1、钢 桥 概 述, 桥梁的发展 钢桥的发展 钢桥的分类,我国桥梁的发展,引 言 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道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能力，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
2、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土悬臂梁桥，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量，后来组建成上海市政工程设计院。）,一、向苏联学习，建设跨江大桥1952年政府决定建设第一座长江大桥武汉长江大桥，使天堑变通途。为此设立了铁道部大桥工程局和铁道部科学研究院，全面学习研究苏联在钢桥疲劳、焊接、振动，桥梁上下结构设计、制造和施工等方面的技术。同期于1956年首先在东陇海线新沂河铁路桥上建成了跨度为23.9米的预应力混凝土简支梁，这是重要的一步。1957年建成的武汉长江大桥采用了当时苏联最新的管柱基础技术，上部结构钢桁架采用胎具组拼、机器样板钻孔的新技术。
3、它是50年代中国桥梁的一座里程碑，为中国现代桥梁工程技术和南京长江大桥的兴建以及桥梁深水基础工程的发展奠定了基础。1964年建成的南宁邕江大桥是我国第一座按苏联闭口薄壁构件理论设计的主跨55米的钢筋混凝土悬臂箱梁桥。50年代预应力砼简支梁桥的实现，使中国桥梁界初步具备了高强钢丝，预应力锚具，管道灌浆，张拉千斤顶等有关的材料、设备和施工工艺。,我国桥梁的发展,三、“文革”时代的圬工拱桥 5060年代的国情使交通建设陷入了困境。圬工拱桥成为修建大跨度公路桥梁的首选桥型。1959年建成的湖南黄虎港桥，主跨50米，是当时跨度最大的石拱桥，首次用苏联夹木板拱架技术施工；采用钢拱架施工的洛阳龙门桥，主跨9
4、0米，1961年建成；主跨112.5米的云南长虹桥，主跨116米的丰都九溪沟桥，使我国的石拱桥技术达到了新的高度。由民间建造的拱桥双曲拱桥（60年代诞生于江南无锡），是农村小跨轻载桥的合理桥型，被称为“革命桥”，强行推广，但自身特点使它难以适应大跨度和重载以及软土地基条件，若干年后出现了不少病害。但在地质较好的地区建造的一些双曲拱桥使用较久。为了克服双曲拱桥的弱点，同济大学创造了一种新型桁架拱桥，交通部科学研究院亦创建了钢架拱的新桥型，在中、小跨径桥梁中得到广泛应用。,我国桥梁的发展,四、八十年代中国桥梁技术开始崛起 60年代已传入中国的现代斜拉桥的信息在70年代初于四川、上海和山东同时开始修
5、建实验桥，四川云阳汤溪河桥于1975年首先建成，主跨为75.84米，采用钢芯缆索制成斜拉索。 1980年建成的四川三台涪江桥，主跨128米，斜拉索采用245高强钢丝，外涂沥青后缠包玻璃丝布，再用三层环氧树脂缠绕三层玻璃丝布防腐（早期防腐系统）。1982年，上海泖港桥和济南黄河桥相继建成，前者的拉索防腐同上，至今仍使用，后者改用铅皮套管压注水泥浆工艺，15年后防腐失效而换索。此后拉索的防腐系统改用PE管压浆工艺，其中广州海印桥的拉索于1997年发生断索事故，因为管道压浆工艺未能保证拉索顶部的饱满，造成拉索锈断，被迫在使用12年后全面换索；而东营黄河桥（首次采用钢塔和钢桥面），采用日本的热挤PE护
6、套成品拉索无破坏。 第一座跨越黄浦江的主跨423米的上海南浦大桥（结合梁）建成，同时带动了我国预应力工艺和拉索的生产。柳州OVM锚具，成为国内预应力锚具的主流；浦江缆索厂研制的PE热挤护套成品拉索也广泛使用。,我国桥梁的发展,四、八十年代中国桥梁技术开始崛起（续） 预应力混凝土梁桥也取得长足进步。1984年建成主跨111米的湖北沙洋汉江桥和广东顺德容奇桥（3孔90米），前者用挂蓝悬浇施工，后者用500T浮吊预制组拼而成；1985年建成松花江大桥（7孔90米），1986年建成主跨达120米的湖南常德沅水桥。1988年，广东省同时建成了采用悬臂拼装施工的七孔110米江门外海桥，和主跨达180米的预
