鋼橋概述課件

鋼橋概述

※中國(guó)橋梁的發(fā)展

※中國(guó)鋼橋的發(fā)展

※鋼橋的分類

※鋼橋?qū)嵗p析

橋梁的發(fā)展

我國(guó)橋梁的發(fā)展引言回顧舊中國(guó)的橋梁，長(zhǎng)江是天塹，黃河上的三座橋梁：津浦鐵路濟(jì)南鐵路橋，京漢鐵路鄭州鐵路橋和蘭州市黃河橋以及上海、天津、廣州等大城市中的一些橋梁也無一不是由洋商承建的。我們唯一能引以自豪的是由茅以升先生主持興建的杭州錢塘江大橋。該橋由他帶領(lǐng)一批留學(xué)生自行設(shè)計(jì)和監(jiān)造，但實(shí)際施工仍由丹麥康益洋行承包下部結(jié)構(gòu)和沉箱基礎(chǔ)工程，上部結(jié)構(gòu)鋼梁則由英商道門朗公司承包制造和安裝。舊中國(guó)的承包商還沒有建造大橋的能力，而政府交通部門也沒有大橋施工隊(duì)伍，只能做一些公路小橋涵的工程。（當(dāng)時(shí)水平最高的中國(guó)橋梁工程隊(duì)伍當(dāng)推由趙祖康先生領(lǐng)導(dǎo)的上海市工務(wù)局，他們?cè)诮夥徘耙言O(shè)計(jì)建造了幾座跨蘇州河的鋼筋混凝土懸臂梁橋，至今仍發(fā)揮作用。這支隊(duì)伍也是解放初期我國(guó)橋梁建設(shè)的重要技術(shù)力量，后來組建成上海市政工程設(shè)計(jì)院。）

一、向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)，建設(shè)跨江大橋1952年政府決定建設(shè)第一座長(zhǎng)江大橋——武漢長(zhǎng)江大橋，使天塹變通途。為此設(shè)立了鐵道部大橋工程局和鐵道部科學(xué)研究院，全面學(xué)習(xí)研究蘇聯(lián)在鋼橋疲勞、焊接、振動(dòng)，橋梁上下結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和施工等方面的技術(shù)。同期于1956年首先在東隴海線新沂河鐵路橋上建成了跨度為23.9米的預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁，這是重要的一步。1957年建成的武漢長(zhǎng)江大橋采用了當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)最新的管柱基礎(chǔ)技術(shù)，上部結(jié)構(gòu)鋼桁架采用胎具組拼、機(jī)器樣板鉆孔的新技術(shù)。它是50年代中國(guó)橋梁的一座里程碑，為中國(guó)現(xiàn)代橋梁工程技術(shù)和南京長(zhǎng)江大橋的興建以及橋梁深水基礎(chǔ)工程的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1964年建成的南寧邕江大橋是我國(guó)第一座按蘇聯(lián)閉口薄壁構(gòu)件理論設(shè)計(jì)的主跨55米的鋼筋混凝土懸臂箱梁橋。50年代預(yù)應(yīng)力砼簡(jiǎn)支梁橋的實(shí)現(xiàn)，使中國(guó)橋梁界初步具備了高強(qiáng)鋼絲，預(yù)應(yīng)力錨具，管道灌漿，張拉千斤頂?shù)扔嘘P(guān)的材料、設(shè)備和施工工藝。

我國(guó)橋梁的發(fā)展三、“文革”時(shí)代的圬工拱橋

50～60年代的國(guó)情使交通建設(shè)陷入了困境。圬工拱橋成為修建大跨度公路橋梁的首選橋型。1959年建成的湖南黃虎港橋，主跨50米，是當(dāng)時(shí)跨度最大的石拱橋，首次用蘇聯(lián)夾木板拱架技術(shù)施工；采用鋼拱架施工的洛陽(yáng)龍門橋，主跨90米，1961年建成；主跨112.5米的云南長(zhǎng)虹橋，主跨116米的豐都九溪溝橋，使我國(guó)的石拱橋技術(shù)達(dá)到了新的高度。由民間建造的拱橋——雙曲拱橋（60年代誕生于江南無錫），是農(nóng)村小跨輕載橋的合理橋型，被稱為“革命橋”，強(qiáng)行推廣，但自身特點(diǎn)使它難以適應(yīng)大跨度和重載以及軟土地基條件，若干年后出現(xiàn)了不少病害。但在地質(zhì)較好的地區(qū)建造的一些雙曲拱橋使用較久。為了克服雙曲拱橋的弱點(diǎn)，同濟(jì)大學(xué)創(chuàng)造了一種新型桁架拱橋，交通部科學(xué)研究院創(chuàng)建了鋼架拱的新橋型，在中小跨徑橋梁中得到廣泛應(yīng)用。

