桥梁疲劳性能的因素之一，钢构件的大小和钢结构材料的各种性能都 是影响钢结构桥梁出现疲劳的因素。但钢结构出现微弱的裂纹的时候，钢结构的疲劳性能会随着裂纹的增 加而加大，同时，随着钢结构强度的增加，钢结构的疲劳性能也会增强，因此，并非是采用强度越高的材 料就越好。由于钢结构的疲劳裂纹主要是发生在钢材的表面，主要是由于钢结构外表面的应力较高。 2.外部因素 影响公路钢结构桥梁的因素除了有上面的情况外，外部因素也会对钢结构桥梁的疲劳产生一定的影响，如 自然环境的变化，昼夜温差太大或强冻强高温的情况，以及外界给桥梁所施加的压力等，车辆行驶所产生 的共振等。根据相关的研究证明，焊接构件的疲劳强度和应力幅值有很大的关系，非焊接构件的疲劳强度 也和应力幅值有关系。 3.内部因素 结构内部因素对公路钢