7、应力混凝土连续刚构桥番禺洛溪桥。这两座桥代表了80年代我国梁式桥的最高水平。 80年代，拱桥出现了两种新型的结构钢管混凝土拱及无风撑的下承式系杆拱桥。前者以四川旺苍东河桥（主跨115米）和广东高明桥（2100米中承式拱）为代表；后者则以芜湖元泽桥（主跨75米）和广东惠州水门大桥（三跨40+60+40米）为代表。无风撑拱圈的侧向稳定性由吊杆的非保向力效应保证，反映出国际的新潮流。 最后，还应当提到1982年建成的陕西安康汉江斜腿钢架桥，主跨176米的这座铁路钢桥是迄今世界同类桥梁跨度之冠。 总之，整个80年代，中国的桥梁技术取得了突飞猛进的发展。为九十年代更加辉煌的成就奠定了精神和物质基础。,五
8、、九十年代中国走向世界桥梁强国之列上海杨浦大桥是第一次攀登。主跨602米的结合梁斜拉桥1994年建成时居世界斜拉桥跨度之首，现名列第三。是中国桥梁的又一里程碑。第二次攀登开始于汕头海湾大桥，是中国第一座现代意义上的悬索桥。主跨虽仅452米，但采用混凝土桥面的悬索桥不仅居同类桥型的跨度之冠，由于桥面较重，其主缆和锚碇都相当于900米左右的钢桥面悬索桥，为随后建设的广东虎门大桥（L=888米）、西陵长江大桥（L=900米）和江阴长江大桥（L=1385米）起了示范的作用。拱桥实现了第三次攀登，继主跨312米的广西邕江桥(1996)和主跨330米的贵州江界河桥（1995）之后，主跨420米的万县长江大
9、桥建成，此跨度跃居世界首位，标志着建造拱桥最多的中国终于达到了世界领先水平。钢桥方面，九江长江大桥的建成是继武汉长江大桥和南京长江大桥之后的第三个里程碑。该桥采用国产优质高强度、高韧性钢，完成了由铆焊结构向栓焊结构的过渡。此外，在九江长江大桥中成功地采用了多种形式的深水基础形式，为我国大江大河的桥梁建设积累了丰富的经验。,我国桥梁的发展,五、九十年代中国走向世界桥梁强国之列（续）,国家对交通建设的大规模投入，中国的桥梁建设出现了遍地开花的繁荣景象。90年代全国建造了许多大跨度斜拉桥，著名的有：铜陵长江大桥（L=436米），武汉长江公路桥（L=400米），重庆长江二桥（L=444米）以及上海徐浦
10、大桥（L=590米）。此外，广东虎门辅航道桥（L=270米）建成时创造了连续刚构桥的记录跨度。香港的三座大桥：青马大桥（L=1377米），汲水门桥（L=430米）和汀九桥（L=475+448米）也增强了中国桥梁的实力。中国交通开始构想21世纪更大规模的发展。例如南北公路主干线之一的同三线上将通过五个跨海工程（自北向南依次为渤海海峡工程，长江口越江工程，杭州湾跨海工程，珠江口伶仃洋工程以及琼州海峡工程）。舟山群岛也在进行联岛工程的宏伟规划，通过六个跨岛桥梁工程和大陆相连接。中国许多沿江省会城市都通过了建造多座越江大桥形成城市环线的规划，以解决日益拥挤的交通问题。,六、 现代化城市的重要标志城市立
11、交桥 从60年代起我国就开始建造最初的立交桥。改革开放以后，广东于1983年率先修建了城市高架路以缓解日益拥挤的交通。80年代中期形成了全国兴建立交桥的第一次高潮。 80年代末的上海内环线高架，成都路南北高架和延安路东西高架形成了上海市的“申”字形城市高架路，极大地改善了市区的交通，其中的几座立交（漕溪路立交，共和新路立交，延安西路立交，龙阳路立交和罗山路立交），都各有特点，初步展现了上海大都市的现代化风貌。90年代后期上海开始把外环线和沪宁、沪杭两条高速公路联结起来，在本世纪末实现了上海和江浙两省交通干线的通畅。,我国桥梁的发展,七、桥梁抗震抗风研究 70年代唐山大地震后，李国豪教授开始对桥
12、梁抗震理论，橡胶支座减震、隔震性能和大跨度桥梁空间非线性地震反应分析理论与方法的研究。80年代同济大学建立地震模拟震动台。承担了20余座大桥的抗震研究，包括江阴长江大桥、上海扬浦大桥和贵州江界河大桥等。研究水平已跨入世界先进行列。 70年代后期，李国豪教授组织桥梁抗风研究。1979年起，同济大学利用低速航空风洞进行了上海泖港桥等多座大桥的节段模型风洞试验研究。1983年开展了斜拉桥三维颤振理论研究，1985年进行了上海南浦大桥结合梁斜拉桥的全桥气动弹性模型风洞试验。1990年完成了主跨423米的上海南浦大桥抗风试验与研究。1994年建成大型桥梁风洞，规模居世界第二。该风洞完成了虎门大桥和江阴长
