近代鋼橋發(fā)展史及制造技術(shù)

1、生產(chǎn)與安全質(zhì)量部 近代鋼橋發(fā)展史及制造技術(shù)近代鋼橋發(fā)展史及制造技術(shù) 第一節(jié) 鋼橋的發(fā)展概況 一、國外鋼橋的發(fā)展情況 19世紀20年代，隨著鐵路蒸汽機車出現(xiàn)，人們開始修建鐵路， 鐵路橋梁也隨著發(fā)展起來。早起的鋼橋?qū)嵸|(zhì)上是用鑄鐵和鍛鐵修 建的鐵橋。19世紀70年代出現(xiàn)鋼材，而鋼材在橋梁上的廣泛應用 是在19世紀90年代以后。由于汽車是在19世紀后葉（1875年）方 才出現(xiàn)，公路鋼橋出現(xiàn)在鐵路鋼橋之后，但是，隨著公路的蓬勃 發(fā)展和多樣化需要，20世紀30年代，鐵路鋼橋原先占有的各種大 跨度鋼橋記錄逐步被公路鋼橋取代。特別是第二次世紀大戰(zhàn)以后 ，德國、日本等國家由于戰(zhàn)后重建的需要，修建了大量的公路鋼

2、橋。鋼橋設計理論與制造技術(shù)得到不斷完善，已建立起了較為系 統(tǒng)和完善的設計規(guī)范與制造施工工藝。 中鐵科工集團中鐵科工集團 從鋼橋的建設，材料的應用和設計理論的發(fā)展來看 ，鋼橋的發(fā)展大致可以分為以下四個階段 （一）鐵橋和鋼橋在1890年之前的發(fā)展 1890年以前，鑄鐵、鍛鐵經(jīng)驗，力學知識缺乏每 年發(fā)生事故近4件。 （1）1850年，英國britainia鍛鐵橋， 70+140+140+70。 （2）1856年，美國尼亞格拉河懸索橋，四條大攬 是用平行鍛鐵在空中編的。 中鐵科工集團中鐵科工集團 （二）鋼橋在1890-1920年間的發(fā)展 鋼橋在北美取得巨大成就 （1）1916年，美國伊利諾伊州mert

3、ropolis簡 支桁梁，跨度220m，硅鋼，鎳鋼 （2）1917年，美國俄亥俄州sciotoville連續(xù)桁梁 橋，跨度2236.2m （3）1917年，美國紐約市hell gate四線鐵路桁梁 剛拱橋跨度298m，中碳鋼，最重桿件180t （4）1918年，加拿大魁北克鐵路桁梁橋，跨度 548.6m， 兩次事故：1907.8.29，鋼梁塌落，11人/86 1916.9.11，,1人死亡 中鐵科工集團中鐵科工集團 （三）鋼橋在1920-1945年間的發(fā)展 （1）1936年，美國舊金山海灣橋，一座跨度 426.7m，一座跨度704.1m ，鋼橋 （2）1932年，澳大利亞悉尼，跨度503m的鋼

4、桁 拱橋 （四）鋼橋自20世紀50年代以來的發(fā)展隨著公路橋 的發(fā)展，出現(xiàn)了現(xiàn)代鋼橋 （1）1962年，德國科倫布茨萊茵河雙線鐵路橋， 跨度2113.1m，無砟無枕鋼橋面板 （2）1998年，日本明石海峽大橋，單跨1991m （3）1999年，日本多多羅橋，主跨890m （五）世界大跨度鋼橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 1、鋼懸索橋、鋼懸索橋 序號序號橋名橋名國家國家建成年代建成年代主跨主跨加勁梁型式加勁梁型式 1 1明石海峽大橋明石海峽大橋日本日本1998199819911991桁桁 2 2舟山西堠門大橋舟山西堠門大橋中國中國2009200916501650箱箱 3 3大海帶橋大海帶橋丹麥丹麥1

