近代钢桥发展史及制造技术

1、生产与安全质量部 近代钢桥发展史及制造技术近代钢桥发展史及制造技术 第一节 钢桥的发展概况 一、国外钢桥的发展情况 19世纪20年代，随着铁路蒸汽机车出现，人们开始修建铁路， 铁路桥梁也随着发展起来。早起的钢桥实质上是用铸铁和锻铁修 建的铁桥。19世纪70年代出现钢材，而钢材在桥梁上的广泛应用 是在19世纪90年代以后。由于汽车是在19世纪后叶（1875年）方 才出现，公路钢桥出现在铁路钢桥之后，但是，随着公路的蓬勃 发展和多样化需要，20世纪30年代，铁路钢桥原先占有的各种大 跨度钢桥记录逐步被公路钢桥取代。特别是第二次世纪大战以后 ，德国、日本等国家由于战后重建的需要，修建了大量的公路钢

2、桥。钢桥设计理论与制造技术得到不断完善，已建立起了较为系 统和完善的设计规范与制造施工工艺。 中铁科工集团中铁科工集团 从钢桥的建设，材料的应用和设计理论的发展来看 ，钢桥的发展大致可以分为以下四个阶段 （一）铁桥和钢桥在1890年之前的发展 1890年以前，铸铁、锻铁经验，力学知识缺乏每 年发生事故近4件。 （1）1850年，英国britainia锻铁桥， 70+140+140+70。 （2）1856年，美国尼亚格拉河悬索桥，四条大揽 是用平行锻铁在空中编的。 中铁科工集团中铁科工集团 （二）钢桥在1890-1920年间的发展 钢桥在北美取得巨大成就 （1）1916年，美国伊利诺伊州mert

3、ropolis简 支桁梁，跨度220m，硅钢，镍钢 （2）1917年，美国俄亥俄州sciotoville连续桁梁 桥，跨度2236.2m （3）1917年，美国纽约市hell gate四线铁路桁梁 刚拱桥跨度298m，中碳钢，最重杆件180t （4）1918年，加拿大魁北克铁路桁梁桥，跨度 548.6m， 两次事故：1907.8.29，钢梁塌落，11人/86 1916.9.11，,1人死亡 中铁科工集团中铁科工集团 （三）钢桥在1920-1945年间的发展 （1）1936年，美国旧金山海湾桥，一座跨度 426.7m，一座跨度704.1m ，钢桥 （2）1932年，澳大利亚悉尼，跨度503m的钢

4、桁 拱桥 （四）钢桥自20世纪50年代以来的发展随着公路桥 的发展，出现了现代钢桥 （1）1962年，德国科伦布茨莱茵河双线铁路桥， 跨度2113.1m，无砟无枕钢桥面板 （2）1998年，日本明石海峡大桥，单跨1991m （3）1999年，日本多多罗桥，主跨890m （五）世界大跨度钢桥 中铁科工集团中铁科工集团 1、钢悬索桥、钢悬索桥 序号序号桥名桥名国家国家建成年代建成年代主跨主跨加劲梁型式加劲梁型式 1 1明石海峡大桥明石海峡大桥日本日本1998199819911991桁桁 2 2舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥中国中国2009200916501650箱箱 3 3大海带桥大海带桥丹麦丹麦1

5、998199816241624箱箱 4 4润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥中国中国2005200514901490箱箱 5 5亨伯尔桥亨伯尔桥英国英国1981198114101410箱箱 6 6江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥中国中国1999199913851385箱箱 7 7香港青马大桥香港青马大桥中国中国1997199713771377桁桁 8 8韦拉扎诺桥韦拉扎诺桥美国美国1964196412981298桁桁 9 9金门大桥金门大桥美国美国1937193712801280桁桁 1010武汉阳逻长江大桥武汉阳逻长江大桥中国中国2007200712801280箱箱 1111贵州坝陵河大桥贵州

6、坝陵河大桥中国中国2009200910881088桁桁 1212沪蓉西高速四渡河大桥沪蓉西高速四渡河大桥中国中国20092009900900桁桁 1313广西南宁英华大桥广西南宁英华大桥中国中国20142014410410箱箱 中铁科工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 明石海峡大桥 中铁科工集团中铁科工集团 舟山西堠门大桥峡 中铁科工集团中铁科工集团 大海带桥 中铁科工集团中铁科工集团 润扬长江公路大桥 中铁科工集团中铁科工集团 亨伯尔桥 中铁科工集团中铁科工集团 江阴长江公路大桥 中铁科工集团中铁科工集团 香港青马大桥 中铁科工集团中铁科工集团 韦拉扎诺桥 中铁科工集团中铁科工集团 金门