13、江大桥的全桥气弹模型风洞实验，标志着我国桥梁抗风研究水平已进入世界先进行列。我国正在规划21世纪初的重大桥梁工程，如长江口苏通大 桥工程、珠江口伶仃洋工程、琼州海峡工程和舟山群岛联岛工程等。必将促使我国的桥梁抗震和抗风研究再上一个台阶。,我国桥梁的发展,同济土木工程防灾抗灾重点实验室,土木工程领域唯一的国家重点实验室； 风洞实验室在全世界同类风洞中位居第二；,八、 知识经济时代的桥梁之梦知识经济时代的桥梁工程将具有以下特征： 首先，在规划和设计阶段，运用计算机辅助手段进行有效、快速的优化和仿真分析，虚拟现实（Virtual Reality）技术的应用可以预见成桥的外型、功能，模拟地震和台风袭击
14、下的表现等。 其次，在制造和架设阶段，运用智能化的制造系统在工厂加工，然后用全球定位系统和遥控技术，在总部管理和控制桥梁的施工。 最后，在运营后，通过自动监测和管理系统，保证桥梁的安全和正常运行。若有故障或损伤，健康诊断和专家系统将报告损伤部位和养护对策。回顾20世纪桥梁工程的成就，日本明石海峡大桥以1991米的跨度和50米深水基础的记录 载入桥梁史册。我们已有可能在21世纪建造主跨4000米的大桥。新型炭纤维材料如研究成熟，就有希望在21世纪突破5000米大关。同时，如果能解决50100米水深的新基础技术，将获得更为经济合理的海峡工程方案，实现全球四大洲的陆路交通网的共同奋斗目标和梦想。,我
15、国桥梁的发展,苏通长江大桥,连接苏州和南通的长江公路大桥，初步设计采用了双塔双索面斜拉桥，跨径布置为100+100+300+1088+300+100+100m。,苏通长江大桥效果图,杭州湾大桥,即将兴建的杭州湾大桥全长36公里，桥面设6个车道，设计时速达100公里，建成后将是世界上最长的跨海大桥。,青岛海湾大桥效果图,青岛海湾大桥,连接青岛与黄岛的交通要道，采用主跨1652米的三跨双塔钢箱梁悬索桥。,崇明越江通道工程效果图,崇明越江通道工程,连接上海市与崇明岛的越江工程，桥梁方案中包括主跨为2300m的悬索桥和主跨为600m的斜拉桥。,舟山大陆连岛工程示意图,我国迄今已建造了3600余座各式钢
16、桥。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。 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L600m，大跨径斜拉桥L400m，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
17、（南京长江二桥L=628m，排第三位；武汉长江三桥L=618m，排第四位）。 我国近50年来有代表性的钢桥按建成年代排序，见下表。,钢桥的发展,钢桥的发展,年代 桥名 类别 桥型 结构 跨径/m 钢材 制造 安装1 1957 武汉长江大桥 公铁 桁梁 三跨连续 128 相当Q235 铆接 铆接 2 1968 南京长江大桥 公铁 桁梁 三跨连续 160 16Mnq 铆接 铆接3 1970 迎水河桥大桥 铁路 系杆拱 刚性梁 112 16Mnq 焊接 栓接（成昆铁路） 4 1991 上海南浦大桥 公路 斜拉 结合梁 423 StE355 焊接 栓接 5 1992 九江长江大桥 公铁 系杆拱 三跨连
18、续 216 15MnVNq 焊接 栓接 6 1993 上海杨浦大桥 公路 斜拉 结合梁 602 StE355 焊接 栓接 7 1995 孙口黄河大桥 铁路 桁梁 四跨连续 108 SM490C 焊接 栓接 8 1996 上海徐浦大桥 公路 斜拉 混合梁 590 S355N 焊接 栓接 9 1996 西陵长江大桥 公路 悬索 单跨箱梁 900 16Mnq 焊接 焊接 10 1997 香港青马大桥 公铁 悬索 三跨箱梁 1377 BS 4360 Gr.500YS 焊接 栓接11 1997 虎门大桥 公路 悬索 单跨箱梁 888 16Mnq 焊接 焊接 12 1999 厦门海沧大桥 公路 悬索 三跨