我國(guó)橋梁的發(fā)展四、八十年代中國(guó)橋梁技術(shù)開始崛起

60年代已傳入中國(guó)的現(xiàn)代斜拉橋的信息在70年代初于四川、上海和山東同時(shí)開始修建實(shí)驗(yàn)橋，四川云陽(yáng)湯溪河橋于1975年首先建成，主跨為75.84米，采用鋼芯纜索制成斜拉索。

1980年建成的四川三臺(tái)涪江橋，主跨128米，斜拉索采用24Φ5高強(qiáng)鋼絲，外涂瀝青后纏包玻璃絲布，再用三層環(huán)氧樹脂纏繞三層玻璃絲布防腐（早期防腐系統(tǒng)）。1982年，上海泖港橋和濟(jì)南黃河橋相繼建成，前者的拉索防腐同上，至今仍使用，后者改用鉛皮套管壓注水泥漿工藝，15年后防腐失效而換索。此后拉索的防腐系統(tǒng)改用PE管壓漿工藝，其中廣州海印橋的拉索于1997年發(fā)生斷索事故，因?yàn)楣艿缐簼{工藝未能保證拉索頂部的飽滿，造成拉索銹斷，被迫在使用12年后全面換索；而東營(yíng)黃河橋（首次采用鋼塔和鋼橋面），采用日本的熱擠PE護(hù)套成品拉索無破壞。第一座跨越黃浦江的主跨423米的上海南浦大橋（結(jié)合梁）建成，同時(shí)帶動(dòng)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力工藝和拉索的生產(chǎn)。柳州OVM錨具，成為國(guó)內(nèi)預(yù)應(yīng)力錨具的主流；浦江纜索廠研制的PE熱擠護(hù)套成品拉索也廣泛使用。

我國(guó)橋梁的發(fā)展四、八十年代中國(guó)橋梁技術(shù)開始崛起（續(xù)）

預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋也取得長(zhǎng)足進(jìn)步。1984年建成主跨111米的湖北沙洋漢江橋和廣東順德容奇橋（3孔90米），前者用掛藍(lán)懸澆施工，后者用500T浮吊預(yù)制組拼而成；1985年建成松花江大橋（7孔90米），1986年建成主跨達(dá)120米的湖南常德沅水橋。1988年，廣東省同時(shí)建成了采用懸臂拼裝施工的七孔110米江門外海橋，和主跨達(dá)180米的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋——番禺洛溪橋。這兩座橋代表了80年代我國(guó)梁式橋的最高水平。

80年代，拱橋出現(xiàn)了兩種新型的結(jié)構(gòu)——鋼管混凝土拱及無風(fēng)撐的下承式系桿拱橋。前者以四川旺蒼東河橋（主跨115米）和廣東高明橋（2×100米中承式拱）為代表；后者則以蕪湖元澤橋（主跨75米）和廣東惠州水門大橋（三跨40+60+40米）為代表。無風(fēng)撐拱圈的側(cè)向穩(wěn)定性由吊桿的非保向力效應(yīng)保證，反映出國(guó)際的新潮流。最后，還應(yīng)當(dāng)提到1982年建成的陜西安康漢江斜腿鋼架橋，主跨176米的這座鐵路鋼橋是迄今世界同類橋梁跨度之冠?？傊麄€(gè)80年代，中國(guó)的橋梁技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。為九十年代更加輝煌的成就奠定了精神和物質(zhì)基礎(chǔ)。

五、九十年代中國(guó)走向世界橋梁強(qiáng)國(guó)之列上海楊浦大橋是第一次攀登。主跨602米的結(jié)合梁斜拉橋1994年建成時(shí)居世界斜拉橋跨度之首，現(xiàn)名列第三。是中國(guó)橋梁的又一里程碑。第二次攀登開始于汕頭海灣大橋，是中國(guó)第一座現(xiàn)代意義上的懸索橋。主跨雖僅452米，但采用混凝土橋面的懸索橋不僅居同類橋型的跨度之冠，由于橋面較重，其主纜和錨碇都相當(dāng)于900米左右的鋼橋面懸索橋，為隨后建設(shè)的廣東虎門大橋（L=888米）、西陵長(zhǎng)江大橋（L=900米）和江陰長(zhǎng)江大橋（L=1385米）起了示范的作用。拱橋?qū)崿F(xiàn)了第三次攀登，繼主跨312米的廣西邕江橋(1996)和主跨330米的貴州江界河橋（1995）之后，主跨420米的萬縣長(zhǎng)江大橋建成，此跨度躍居世界首位，標(biāo)志著建造拱橋最多的中國(guó)終于達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。鋼橋方面，九江長(zhǎng)江大橋的建成是繼武漢長(zhǎng)江大橋和南京長(zhǎng)江大橋之后的第三個(gè)里程碑。該橋采用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度、高韌性鋼，完成了由鉚焊結(jié)構(gòu)向栓焊結(jié)構(gòu)的過渡。此外，在九江長(zhǎng)江大橋中成功地采用了多種形式的深水基礎(chǔ)形式，為我國(guó)大江大河的橋梁建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