7、大桥 中铁科工集团中铁科工集团 武汉阳逻长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 贵州坝陵河大桥 中铁科工集团中铁科工集团 沪蓉西高速四渡河大桥 中铁科工集团中铁科工集团 广西南宁英华大桥 中铁科工集团中铁科工集团 2、钢斜拉桥、钢斜拉桥 序号序号桥名桥名国家国家建成年代建成年代主跨主跨加劲梁型式加劲梁型式 1 1俄罗斯岛大桥俄罗斯岛大桥俄罗斯俄罗斯2012201211041104箱箱 2 2苏通长江大桥苏通长江大桥中国中国2008200810881088箱箱 3 3昂船洲大桥昂船洲大桥中国中国2009200910181018箱箱 4 4湖北鄂东长江大桥湖北鄂东长江大桥中国中国20102010926

8、926箱箱 5 5多多罗大桥多多罗大桥日本日本19991999890890箱箱 6 6诺曼底大桥诺曼底大桥法国法国19951995856856箱箱 7 7九江长江公路大桥九江长江公路大桥中国中国20132013818818箱箱 8 8荆岳长江大桥荆岳长江大桥中国中国20102010816816箱箱 9 9仁川大桥仁川大桥韩国韩国20092009800800箱箱 1010厦漳大桥北汊桥厦漳大桥北汊桥中国中国20132013780780箱箱 1111广东江顺大桥广东江顺大桥中国中国20142014700700箱箱 1212铜陵长江公铁大桥铜陵长江公铁大桥中国中国20152015630630桁桁 1

9、313黄冈长江公铁大桥黄冈长江公铁大桥中国中国20142014567567桁桁 1414公安长江公铁大桥公安长江公铁大桥中国中国20152015518518桁桁 1515武汉天兴洲公铁大桥武汉天兴洲公铁大桥中国中国20092009504504桁桁 中铁科工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 俄罗斯岛大桥 中铁科工集团中铁科工集团 苏通长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 昂船洲大桥 中铁科工集团中铁科工集团 湖北鄂东长江大桥 多多罗大桥 中铁科工集团中铁科工集团 诺曼底大桥 中铁科工集团中铁科工集团 九江长江公路大桥 中铁科工集团中铁科工集团 荆岳长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 仁川大桥

10、中铁科工集团中铁科工集团 厦漳大桥北汊桥 中铁科工集团中铁科工集团 广东江顺大桥 中铁科工集团中铁科工集团 铜陵长江公铁大桥 中铁科工集团中铁科工集团 黄冈长江公铁大桥 中铁科工集团中铁科工集团 公安长江公铁大桥 中铁科工集团中铁科工集团 武汉天兴洲公铁大桥 中铁科工集团中铁科工集团 一、我国钢桥的发展概况 （一）铁路钢桥 1、新中国建国前 （1）20世纪20年代以前，哈尔滨的松花江大桥，济 南洛口的黄河老桥，郑州的黄河老桥等均有外国人设 计，1894年，詹天佑主持修建滦河大桥 （2）1932年，茅以升主持建成杭州钱塘江大桥 杭州钱塘江大桥 2、新中国建国后 我国20世纪50年代到20世纪末建

11、设的代表性铁路 钢桥 桥名桥名建造时间（年）建造时间（年）主跨（主跨（m m）型式型式 武汉长江大桥武汉长江大桥19561956 3 3128128公铁、桁公铁、桁 南京长江大桥南京长江大桥196819683 3160160公铁、桁公铁、桁 枝城长江大桥枝城长江大桥197419743 3160160公铁、桁公铁、桁 九江长江大桥九江长江大桥19921992180+216+180180+216+180公铁、桁公铁、桁 孙口黄河大桥孙口黄河大桥199519954 4108108铁、桁铁、桁 芜湖长江大桥芜湖长江大桥20002000180+312+180180+312+180公铁、桁公铁、桁 中铁科

12、工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 武汉长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 南京长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 枝城长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 九江长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 孙口黄河大桥 中铁科工集团中铁科工集团 芜湖长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 3、我国21世纪建设的代表性铁路钢桥 桥名桥名建造时间（年）建造时间（年）主跨（主跨（m m）型式型式 重庆长寿长江大桥重庆长寿长江大桥20032003144+2144+2192+144192+144铁、桁铁、桁 武汉天兴洲长江大桥武汉天兴洲长江大桥20092009196+504+196196+504+196公铁、桁公

13、铁、桁 南京大胜关长江大桥南京大胜关长江大桥201120112 2336336铁、桁拱铁、桁拱 黄冈长江公铁大桥黄冈长江公铁大桥20142014567567公铁、桁公铁、桁 安庆长江铁路大桥安庆长江铁路大桥20122012580580 铜陵长江铁路大桥铜陵长江铁路大桥20152015630630公铁、桁公铁、桁 公安长江公铁大桥公安长江公铁大桥20152015518518公铁、桁公铁、桁 中铁科工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 重庆长寿长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 武汉天兴洲长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 南京大胜关长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 黄冈长江公铁大桥 中铁科工