5、998199816241624箱箱 4 4潤揚長江公路大橋潤揚長江公路大橋中國中國2005200514901490箱箱 5 5亨伯爾橋亨伯爾橋英國英國1981198114101410箱箱 6 6江陰長江公路大橋江陰長江公路大橋中國中國1999199913851385箱箱 7 7香港青馬大橋香港青馬大橋中國中國1997199713771377桁桁 8 8韋拉扎諾橋韋拉扎諾橋美國美國1964196412981298桁桁 9 9金門大橋金門大橋美國美國1937193712801280桁桁 1010武漢陽邏長江大橋武漢陽邏長江大橋中國中國2007200712801280箱箱 1111貴州壩陵河大橋貴州

6、壩陵河大橋中國中國2009200910881088桁桁 1212滬蓉西高速四渡河大橋滬蓉西高速四渡河大橋中國中國20092009900900桁桁 1313廣西南寧英華大橋廣西南寧英華大橋中國中國20142014410410箱箱 中鐵科工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 明石海峽大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 舟山西堠門大橋峽 中鐵科工集團中鐵科工集團 大海帶橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 潤揚長江公路大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 亨伯爾橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 江陰長江公路大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 香港青馬大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 韋拉扎諾橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 金門

7、大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 武漢陽邏長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 貴州壩陵河大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 滬蓉西高速四渡河大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 廣西南寧英華大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 2、鋼斜拉橋、鋼斜拉橋 序號序號橋名橋名國家國家建成年代建成年代主跨主跨加勁梁型式加勁梁型式 1 1俄羅斯島大橋俄羅斯島大橋俄羅斯俄羅斯2012201211041104箱箱 2 2蘇通長江大橋蘇通長江大橋中國中國2008200810881088箱箱 3 3昂船洲大橋昂船洲大橋中國中國2009200910181018箱箱 4 4湖北鄂東長江大橋湖北鄂東長江大橋中國中國20102010926

8、926箱箱 5 5多多羅大橋多多羅大橋日本日本19991999890890箱箱 6 6諾曼底大橋諾曼底大橋法國法國19951995856856箱箱 7 7九江長江公路大橋九江長江公路大橋中國中國20132013818818箱箱 8 8荊岳長江大橋荊岳長江大橋中國中國20102010816816箱箱 9 9仁川大橋仁川大橋韓國韓國20092009800800箱箱 1010廈漳大橋北汊橋廈漳大橋北汊橋中國中國20132013780780箱箱 1111廣東江順大橋廣東江順大橋中國中國20142014700700箱箱 1212銅陵長江公鐵大橋銅陵長江公鐵大橋中國中國20152015630630桁桁 1

9、313黃岡長江公鐵大橋黃岡長江公鐵大橋中國中國20142014567567桁桁 1414公安長江公鐵大橋公安長江公鐵大橋中國中國20152015518518桁桁 1515武漢天興洲公鐵大橋武漢天興洲公鐵大橋中國中國20092009504504桁桁 中鐵科工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 俄羅斯島大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 蘇通長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 昂船洲大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 湖北鄂東長江大橋 多多羅大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 諾曼底大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 九江長江公路大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 荊岳長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 仁川大橋

10、中鐵科工集團中鐵科工集團 廈漳大橋北汊橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 廣東江順大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 銅陵長江公鐵大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 黃岡長江公鐵大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 公安長江公鐵大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 武漢天興洲公鐵大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 一、我國鋼橋的發(fā)展概況 （一）鐵路鋼橋 1、新中國建國前 （1）20世紀20年代以前，哈爾濱的松花江大橋，濟 南洛口的黃河老橋，鄭州的黃河老橋等均有外國人設 計，1894年，詹天佑主持修建灤河大橋 （2）1932年，茅以升主持建成杭州錢塘江大橋 杭州錢塘江大橋 2、新中國建國后 我國20世紀50年代到20世紀末建