19、箱梁 648 16Mn 焊接 焊接 13 1999 江阴长江大桥 公路 悬索 单跨箱梁 1385 Fe510D (S355J2G3) 焊接 焊接14 2000 芜湖长江大桥 公铁 低塔斜拉 三跨桁梁 312 14MnNbq 焊接 栓接15 2001 南京长江二桥 公路 斜拉 三跨箱梁 628 16Mnq 焊接 焊接 16 2001 宜昌长江大桥 公路 悬索 单跨箱梁 960 Q345E 焊接 焊接 17 2001 塘沽海河大桥 公路 单塔斜拉 混合箱梁 310 Q345E 焊接 焊接 18 2001 北盘江大桥 铁路 拱 钢管砼 236 Q345D 焊接 焊接 19 2001 军山长江大桥 公
20、路 斜拉 三跨箱梁 460 Q345C 焊接 焊接20 在建 巫峡长江大桥 公路 拱 钢管砼 460 Q345C 焊接 焊接 21 在建 桃夭门大桥 公路 斜拉 混合箱梁 580 Q345D 焊接 焊接 22 在建 润扬长江大桥 公路 斜拉 三跨箱梁 406 Q345D 焊接 焊接（北汊大桥）,钢桥的发展,四座大桥（公铁两用大桥）见证中国钢桥史1957年10月，万里长江上第一座公铁两用钢铁大桥武汉长江大桥建成通车，“一桥飞架南北，天堑变通途”，拉开了长江建桥的序幕。该桥从设计、施工到材料，都是由苏联提供的。60年代我国依靠自己力量建设的第一座长江大桥是南京长江大桥。该桥也成为“自力更生”精神的
21、代名词。1993年建成的九江长江大桥，跨度，材料、技术、工艺以及焊接、制造、架设等多项技术实现了历史性突破，达到当时国际先进水平。20世纪末建成的芜湖长江大桥为世界上第一座结合型钢桁梁低塔斜拉桥，将我国公铁两用大桥的制造水平又推进了一步。该桥的设计、制造、架设技术，达到当今国内、国际的“顶级”水平。上述4座长江大桥，桥长从不足1000米发展到2000余米；材料从16锰碳发展到15锰钒氮、14锰铌；结构从铆接桁梁发展到拱桁梁、整体节点构造；主跨跨度从武汉长江大桥128米，到南京长江大桥的160米，到九江长江大桥的216米，直至芜湖长江大桥的312米。,武汉长江大桥,南京长江大桥,九江长江大桥：位
22、于鄂赣两省交界处，双层公铁两用桥，上层为4车道公路，车道宽14m，两侧人行道各宽2m；下层为双线铁路。全桥长1806.6m：铁路桥7675.4m，公路桥4460m。主桥为11孔钢梁，其中主孔为桁拱组合体系，由3跨180+216+180(m)连续刚性钢桁梁与柔性钢加劲拱组成，北侧边孔为两联3162m连续钢桁梁，南侧边孔为一联2126m连续钢桁梁。主桁采用带下加劲弦杆的平行弦三角形桁架，桁高16m，在支点处加高至32m；加劲拱中孔矢高32m，边孔24m；全部钢梁为栓焊结构，首次采用高强度15MnVNq钢材（屈服强度420MPa）与56mm厚板。钢桁梁采用双层吊索架法安装。,羌湖长江大桥,中国焊接钢
23、桥的发展并不是一蹴而就的。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。 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。1996年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
24、桥）。虽然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。但说明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。,钢桥的发展,我国在7080年代，桥梁用钢质量不理想，同时也存在对焊接技术可靠性的疑虑。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。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
25、系杆拱栓焊钢桥（最大板厚为56mm）。 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、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。这表明，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。,钢桥的发展,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（199