14、集团中铁科工集团 安庆长江铁路大桥 中铁科工集团中铁科工集团 铜陵长江铁路大桥 中铁科工集团中铁科工集团 公安长江公铁大桥 中铁科工集团中铁科工集团 （二）公路钢桥 1、20世纪80年代中期以前 这段时期，由于刚才供应的缺乏和地方经济的制约 ，钢桥在公路桥中所占的比例很小，桥梁结构形式不 多而且跨度也不大，主要有板梁桥、桁梁桥，悬索桥 ，刚拱桥等桥梁形式 中铁科工集团中铁科工集团 序号桥名主跨（m）型式 1浙江省黄岩桥532 钢板梁、钢 混结合 2川西2号3号桥-刚拱桥 3重庆朝阳大桥186钢悬索桥 4拉萨河达孜桥500钢悬索桥 中铁科工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 川西2号3号桥 中

15、铁科工集团中铁科工集团 重庆朝阳大桥 中铁科工集团中铁科工集团 拉萨河达孜桥 中铁科工集团中铁科工集团 2、20世纪80年代中期至今 这段时期，我国的桥梁建设事业经历了一个辉煌 的发展时期，建成了一大批结构新颖、技术复杂、设 计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径 桥梁，我国的桥梁建设水平已经跻身国际先进行列， 主要有钢管拱桥、斜拉桥、悬索桥。 中铁科工集团中铁科工集团 桥名建造时间（年）主跨（m）型式 上海杨浦大桥1992602斜拉桥 西陵长江大桥1996900悬索桥 江阴长江大桥19991385悬索桥 广州丫髻沙大桥2000360钢管拱 上海卢浦大桥2003550钢箱拱 贵州坝陵河

16、大桥20091088悬索桥 广东江顺大桥2014700斜拉桥 广西南宁五象大桥2014460斜拉桥 中铁科工集团中铁科工集团 以下为相关桥梁图片 上海杨浦大桥 中铁科工集团中铁科工集团 西陵长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 江阴长江大桥 中铁科工集团中铁科工集团 广州丫髻沙大桥 中铁科工集团中铁科工集团 上海卢浦大桥 中铁科工集团中铁科工集团 贵州坝陵河大桥 中铁科工集团中铁科工集团 广东江顺大桥 中铁科工集团中铁科工集团 广西南宁五象大桥 中铁科工集团中铁科工集团 第二节 钢桥的主要特点 一、主要的优缺点 （一）优点 1、高强匀质材料：抗拉、抗压、抗剪强度高的匀质 材料 2、钢桥的构建最适

17、合用工业化方法来制造 3、任性、延性好，可提高抗震性能 4、遭破坏后易于修复和更换 5、旧桥可以回收，资源可以再利用，有利于环保 （二）缺点 1、易于腐蚀，需经常检查油漆 2、行车时噪声和震动比较大 中铁科工集团中铁科工集团 二、结构与受力 1、薄壁结构 2、稳定 钢桥结构刚度小，稳定问题突出 3、刚度 4、疲劳 抗疲劳好，注意连接方法与方式 5、连接 焊接、高强度螺栓连接 三、钢桥加工制作与安装 工艺图、预处理、放样、号料、切割、矫正、边缘 加工、制孔、组焊、焊接、整形、检验、试装、除 锈、涂装、包装、发运等多道工序 中铁科工集团中铁科工集团 第三节 钢桥的主要材料 一、桥梁结构钢的强度和等

18、级 1、桥梁用结构钢（gb/t 714-2000） 中铁科工集团中铁科工集团 2、碳素结构钢（gb/t 700） 3、低合金高强度结构钢（gb/t 1591） 中铁科工集团中铁科工集团 4、小结 （1）桥梁用结构钢和低合金钢不仅强度高，刚才的 力学性能，冲击韧性，可加工性和可焊性均较好，在 桥梁中被广泛应用 （2）为保证桥梁结构的承载力和防止脆性破坏，尽 可能选用桥梁用结构钢（gb/t 714-2000） （3）钢板过后易造成焊接困难，焊接应力与变形太 大导致质量下降，注意厚板效应。 中铁科工集团中铁科工集团 二、钢材的规格与表示方法 1、钢板 钢板规格 类型类型厚道厚道宽度宽度长度长度 厚钢