11、設的代表性鐵路 鋼橋 橋名橋名建造時間（年）建造時間（年）主跨（主跨（m m）型式型式 武漢長江大橋武漢長江大橋19561956 3 3128128公鐵、桁公鐵、桁 南京長江大橋南京長江大橋196819683 3160160公鐵、桁公鐵、桁 枝城長江大橋枝城長江大橋197419743 3160160公鐵、桁公鐵、桁 九江長江大橋九江長江大橋19921992180+216+180180+216+180公鐵、桁公鐵、桁 孫口黃河大橋?qū)O口黃河大橋199519954 4108108鐵、桁鐵、桁 蕪湖長江大橋蕪湖長江大橋20002000180+312+180180+312+180公鐵、桁公鐵、桁 中鐵科

12、工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 武漢長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 南京長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 枝城長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 九江長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 孫口黃河大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 蕪湖長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 3、我國21世紀建設的代表性鐵路鋼橋 橋名橋名建造時間（年）建造時間（年）主跨（主跨（m m）型式型式 重慶長壽長江大橋重慶長壽長江大橋20032003144+2144+2192+144192+144鐵、桁鐵、桁 武漢天興洲長江大橋武漢天興洲長江大橋20092009196+504+196196+504+196公鐵、桁公

13、鐵、桁 南京大勝關(guān)長江大橋南京大勝關(guān)長江大橋201120112 2336336鐵、桁拱鐵、桁拱 黃岡長江公鐵大橋黃岡長江公鐵大橋20142014567567公鐵、桁公鐵、桁 安慶長江鐵路大橋安慶長江鐵路大橋20122012580580 銅陵長江鐵路大橋銅陵長江鐵路大橋20152015630630公鐵、桁公鐵、桁 公安長江公鐵大橋公安長江公鐵大橋20152015518518公鐵、桁公鐵、桁 中鐵科工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 重慶長壽長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 武漢天興洲長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 南京大勝關(guān)長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 黃岡長江公鐵大橋 中鐵科工

14、集團中鐵科工集團 安慶長江鐵路大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 銅陵長江鐵路大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 公安長江公鐵大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 （二）公路鋼橋 1、20世紀80年代中期以前 這段時期，由于剛才供應的缺乏和地方經(jīng)濟的制約 ，鋼橋在公路橋中所占的比例很小，橋梁結(jié)構(gòu)形式不 多而且跨度也不大，主要有板梁橋、桁梁橋，懸索橋 ，剛拱橋等橋梁形式 中鐵科工集團中鐵科工集團 序號橋名主跨（m）型式 1浙江省黃巖橋532 鋼板梁、鋼 混結(jié)合 2川西2號3號橋-剛拱橋 3重慶朝陽大橋186鋼懸索橋 4拉薩河達孜橋500鋼懸索橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 川西2號3號橋 中

15、鐵科工集團中鐵科工集團 重慶朝陽大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 拉薩河達孜橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 2、20世紀80年代中期至今 這段時期，我國的橋梁建設事業(yè)經(jīng)歷了一個輝煌 的發(fā)展時期，建成了一大批結(jié)構(gòu)新穎、技術(shù)復雜、設 計和施工難度大、現(xiàn)代化品位和科技含量高的大跨徑 橋梁，我國的橋梁建設水平已經(jīng)躋身國際先進行列， 主要有鋼管拱橋、斜拉橋、懸索橋。 中鐵科工集團中鐵科工集團 橋名建造時間（年）主跨（m）型式 上海楊浦大橋1992602斜拉橋 西陵長江大橋1996900懸索橋 江陰長江大橋19991385懸索橋 廣州丫髻沙大橋2000360鋼管拱 上海盧浦大橋2003550鋼箱拱 貴州壩陵河

16、大橋20091088懸索橋 廣東江順大橋2014700斜拉橋 廣西南寧五象大橋2014460斜拉橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 以下為相關(guān)橋梁圖片 上海楊浦大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 西陵長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 江陰長江大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 廣州丫髻沙大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 上海盧浦大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 貴州壩陵河大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 廣東江順大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 廣西南寧五象大橋 中鐵科工集團中鐵科工集團 第二節(jié) 鋼橋的主要特點 一、主要的優(yōu)缺點 （一）優(yōu)點 1、高強勻質(zhì)材料：抗拉、抗壓、抗剪強度高的勻質(zhì) 材料 2、鋼橋的構(gòu)建最適