26、6年，L=590m，混合梁）上海卢浦大桥，L=550m，是世界上最大的一座钢拱公路桥。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。,钢桥的发展,用16锰桥钢建造桁桥，最大跨度只能达到112米。15锰钒氮C桥梁钢和高强螺栓，填补了我国桥梁用高强度钢的空白。1993年，九江长
27、江大桥建成。其跨度、桥长和工程量超过了武汉长江大桥及南京长江大桥。216米跨度的刚性桁梁柔性拱，结构轻巧刚劲，它彻底完成了铆接钢桥向栓焊钢桥的过渡。至此，我国用国产优质高强度、高韧性钢，建造特大跨度栓焊桥梁，在材料、工艺、理论方面都有了坚实的基础。芜湖长江大桥是20世纪末，在长江上修建的最后一座标志性工程，采用了低塔斜拉、板桁结合桥新结构，解决了荷载重、跨度大等难题，为改善焊接难度研制了新钢种14锰铌桥钢，针对厚板、全封闭箱型构件，整体节点和制梁速度要求，采用了很多新技术、新工艺，重要的受力连接都采用了焊接，使我国大跨度栓焊钢梁向全焊钢梁迈进了一大步。九江长江大桥和芜湖长江大桥跨度分别为216
28、、312米，表面看好像它们的跨度不及公路桥和香港的公铁路桥，实际该桥承受的动荷载特别大，不仅在全国名列第一，而且在世界上只有少数国家大跨度公铁路桥所承受的荷载可以与其相比，属于国际最高水平。,钢桥的发展,钢桥的发展,几座栓焊钢桥采用的钢材牌号、最大板厚、耗量等列于表,钢桥的分类 一、概 述,钢桥指一座桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成。钢桥的主要优点是：能够实现工业化制造和拼装；上、下部结构可以同时施工，加快了施工进度；钢材匀质、构件轻型，利于悬臂施工；高强度利于跨越很大跨度，节省下部结构的施工时间与费用。钢桥的主要缺点是：在大气作用下受侵蚀，易生锈，要经常除锈和油漆，养护费用较混凝土桥大；
29、建桥一次性投资成本高。一般钢材的防锈蚀，需要经常除锈、油漆，费钱费时。而不需要油漆的耐候钢的表面会形成氧化铁薄膜以抗锈蚀，例如美国的A242及A588号钢，日本的JISG3114等等。,钢桥所用材料,钢桥所用钢的种类有碳素钢、低合金高强度钢和低合金超高强度钢。根据钢材的形状分工字钢、角钢、槽钢、钢板和高强度钢索。现代钢桥用材最多的是钢板。以往钢板和型钢多数采用低合金钢16Mn或16Mnq。或者铸钢和优质碳素钢（如45号钢）。在20世纪我国已建成了采用可焊性良好的14MnNbq及15MnVNq钢及栓焊整体节点组成的大型桥梁，目前还须进一步开展低含碳量和含其他合金元素，经过微合金化和晶粒细化处理的
30、超高强度的、可焊性优异的钢材的研究和生产。,钢桥所用材料,用钢材制造钢桥，要经过许多机械加工工艺和焊接工艺。制成的钢桥要承受很大的静、动力荷载与冲击荷载。因此被选作造桥的钢材，既要能适应制造工艺要求，又要满足使用要求。我国常用桥梁钢的强度水平和国外基本一样，均为240 MPa420 MPa。更高强度钢在动荷载较大的钢桥中使用受到一定的限制，日本研究较多，我国和英、美、德在钢桥中很少使用。我国桥梁钢的力学性能要求标准和国外是一样的，但实物质量水平尚不及国外。用来造桥的钢的化学成分和力学性能都有严格的规定。钢的合金元素有碳、锰、硅及有害杂质硫、磷。强度较高的钢还有微量元素铅、镍、钒、铝、氮等。钢的
31、主要力学性能有强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、冷弯要求指标。钢的强度表示钢对塑性变形和破坏的抵抗能力。钢的强度有三个指标，第一个指标是弹性极限6l，第二个指标是屈服强度(或屈服点)65，第三个指标是极限强度Pb。,钢桥所用材料,桥梁在使用时，不仅要求在荷载作用下不会破坏，而且不允许产生过大的变形。弹性极限及屈服点越高，表示钢对变形的抵抗能力越大，钢在不发生塑性变形的条件下能承受的应力越大。钢的塑性变形能力包括伸长率、断面收缩率、冷弯。伸长率和断面收缩率，是钢对结构的安全性指标。因为桥梁结构中在有局部应力集中或有焊接残余应力处，其值可能超过屈服点。伸长率高、断面收缩率高的钢材就可以通过塑性变