19、板厚钢板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 扁钢扁钢4 460mm60mm1212200mm200mm3 39m9m 中铁科工集团中铁科工集团 2、型钢 （1）角钢 （2）工字钢 （3）槽钢 （4）h型钢和t型钢 （5）钢管 中铁科工集团中铁科工集团 第四节 钢桥连接 一、焊接 19世

20、纪下半叶出现焊接，焊接是现代钢桥最主要的 连接方法 （一）焊接方法 1、手工电弧焊 2、埋弧焊 3、气体保护焊 4、栓钉焊接 中铁科工集团中铁科工集团 （二）焊缝连接的形式 1、对接焊缝 中铁科工集团中铁科工集团 2、搭接焊缝 中铁科工集团中铁科工集团 3、t形焊缝 4、角接焊缝 中铁科工集团中铁科工集团 （三）焊接符号及其表示方法 中铁科工集团中铁科工集团 （四）焊缝连接的缺陷，质量检验和焊缝级别 1、焊缝连接的缺陷 裂纹、焊瘤、焊穿、弧坑、气孔、夹渣、咬边、 未熔合、未焊透（不包括规定不焊透者）、焊缝外形 尺寸不符合要求、焊接成型不良等 2、焊接质量检验 （1）外观检查 （2）无损检验 磁

21、场、荧光检验 x射线、射线检验 拍片 3、焊缝级别 （1）一级（2）二级（3）三级 中铁科工集团中铁科工集团 （五）焊缝连接层状撕裂防止措施 （1）采用较小的焊缝坡口角度及间隙，并满足焊透 深度要求 （2）在角焊缝中，采用堆成坡口或偏向于侧板的坡 口 （3）采用对称坡口 （4）在t形或角接接头中，板厚方向承受焊接拉应 力的板材伸出焊缝区 （5）在t形、十字形及角接接头中，采用过渡段， 以取代t形、十字形接头。 中铁科工集团中铁科工集团 （六）焊接残余应力与残余变形 1、焊接残余应力 2、焊接残余应力的影响 （1）结构构件中通常是以承受纵向应力为主，故构 建的纵向残余应力对受力有较大的影响 （2

22、）横向和厚度方向残余应力引起构件的双轴或三 轴复杂应力状态，以及焊接时焊缝和钢材热影响区对 机械性能的不利影响，也会使钢材变脆和对受力不利 。 （3）没有严重应力集中的焊接结构，只要钢材具有 一定的塑性变形能力，残余应力将不影响结构的静力 强度。 中铁科工集团中铁科工集团 3、焊接残余变形 尺寸收缩：纵向收缩和横向收缩 4、减少焊接残余应力和残余变形的方法 （1）设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸；避免 焊缝过分集中或多方向焊缝交于一点；搭接长度大于 5tmin及25mm；便于施焊 （2）焊接工艺措施焊接顺序和方向；先大后小（ 先焊收缩量大的焊缝）；预变形；预热，后热；回火 ，锤击 中铁科工集团

23、中铁科工集团 二、螺栓连接 （一）普通螺栓连接 18世纪中叶开始普通螺栓连接，一般采用c级螺栓 （俗称粗制螺栓），质量要求较高时采用a、b级螺栓 （俗称精制螺栓） 1、c级螺栓连接 （1）材料性能属于4.6,4.8级，采用q235bf （2）优点是便于拆装，缺点是受剪力差，受力均匀 2、a.b级螺栓 （1）材料性能属于8.8级，采用35号钢或45号钢 （2）优点是受力好，缺点是不易拆装 中铁科工集团中铁科工集团 （二）高强度螺栓连接 20世纪中叶发展了使用高强度螺栓连接，目前已经 被广泛使用 1、材料 45钢，40硼钢，20锰钛硼钢 2、形式 （1）摩擦型高强度螺栓连接 承压型高强度螺栓连接

24、（2）高强度大六角头螺栓 扭剪型高强度螺栓 中铁科工集团中铁科工集团 (三)、铆钉连接 19世纪20年代开始使用铆钉连接 1、铆钉连接在受力与设计上与普通螺栓连接相仿 2、材料为铆螺钢ml2或ml3 3、钢结构中一般采用热铆 中铁科工集团中铁科工集团 第五节 铁路钢桥制造规范 中铁科工集团中铁科工集团 第六节 案例 韩国圣水大桥的坍塌 一 、事件过程 1994年10月21日早晨7时许,竣工通车15年、横跨汉 江的韩国首尔圣水大桥,随着一声巨响,一块长达48米的 桥板坍塌坠入江中,包括1辆载满学生和上班族的巴士、 1辆载满警员前往庆祝会场地的客货车在内的6辆汽车 坠落汉江,事故导致32人死亡,17人受重伤。这就是著 名的韩国圣水大桥坍塌事故。 中铁科工集团中铁科工集团 中铁科工集团中铁