啼盛市篮工程 赵秋，吴冲：桥梁高性能钢发展与展望 表３碳舍■比较表 桥梁论文集 Ｉ ｃＥ’） ｐ） 同家 Ｉ 戋厘 日本 钢材等级 ｝ＩＰｓ ＯＷ ＨＰｓ１ｏｏＷ ＢＨｓ５ｏｏ 生产工艺 Ｑ＆Ｔ／ＴＭＣＦ Ｑ＆Ｔ ＴＭＣＰ ＴＭＣＰ 依照袁１值 ０．４３～０．５６ ０依照相应规范 依照表１值 Ｏ．２２～Ｏ．２７ Ｏ．２７～Ｏ．３６ ０．２７～Ｏ．３Ｏ 依照相应规范 ５４—０．７９ ＢＨＳ７０ｏ Ｏ．５６～Ｏ．６５ ＯＯ．２ｏ ７３—０．９２ ０．３７～０．４２ Ｏ．３０～Ｏ．３２ 欧溯 ￥４６０Ｍ ＴＭＣＰ Ｏ．６６ ０．４７ Ｏ．３５ ８６９ＯＱ Ｑ＆Ｔ １．１１ ０．６５ Ｏ．５３ １）Ｃ －＝Ｃ＋Ｍｎ／６＋（Ｃｒ＋ＭＯ＋ｖ）／５＋（Ｎｉ＋Ｃｕ）／１５；２）Ｐｍ毒Ｃ＋Ｓｉ／３０＋（Ｍｎ＋Ｃｕ＋Ｃｒ）／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ 是基于表２的上限值和根据相关规范计算得到的 ＣＥ值和Ｐ 值。 ＨＰＳ．特别是ＴＭＣＰ生产的钢材，化学成分中碳 元索越少、韧性越高，就会得到较好的焊接性能 由 表３可知，ＴＭＣＰ生产的钢材，板厚不超过５０ ｍｍ不 错要预热。同普通钢相比ＨＩＳ有良好的焊接性能． 小的板厚可以减少焊接体积，意昧着这两个 优点太大降低了ＨＰＳ的制作相焊掺成本。因为不 同的生产商生产出钢材的合金成分不同，所以适合 于 Ｐｓ母材的焊接材料应由生产商推荐使崩。 ２．４抗疲劳性能 号传统钢材一样，ｆ！ＰＳ的抗疲劳性能取决于构 造纲节和应力比，而不受钢的类型和强度的影响。 在焊接结构中疲劳强度仍然不取决于钢材的强度。 由于利用ＨＰＳ强度高，焊接结构的疲劳强度越来越 重要。为了提高ＨＩＳ应用性价比，必须掇高钢村的 抗疲劳性能，使疲劳强度不作为结构设计的控制冈 素，发挥ＨＩＳ最大使用效率。提高结构的抗疲劳强 度，首先要靠合理构造细节设计和精心施工取得好 的质量，此外，还可以在焊后进一步采敢一些工艺措 旎提高抗疲劳强度。 ２．５抗腐蚀性能 钢材的抗腐蚀性能是影响钢材使用寿命的主要 因素。在日本和美国的钢材生产商通过增加镍 （Ｎｉ）和铜（Ｃｕ）合金元素生产出技晦蚀的ＨＰＳ。这 些新钢材与传统的抗腐蚀钢材相比有更高的抗腐蚀 性能，因此允许结构建设不需要涤装或聚取其他抗 腐蚀措施就可以达到抗腐蚀要求。实际上，取消或 部分取消油漆，就可显著减少钢桥在服役期内的养 护和维修费用，取得较好的经济效益。另外，对于抗 腐蚀设计，可以依靠合金元素和周围环境作为抗腐 蚀指标对结构抗腐蚀进行预报。 ３我国桥梁用钢发展 在国内桥梁ＨＰＳ生产和应用尚属空白。国内 普通桥梁用钢的发展虽起步早，但与国外相比发展 速度缓慢。我国钢桥发展的主要几个阶段如表４所 ６６ 示，建国以来部分钢桥的用钢牌号情况如表５所示。 在２０世纪６ｏ～８Ｏ年代开发了１６Ｍｎｑ、１５ＭｎＶＮｑ，其 中１６Ｍｎｑ在行业中虽然应用广泛，但其致命的缺点 是板厚效应严重。１９７６年在沙通线白河桥试用的 １５ＭｎＶＮｑ，后来仅在１９９３年京九线上的九江大桥上 使用，实际上形成了中国桥梁钢仅有１６Ｍｎｑ可用的 被动局面。２０世纪７Ｏ一８Ｏ年代包括南京长江大桥 在内的大型公路和铁路桥都采用１６Ｍｎｑ。