32、形使应力重新分布，避免引起结构的局部破坏而导致结构的失败。冷弯是检查钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并能显示钢板中是否有缺陷。冷弯性能好的材料，有利于制造。它是一项工艺指标，也是一项质量指标，但主要还是质量指标，可以考验钢板中有没有夹碴或分层。,钢桥所用材料,在选用造桥钢材时除注意强度之外，要特别重视它的韧性。韧性会影响钢桥的抗疲劳性和抗脆断性。钢的抵抗疲劳破坏性对于桥梁十分重要。钢桥承受的动荷载是随时间变化而重复循环作用的荷载。这种荷载的大小虽低于结构的名义承载能力，但由于结构中有微小的缺陷或应力集中，易产生塑性变形，从而萌生裂纹。随着外力循环次数的增加，微小的裂纹会逐渐扩展，最后导致钢
33、桥的疲劳断裂。在结构上出现可以看得见的裂纹前能承受荷载循环作用的次数，工程上称为结构或材料的疲劳寿命。,钢桥所用材料,钢的抵抗脆性断裂性能对于桥梁同样非常重要。钢桥构件在静力或加载次数不多的动荷载作用下发生突然断裂，断裂前构件变形很小，裂缝开展速度很快。这种断裂称为脆性断裂.钢材的脆性断裂也与其韧性有密切关系。钢材的韧性是钢材破坏前所吸收的能量。韧性不好的钢材，在低温或快速加载等不利的条件下，容易使钢材发生脆性断裂。因此，常用低温冲击韧性来判断钢材的脆性断裂倾向。钢材随使用年限延长，会发生老化，表现为钢材变脆、韧性下降，为此还要进行时效冲击试验。其要求标准与低温冲击要求标准相同。,钢桥所用材料
34、,钢桥所用的钢材，必须可焊性好。可焊性是材料通过一定的工艺条件进行焊接而能形成优质连接接头的性能。优质接头的评定标准是其各项力学性能指标下低于母材。如果这种工艺条件是普通的、简便的、大批量生产容易控制的，就称这种钢材有良好的可焊性。反之，工艺条件是特殊的、复杂的、大批量生产难于控制的，则称这种材料的可焊性差。,钢桥所用材料,焊接接头分为两部分：一是焊缝金属；二是在焊缝周围钢材受热影响的区域。影响焊缝金属性能的因素主要包括钢材、焊丝、焊条等填充金属的化学成分，焊条涂料和焊剂的化学成分以及有关的工艺参数，如电流、电压大小、焊接速度等。影响焊缝周边金属热影响区力学性能的因素，主要是钢材的成分和力学性
35、能以及焊后温度冷却的快慢等。,大跨度钢桥的栓与焊,大跨度钢桥根据运输条件和工地起重能力分为若干部件，分别在工厂制造和工地组装。工厂制造的部件都是焊接，运送到工地后用高强度螺栓组装成整体。因为焊接在节约钢材和加速工期上有许多优点，随着技术的发展，焊接越来越多，栓接会越来越少，最终将发展为全焊。 将在工厂焊接好的部件运送到工地后，用摩擦式高强度螺栓连接。钢板表面喷涂抗滑材料，摩擦系数取045。高强度螺栓螺母、垫圈的型式、尺寸及技术条件在国家标准中有详细规定。常用直径为M22、M24、M 27、M30。高强度螟栓根据其不同的制造材料分两级109级及88级，螺母、垫圈随螺栓的级别不同，采用不同的级别，
36、桥梁中均采用强度高的109级。109级高强度螺栓的设计予紧力为见表3。 高强度螟栓安装的方法很多，常用的是扔矩法拧紧工艺。,大跨度钢桥的栓与焊,大跨度钢桥部件都很大，焊后不再进行热处理，焊接工作量95是埋弧自动焊，其余5是手工焊和半自动焊。埋弧自动焊过程中都是工件不动，埋弧焊机在工件上行走。手工焊大多用于组装点焊。点焊16Mnq钢时用T502焊条，点焊14MnYbq钢用E5015焊条，点焊15MnVNq钢用T557MoV焊条。16Mnq钢坡口对接或箱形角焊埋弧自动焊用H08MnA或H08A焊丝，不开坡口对接或角接焊均用H08A焊丝；15MnV小钢埋弧自动焊均用H08MnMoA焊丝，为提高焊缝的
37、韧性与母材的匹配强度，焊丝的C、S、P均取下限；14MnNbq钢的对接、角接、棱角焊接埋弧焊丝均用H08Mn2E。16Mnq埋弧焊用焊剂N431; 14MnNbq埋弧焊用焊剂SJl01Q；15MnVNq埋弧焊用焊剂N350。16M叫是热轧钢，15MnVNq及14MnNbq是正火钢，前者焊接线能量为4万KJcmd，施焊时线能量偏上好，后者焊接线能量为32万KJcmM一36万KJcmi，线能量偏下好。,大跨度钢桥的设计理论,大跨度钢桥使用的设计理论，有容许应力理论和极限强度理论，铁路大跨度钢桥主要是容许应力理论。自八十年代开始研究用可靠度理论。用可靠度理论对大跨度钢桥进行设计、在国内外是一门新的学