我國(guó)橋梁的發(fā)展五、九十年代中國(guó)走向世界橋梁強(qiáng)國(guó)之列（續(xù)）

國(guó)家對(duì)交通建設(shè)的大規(guī)模投入，中國(guó)的橋梁建設(shè)出現(xiàn)了遍地開花的繁榮景象。90年代全國(guó)建造了許多大跨度斜拉橋，著名的有：銅陵長(zhǎng)江大橋（L=436米），武漢長(zhǎng)江公路橋（L=400米），重慶長(zhǎng)江二橋（L=444米）以及上海徐浦大橋（L=590米）。此外，廣東虎門輔航道橋（L=270米）建成時(shí)創(chuàng)造了連續(xù)剛構(gòu)橋的記錄跨度。香港的三座大橋：青馬大橋（L=1377米），汲水門橋（L=430米）和汀九橋（L=475+448米）也增強(qiáng)了中國(guó)橋梁的實(shí)力。中國(guó)交通開始構(gòu)想21世紀(jì)更大規(guī)模的發(fā)展。例如南北公路主干線之一的同三線上將通過五個(gè)跨海工程（自北向南依次為渤海海峽工程，長(zhǎng)江口越江工程，杭州灣跨海工程，珠江口伶仃洋工程以及瓊州海峽工程）。舟山群島也在進(jìn)行聯(lián)島工程的宏偉規(guī)劃，通過六個(gè)跨島橋梁工程和大陸相連接。中國(guó)許多沿江省會(huì)城市都通過了建造多座越江大橋形成城市環(huán)線的規(guī)劃，以解決日益擁擠的交通問題。

六、現(xiàn)代化城市的重要標(biāo)志——城市立交橋從60年代起我國(guó)就開始建造最初的立交橋。改革開放以后，廣東于1983年率先修建了城市高架路以緩解日益擁擠的交通。80年代中期形成了全國(guó)興建立交橋的第一次高潮。

80年代末的上海內(nèi)環(huán)線高架，成都路南北高架和延安路東西高架形成了上海市的“申”字形城市高架路，極大地改善了市區(qū)的交通，其中的幾座立交（漕溪路立交，共和新路立交，延安西路立交，龍陽(yáng)路立交和羅山路立交），都各有特點(diǎn)，初步展現(xiàn)了上海大都市的現(xiàn)代化風(fēng)貌。90年代后期上海開始把外環(huán)線和滬寧、滬杭兩條高速公路聯(lián)結(jié)起來，在本世紀(jì)末實(shí)現(xiàn)了上海和江浙兩省交通干線的通暢。

我國(guó)橋梁的發(fā)展

七、橋梁難題——抗震、抗風(fēng)等問題的研究

70年代唐山大地震后，李國(guó)豪教授開始對(duì)橋梁抗震理論，橡膠支座減震、隔震性能和大跨度橋梁空間非線性地震反應(yīng)分析理論與方法的研究。80年代同濟(jì)大學(xué)建立地震模擬震動(dòng)臺(tái)。承擔(dān)了20余座大橋的抗震研究，包括江陰長(zhǎng)江大橋、上海揚(yáng)浦大橋和貴州江界河大橋等。研究水平已跨入世界先進(jìn)行列。

70年代后期，李國(guó)豪教授組織橋梁抗風(fēng)研究。1979年起，同濟(jì)大學(xué)利用低速航空風(fēng)洞進(jìn)行了上海泖港橋等多座大橋的節(jié)段模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究。1983年開展了斜拉橋三維顫振理論研究，1985年進(jìn)行了上海南浦大橋結(jié)合梁斜拉橋的全橋氣動(dòng)彈性模型風(fēng)洞試驗(yàn)。1990年完成了主跨423米的上海南浦大橋抗風(fēng)試驗(yàn)與研究。1994年建成大型橋梁風(fēng)洞，規(guī)模居世界第二。該風(fēng)洞完成了虎門大橋和江陰長(zhǎng)江大橋的全橋氣彈模型風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著我國(guó)橋梁抗風(fēng)研究水平已進(jìn)入世界先進(jìn)行列。我國(guó)正在規(guī)劃21世紀(jì)初的重大橋梁工程，如長(zhǎng)江口蘇通大橋工程、珠江口伶仃洋工程、瓊州海峽工程和舟山群島聯(lián)島工程等。必將促使我國(guó)的橋梁抗震和抗風(fēng)研究再上一個(gè)臺(tái)階。