９０年代 上海南浦、杨浦、徐浦等斜拉桥采用的都是进口或国 产的ＳＴＥ３５５钢。随后武钢研制开发的桥粱钢 １４ＭｒＬＮｂｑ，先后用于芜湖长江大桥、南京长江二桥、 黄河长东二桥等长江、黄河上的近２０座桥梁。２００７ 年初武钢推出第五代ＷＮＱ５７０（Ｑ４２０ｑＥ）桥梁钢，用 于计划在２００９年通车的南京大胜关长江大桥。随 着南京大胜关长江大桥应用Ｑ４２Ｏｑ的开始，现在设 计的超大跨的钢桥陆续采用Ｑ４２Ｏｑ钢材，如安庆长 江铁路桥的斜拉桥方案、广东东莞东江大桥等。 从表４和表５可以看出，我国钢桥正向大跨度 发展，而且多线并桥，公铁合用，桥梁恒载加大，桥梁 用钢必然向高强度、高性能发展。目前我国桥梁用 钢以Ｑ３４５ｑ和Ｑ３７ＯｑＥ为主流钢种；Ｑ４２０ｑＥ、 ｑ４２ＯｑＤ陆续采用。 ４展望 从美国、日本和欧洲地区所研制的ＨＰＳ性能可 以看出，ＨＰｓ在抗拉强度、韧性、可焊性、冷加工性能 和抗腐蚀性能方面与普通钢材相比有更好的性能。 桥梁建设成本主要由材料成本、制作成本、运输成本 和建设成本组成。ＨＰＳ的应用为桥梁建设成本的进 步降低带来了希望。ＨＰＳ的高强性能可以减轻主 梁自重，解决桥梁净空问题；增加跨径减少桥墩的数 量，这样下部结构造价随之减少；同时，也减少了运输 和建设成本。ＨＩＳ的可焊性消除氢致裂缝、减少预 热，从而降低制造成本，改善焊接质量。ＨＰｓ很高的 抗裂韧性，可以把在低温下的脆性失效降到最低，可 以在桥梁结构不安全之前有更多的时间发现和维修 裂缝。ＨＩＳ的抗腐蚀性能，可以使钢桥不用涂漆而 维普资讯 http://www.cqvip.com
中国市政Ｚ程 赵秋，吴冲：桥梁高性能钢发展与展望 桥粱论文集 裹４我国钢桥发展的主要阶段 阶段 特征 代表性钢桥（建成年） 主要贡献之点 武汉长江大桥（公铁）（Ｌ＝１２８ ｍ）（１９５７） 深水基础施工技术 １９９０年前 铁路钢桥建设 南京长江大桥（公铁）（Ｌ＝１６０ ｍ）（１９６８） 开发“争气钢”１６Ｍｎｑ 成昆铁路迎水村桥（Ｌ＝ｎ２ ｍ）（１９７０） 栓一焊代替铆接 九江长江大桥（公铁）（Ｌ＝２１６ ｍ）（１９９２） １５ＭｎＶＮｑ钢开发应用 １９９０芜湖长江大桥（公铁）（Ｌ＝３１２ ｍ）（２ＯＯＯ） ２Ｏ０ｏ 大跨度公路钢桥大发展 上海南浦大桥（Ｌ开发１４ＭｎＮｂｑ钢 ＝４２３ ｍ）（１９９１） 公路斜拉桥 西陵长江大桥（Ｌ＝９００ ｍ）（１９９６） 公路悬索桥，全焊钢桥。 上海卢浦大桥（Ｌ＝５５０ ｍ）（２Ｏ０３） 钢拱桥 南京长江三桥（Ｌ＝６４８ ｍ）（２ＯＯ５） 国内第一座钢塔 ２ｏ００苏通长江大桥（Ｌ＝１ ０８８ ｍ）（在建）舟山西堠门大桥（Ｌ 斜拉桥 ２００ｒ７ 超大跨度特大钢桥建设中 ＝１ ６５０ ｍ）（在建） 悬索桥 武汉天兴洲长江大桥（Ｌ＝５Ｏ４ ｍ）（在建） 公铁两用钢桁粱斜拉桥 南京大胜关长江大桥（Ｌ＝３３６ ｍ）（在建） 首次使用ＷＮＱＳ７０（Ｑ４２０ｑＥ） 裹５我国钢桥用钢发展概况 钢材牌号 桥名与建成年 ＣＴ．