38、科，根据我国对可靠度理论研究的进度，预计近年内各设计规范将可用可靠度理论为基础了。在使用的初期将会是容许应力理论规范和可靠度理论规范并用，逐步过渡到可靠度理论规范。可靠度理论设计采用多系数极限状态方程式，分别对强度极限状态、使用极限状态和疲劳极限状态进行设计。在疲劳可靠度理论设计方面，铁路部门花了很大的人力、物力进行研究，根据我国的实际情况，制定了铁路疲劳荷载诺和疲劳抗力，有许多规定不仅可适用于铁路大跨度桥梁，也可供其他钢结构设计时参考。,钢桥焊接接头标准,焊接接头的质量是保证大型钢桥安全的基础，为此对用14MnNbq钢新建的大桥制定的有下列质量标准要求。1焊缝强度： 对接焊缝屈服强度、极限强
39、度不低于基材标准，并不超过基材标准100 MPa，角接焊缝屈服强度、极限强度不低于基材标准，并不超过基材标准120 MPa。2焊缝韧性(包括焊缝、熔合线、热影响区) : 对接焊缝及受拉的开坡口的角接焊各部位一30时的却贝v冲击功不低于48J；角接及棱角焊缝各部位一30时却贝V冲击功不低于3U；制造前就进行系列冲击试验。注意分析焊缝各部位却贝v冲击脆性转变温度(能量准则)。 3冷弯：对接焊要求180。不裂，角接焊按国标0级要求。4. 对接焊缝和角接缝(包括棱角角焊缝)点焊均不得开裂。5. 伸长率：6. 焊接接头时效: 对接接头的时效冲击不低于基材标准。,钢桥焊接接头标准,大跨度钢桥，栓接接头大多
40、排数很多，抗滑型高强度螺栓连接接头，多排螺栓顺受力方向的受力分配成马鞍形，经研究，当螺栓排数超过四排时，第一排鳃栓承受的力总是全部杆力至35。因此，对长大螺栓节点设计有以下要求，顺轴力方向的双抗滑面连接的螺栓徘数超过6排或单抗滑面连接的螺栓排数超过4排时，第一排螺栓的抗滑极限强度有最小值限制。当不能满足时应对螺栓予以调整或将一排螺栓不计入连接螺栓的有效数量中，以免螺栓发生微移而疲劳破坏。,钢桥疲劳验算,大跨度钢桥有栓有焊，疲劳验算是非常重要的问题，建国后在历次建桥的过程中，做了近40组的各种类型的疲劳试验，对这些可贵的数据经过分折与再分析，整理出了我国自己的疲劳抗力方程14个，这些抗力方程不仅
41、可以用于大跨度钢桥，其它钢结构也可以采用。疲劳抗力方程见下表。疲劳抗力与加工工艺关系很大，采用表中的抗力时，应采用其相应的工艺和质量要求。,钢桥的分类,二、分 类常见的钢桥结构型式有： 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）大跨径公路钢桥主要是悬索桥和斜拉桥； 铁路钢桥多为桁梁桥和桁架拱桥。按造桥方法，钢桥可分为： 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) 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,钢桁架桥 Steel Truss Beam Bridges,装配式桁架在桥梁建设中
42、的使用 装配式钢桁架是世界上应用广泛最为流行的一种结构。它具有结构简单、运输方便、架设快速、分解容易等特点，同时具备承载能力大、结构刚性强、疲劳寿命长等优点。它能根据可选择的桥梁跨径、组合成各种类型和各种用途的临时桥、应急桥和固定桥。在工程及桥梁施工中利用桁架组装导梁、拱架、塔柱、龙门吊架、架桥机等。,钢桁架桥 Steel Truss Beam Bridges,1 杭州钱塘江桥Qiantangjiang Bridge2 武汉长江大桥Wuhan Bridge over Yangtze River3 南昌赣江南桥Ganjiang Bridge4 湘桂线浪江桥Langjiang Bridge5 三堆
43、子金沙江桥Sanduizi Bridge over Jinshajiang6 南京长江大桥Nanjing Bridge over Yantze River7 宜宾金沙江大桥Yibin Bridge over Jinshangjiang8 枝城长江大桥Zhicheng Bridge over Yangrze River9 北镇黄河公路桥Beizhen Highway Bridge over Yellow River10 沙通线白河桥Baihe Bridge11 马房北江大桥Mafang Bridge over Beijiang12 塘沽海门桥Haimen Bridge13 九江长江大桥Jiuji