17、合用工業(yè)化方法來制造 3、任性、延性好，可提高抗震性能 4、遭破壞后易于修復和更換 5、舊橋可以回收，資源可以再利用，有利于環(huán)保 （二）缺點 1、易于腐蝕，需經(jīng)常檢查油漆 2、行車時噪聲和震動比較大 中鐵科工集團中鐵科工集團 二、結(jié)構(gòu)與受力 1、薄壁結(jié)構(gòu) 2、穩(wěn)定 鋼橋結(jié)構(gòu)剛度小，穩(wěn)定問題突出 3、剛度 4、疲勞 抗疲勞好，注意連接方法與方式 5、連接 焊接、高強度螺栓連接 三、鋼橋加工制作與安裝 工藝圖、預處理、放樣、號料、切割、矯正、邊緣 加工、制孔、組焊、焊接、整形、檢驗、試裝、除 銹、涂裝、包裝、發(fā)運等多道工序 中鐵科工集團中鐵科工集團 第三節(jié) 鋼橋的主要材料 一、橋梁結(jié)構(gòu)鋼的強度和等

18、級 1、橋梁用結(jié)構(gòu)鋼（gb/t 714-2000） 中鐵科工集團中鐵科工集團 2、碳素結(jié)構(gòu)鋼（gb/t 700） 3、低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼（gb/t 1591） 中鐵科工集團中鐵科工集團 4、小結(jié) （1）橋梁用結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼不僅強度高，剛才的 力學性能，沖擊韌性，可加工性和可焊性均較好，在 橋梁中被廣泛應用 （2）為保證橋梁結(jié)構(gòu)的承載力和防止脆性破壞，盡 可能選用橋梁用結(jié)構(gòu)鋼（gb/t 714-2000） （3）鋼板過后易造成焊接困難，焊接應力與變形太 大導致質(zhì)量下降，注意厚板效應。 中鐵科工集團中鐵科工集團 二、鋼材的規(guī)格與表示方法 1、鋼板 鋼板規(guī)格 類型類型厚道厚道寬度寬度長度長度 厚鋼

19、板厚鋼板0.350.354mm4mm5005001800mm1800mm0.40.46m6m 中厚板中厚板4.54.520mm20mm7007003000mm3000mm4 412m12m 厚板厚板202060mm60mm7007003000mm3000mm4 412m12m 特厚板特厚板60mm60mm6006003800mm3800mm4 49m9m 扁鋼扁鋼4 460mm60mm1212200mm200mm3 39m9m 中鐵科工集團中鐵科工集團 2、型鋼 （1）角鋼 （2）工字鋼 （3）槽鋼 （4）h型鋼和t型鋼 （5）鋼管 中鐵科工集團中鐵科工集團 第四節(jié) 鋼橋連接 一、焊接 19世

20、紀下半葉出現(xiàn)焊接，焊接是現(xiàn)代鋼橋最主要的 連接方法 （一）焊接方法 1、手工電弧焊 2、埋弧焊 3、氣體保護焊 4、栓釘焊接 中鐵科工集團中鐵科工集團 （二）焊縫連接的形式 1、對接焊縫 中鐵科工集團中鐵科工集團 2、搭接焊縫 中鐵科工集團中鐵科工集團 3、t形焊縫 4、角接焊縫 中鐵科工集團中鐵科工集團 （三）焊接符號及其表示方法 中鐵科工集團中鐵科工集團 （四）焊縫連接的缺陷，質(zhì)量檢驗和焊縫級別 1、焊縫連接的缺陷 裂紋、焊瘤、焊穿、弧坑、氣孔、夾渣、咬邊、 未熔合、未焊透（不包括規(guī)定不焊透者）、焊縫外形 尺寸不符合要求、焊接成型不良等 2、焊接質(zhì)量檢驗 （1）外觀檢查 （2）無損檢驗 磁