３ 武汉长江大桥（１９５７） 湘桂线浪江桥（１９６４）南京长江大桥（１９６８）宜宾金沙江大桥（１９６８）三堆子金沙江桥（１９６８）迎水河桥（１９７０）枝城长 １６Ｍｎｑ 江大桥（１９７１）西陵长江大桥（１９９６）下牢溪大桥（１９９７）虎门大桥（１９９７）武汉白沙洲大桥（２０００）鹅公岩长江大桥 （２００１）南京长江二桥（２００１）重庆长寿大桥（在建） １５￣ＩｎＶＮｑ 沙通线白河桥（１９７７）九江长江大桥（１９９２） ＳｔＥ３５５ 上海南浦大桥（１９９１）上海杨浦大桥（１９９３）上海徐浦大桥（１９９６）上海卢浦大桥（２ＯＯ３） １６Ｍｎ 万县长江大桥（１９９２）南海紫涸大桥（１９９６）厦门海沧大桥（１９９９）广州丫髻沙大桥（２０００）重庆忠县长江大桥（２００１）万州长江二桥（２ＯＯ４） ＳＭ４９０Ｃ 孙口黄河大桥（１９９５）汕头磐石大桥（１９９８） ［４ＭｎＮｂｑ 长东黄河特大二桥（１９９９）芜湖长江大桥（２ＯＯＯ）ｌ大桥（２００５）武汉天心洲长江大桥（２Ｏ０６）重庆长寿大桥（在建） Ｉ海铁路大桥（２０ｏ２）佳木斯松花江大桥（２ＯＯ２）宜万铁路万州长江 Ｑ３４５Ｅ 宜昌长江大桥（２００１）天津塘沽海河大桥（２００１）－ Ｑ３４５Ｄ 贵州北盘江大桥（２００１）舟山桃天门大桥（２ＯＯ３）润扬｝乏江大桥北汊大桥（Ｚ００５、安庆长江大桥（２００５）润扬长江公路 大桥南汉悬索桥（２０Ｏ５）南京长江三桥（２００５）阳逻长江大桥（２ＯＯ７） Ｑ３４５Ｃ 武汉军山长江大桥（２００１）巫峡长江大桥（２Ｏｏ５）深堋湾公路大桥（２００Ｓ）芜湖临江桥（２ＯＯ７）南 大桥（在建） Ｑ３９０Ｅ 哈尔滨松花江斜拉桥（２ＯＯ３） Ｑ４２０Ｅ 哈尔滨松花江斜拉桥（２ＯＯ３） Ｑ３４５ｑＤ 上海东海大桥（２００５）上海长江大桥（在建）苏通长江公路大桥（在建） Ｑ３４５ｑＣ 新光大桥（２ＯＯ５）湛江海湾大桥（２ＯＯ６） Ｑ３７０ｑＤ 南京长江三桥（２００５）苏通长江公路大桥（在建） Ｑ３７０ｑＥ 南京大胜关高速铁路桥（在建）武汉天兴洲公铁两用斜拉娇（在建）郑州黄河公镑两厢ｌ（在建）安庆长江铁路桥（斜拉桥方案） 挢《在建）广 杂东怒东江大桥 Ｑ４２０ｑＥ 深圳湾公路大桥（２ＯＯ５）南京大胜关高速铁路桥（在建）广东东莞东江大桥（在建，安庚长江映Ｉｉ｛｝桥（罄拉坼方案） Ｑ４２０ｑＤ 重庆朝天门长江大桥（在建）江苏泰州长江大桥（三塔悬索桥方案） 不被腐蚀。ＨＰＳ的应用已经表现出建成时一次性投 目前中国是世界上最大的钢铁消费国之一，钢 资的经济性，并在钢桥的后期养护成本也随之降低。 铁作为一种有限的资源必将日兹稀缺，因此在我国 根据我国的交通发展总体规划，本世纪前期我 推广生产和使用ＨＩＳ是非常紧迫的。由国外的 国公路建设将形成以高速公路为主的“五纵七横” ＨＩＳ发展看，ＨＩＳ已成为桥梁用钢必然发展趋势。 国道主干线，这将横贯多条江河川、跨越多重湖海 桥梁ＨＩＳ在我国的应用尚属空白，为建造更大跨度 湾。综合国力的增强给我国的桥梁建设发展提供了 桥梁，进行这方面的研究势在必行。ＨＩＳ将无可非 前所未有的机遇挑战。为了避免过深和过于昂贵的 议地成为“２ｌ世纪桥梁建设材料”。 深水基础，桥梁必然向大跨度发展，在跨海工程中常 常需要建造超千米级桥梁，必然会对桥梁的建设材 参考文献 料提出更高的要求。 ［１］陈伯蠡．中国焊接钢桥的发展［Ｊ］．电焊机，２ｏｏ７，３７（３）：ｔ一５． ６７
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