44、ang Bridge over Yangtze River14 京九线孙口黄河大桥Sunkou Bridge over Yellow River,钢箱梁桥 Steel box Beam Bridges,钢箱形梁是随着高强度钢和焊接技术在桥梁上的应用以及薄壁结构计算理论的发展，于20世纪50年代以来发展起来的。钢箱形梁在一定跨度范围内比其他类型的梁式桥节省钢材可达1020；抗扭刚度和横向刚度较大；安装、制造及养护较简易，因而采用较多。钢箱形梁的截面形式有矩形及梯形两类。箱形梁是闭口的薄壁结构，其应力及应变按薄壁结构理论计算。 20世纪50年代联邦德国首先采用钢箱形梁。60年代以来，世界各国都相继
45、修建了不少钢箱形梁桥。联邦德国于1961年在莱茵河上建成一座箱形两跨连续梁，跨度为113米，无枕双线桥面，平均腹板高度5.2米。这座桥是世界上目前最大跨度的铁路箱形梁桥。1966年中国试制了一孔跨度32米的钢箱形梁，1969年架在南同蒲铁路潼河桥上。1976年在北京西北环上架设了一孔跨度40米箱形钢梁。,1850年英国第一座铁路钢箱梁桥Britinnia桥问世,钢拱桥 Steel Arch Bridges,大跨度钢拱桥与同跨度钢简支梁桥相比，省钢可达15以上；但柔性系杆刚性拱与简支梁桥相比，省钢较少而构造复杂，所以跨越平原桥时，并非最佳方案。 现今公路及铁路钢拱桥，多采用双铰（桁架拱）或无铰拱
46、（板拱）。中下承式板拱，经济的矢跨比为1/5；上承式板拱不宜小于1/81/10。板拱主拱拱顶合理高度约为1/40跨长；桁架拱约为1/15左右。钢拱桥实例：虹桥：加拿大与美国边境，主跨290米，公铁两用，1941年建成；悉尼港钢拱桥：主跨503米，公铁两用，1931年建成；3002大桥：中国西南，主跨180米，公路桥，无铰钢板拱；等等。,跨长江的 钢斜拉桥（宜宾上海）（1、2、3、6、11）,桥 名 主跨跨径 m 桥长m 塔型与塔高m 拉索 加劲梁形式 1 南京二桥 58.5+246.5+628+246.5+58.5 2938 倒Y型塔 195.4 平行钢丝 钢箱梁（南汊桥）2 武汉白沙洲大桥
47、50+180+618+180+50 3586 A型塔 175.0 平行钢丝 钢箱梁,两端87m砼混合式3 安徽安庆大桥 50+215+510+215+50 5900 倒Y型塔 179.1 钢绞线 钢箱梁 4 湖北荆州大桥 200+500+200 4178 H型塔 139.2 平行钢丝 混凝土梁（北汊桥 ）5 湖北鄂黄大桥 55+200+480+200+55 2453 倒Y型塔 172.3 平行钢丝 混凝土梁 6 武汉军山大桥 48+204+460+204+48 2847 倒Y型塔 163.5 平行钢丝 钢箱梁 7 重庆奉节大桥 30.4+202.6+460+147.7+25.3 893 A型塔
48、 214.0 平行钢丝 混凝土梁 8 重庆大佛寺大桥 198+450+198 1146 H型塔 159.2 平行钢丝 混凝土梁 9 重庆李家沱大桥 53+169+444+169+53 1350 H型塔 115.5 平行钢丝 混凝土梁 10 安徽铜陵大桥 80+90+190+432+190+90+80 2592 H型塔 153.0 平行钢丝 混凝土梁 11 江苏润扬大桥 175.4+406+175.4 倒Y型塔 146.9 钢绞线 钢箱梁（北汊桥 ）12 武汉长江二桥 180+400+180 3239 H型塔 153.6 平行钢丝 混凝土梁 13 湖北巴东大桥 170+388+170 901 A型塔 218.0 平行钢丝 混凝土梁 14 重庆马桑溪大桥 179+360+179 1104 倒Y型塔 168.5 钢绞线 混凝土梁 15 宜昌夷陵大桥 120+348+348+120 1486 倒Y型塔 126.0 钢绞线 混凝土梁 16 重庆地维大桥 141+345+141 737 倒Y型塔 148.89 钢绞线 混凝土梁 17 重庆涪陵大桥 43+97+330+97+43 631 倒Y型塔 163.0 平行钢丝 混凝土梁 18 湖北荆州大桥 160+300+97 H型塔 124.8 平行钢丝 混凝土梁（南汊桥）,
