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 50—60 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