21、場、熒光檢驗 x射線、射線檢驗 拍片 3、焊縫級別 （1）一級（2）二級（3）三級 中鐵科工集團中鐵科工集團 （五）焊縫連接層狀撕裂防止措施 （1）采用較小的焊縫坡口角度及間隙，并滿足焊透 深度要求 （2）在角焊縫中，采用堆成坡口或偏向于側(cè)板的坡 口 （3）采用對稱坡口 （4）在t形或角接接頭中，板厚方向承受焊接拉應 力的板材伸出焊縫區(qū) （5）在t形、十字形及角接接頭中，采用過渡段， 以取代t形、十字形接頭。 中鐵科工集團中鐵科工集團 （六）焊接殘余應力與殘余變形 1、焊接殘余應力 2、焊接殘余應力的影響 （1）結(jié)構(gòu)構(gòu)件中通常是以承受縱向應力為主，故構(gòu) 建的縱向殘余應力對受力有較大的影響 （2

22、）橫向和厚度方向殘余應力引起構(gòu)件的雙軸或三 軸復雜應力狀態(tài)，以及焊接時焊縫和鋼材熱影響區(qū)對 機械性能的不利影響，也會使鋼材變脆和對受力不利 。 （3）沒有嚴重應力集中的焊接結(jié)構(gòu)，只要鋼材具有 一定的塑性變形能力，殘余應力將不影響結(jié)構(gòu)的靜力 強度。 中鐵科工集團中鐵科工集團 3、焊接殘余變形 尺寸收縮：縱向收縮和橫向收縮 4、減少焊接殘余應力和殘余變形的方法 （1）設計措施盡量減少焊縫的數(shù)量和尺寸；避免 焊縫過分集中或多方向焊縫交于一點；搭接長度大于 5tmin及25mm；便于施焊 （2）焊接工藝措施焊接順序和方向；先大后?。?先焊收縮量大的焊縫）；預變形；預熱，后熱；回火 ，錘擊 中鐵科工集團

23、中鐵科工集團 二、螺栓連接 （一）普通螺栓連接 18世紀中葉開始普通螺栓連接，一般采用c級螺栓 （俗稱粗制螺栓），質(zhì)量要求較高時采用a、b級螺栓 （俗稱精制螺栓） 1、c級螺栓連接 （1）材料性能屬于4.6,4.8級，采用q235bf （2）優(yōu)點是便于拆裝，缺點是受剪力差，受力均勻 2、a.b級螺栓 （1）材料性能屬于8.8級，采用35號鋼或45號鋼 （2）優(yōu)點是受力好，缺點是不易拆裝 中鐵科工集團中鐵科工集團 （二）高強度螺栓連接 20世紀中葉發(fā)展了使用高強度螺栓連接，目前已經(jīng) 被廣泛使用 1、材料 45鋼，40硼鋼，20錳鈦硼鋼 2、形式 （1）摩擦型高強度螺栓連接 承壓型高強度螺栓連接

24、（2）高強度大六角頭螺栓 扭剪型高強度螺栓 中鐵科工集團中鐵科工集團 (三)、鉚釘連接 19世紀20年代開始使用鉚釘連接 1、鉚釘連接在受力與設計上與普通螺栓連接相仿 2、材料為鉚螺鋼ml2或ml3 3、鋼結(jié)構(gòu)中一般采用熱鉚 中鐵科工集團中鐵科工集團 第五節(jié) 鐵路鋼橋制造規(guī)范 中鐵科工集團中鐵科工集團 第六節(jié) 案例 韓國圣水大橋的坍塌 一 、事件過程 1994年10月21日早晨7時許,竣工通車15年、橫跨漢 江的韓國首爾圣水大橋,隨著一聲巨響,一塊長達48米的 橋板坍塌墜入江中,包括1輛載滿學生和上班族的巴士、 1輛載滿警員前往慶祝會場地的客貨車在內(nèi)的6輛汽車 墜落漢江,事故導致32人死亡,17人受重傷。這就是著 名的韓國圣水大橋坍塌事故。 中鐵科工集團中鐵科工集團 中鐵科工集團中鐵