我國(guó)橋梁的發(fā)展同濟(jì)土木工程防災(zāi)抗災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

土木工程領(lǐng)域唯一的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室在全世界同類風(fēng)洞中位居第二；

八、知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的橋梁之夢(mèng)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的橋梁工程將具有以下特征：

首先，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助手段進(jìn)行有效、快速的優(yōu)化和仿真分析，虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）技術(shù)的應(yīng)用可以預(yù)見成橋的外型、功能，模擬地震和臺(tái)風(fēng)襲擊下的表現(xiàn)等。

其次，在制造和架設(shè)階段，運(yùn)用智能化的制造系統(tǒng)在工廠加工，然后用全球定位系統(tǒng)和遙控技術(shù)，在總部管理和控制橋梁的施工。

最后，在運(yùn)營(yíng)后，通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)和管理系統(tǒng)，保證橋梁的安全和正常運(yùn)行。若有故障或損傷，健康診斷和專家系統(tǒng)將報(bào)告損傷部位和養(yǎng)護(hù)對(duì)策?；仡?0世紀(jì)橋梁工程的成就，日本明石海峽大橋以1991米的跨度和50米深水基礎(chǔ)的記錄載入橋梁史冊(cè)。我們已有可能在21世紀(jì)建造主跨4000米的大橋。新型炭纖維材料如研究成熟，就有希望在21世紀(jì)突破5000米大關(guān)。同時(shí)，如果能解決50~100米水深的新基礎(chǔ)技術(shù)，將獲得更為經(jīng)濟(jì)合理的海峽工程方案，實(shí)現(xiàn)全球四大洲的陸路交通網(wǎng)的共同奮斗目標(biāo)和夢(mèng)想。

我國(guó)橋梁的發(fā)展蘇通長(zhǎng)江大橋連接蘇州和南通的長(zhǎng)江公路大橋，初步設(shè)計(jì)采用了雙塔雙索面斜拉橋，跨徑布置為100+100+300+1088+300+100+100m。蘇通長(zhǎng)江大橋效果圖杭州灣大橋即將興建的杭州灣大橋全長(zhǎng)36公里，橋面設(shè)6個(gè)車道，設(shè)計(jì)時(shí)速達(dá)100公里，建成后將是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋。青島海灣大橋效果圖

青島海灣大橋

連接青島與黃島的交通要道，采用主跨1652米的三跨雙塔鋼箱梁懸索橋。崇明越江通道工程效果圖崇明越江通道工程

連接上海市與崇明島的越江工程，橋梁方案中包括主跨為2300m的懸索橋和主跨為600m的斜拉橋。舟山大陸連島工程示意圖

鋼橋的發(fā)展

我國(guó)迄今已建造了3600余座各式鋼橋。僅在長(zhǎng)江上已有各種型式的橋梁29余座，其中接近半數(shù)為鋼橋。按懸索橋的跨徑L≥600m，斜拉橋L≥400m，進(jìn)行不完全統(tǒng)計(jì):90年代以來中國(guó)已建成大跨徑懸索橋7座，大跨徑斜拉橋10座；同時(shí)期國(guó)外建成的大跨徑懸索橋有10座（其中日本6座），大跨徑斜拉橋有15座（其中日本6座）。按跨徑大小排序，在世界上建成的全部懸索橋中排名前十位的焊接鋼橋中，中國(guó)有2座：江陰長(zhǎng)江大橋（L=1385m）排名第四，香港青馬大橋（L=1377m）排名第五；斜拉橋排名前十位的焊接鋼橋中，日本的多多羅大橋L=890m，居首位；中國(guó)有6座橋，排名第三、四、五、六、七和第九（南京長(zhǎng)江二橋L=628m，排第三位；武漢長(zhǎng)江三橋L=618m，排第四位）。我國(guó)近50年來有代表性的鋼橋按建成年代排序，見下表。

鋼橋的發(fā)展

鋼橋的發(fā)展年代

橋名

類別

橋型

結(jié)構(gòu)

跨徑/m鋼材制造

安裝11957武漢長(zhǎng)江大橋

公鐵

桁梁

三跨連續(xù)

128相當(dāng)Q235

鉚接

鉚接

21968南京長(zhǎng)江大橋

公鐵

桁梁

三跨連續(xù)

16016Mnq鉚接

鉚接31970迎水河橋大橋鐵路

系桿拱

剛性梁

11216Mnq焊接

栓接（成昆鐵路）

41991上海南浦大橋

公路

斜拉

結(jié)合梁

423StE355焊接

栓接

51992

九江長(zhǎng)江大橋

公鐵

系桿拱

三跨連續(xù)

21615MnVNq焊接

栓接

61993上海楊浦大橋

公路

斜拉

結(jié)合梁

602StE355焊接

栓接

71995孫口黃河大橋

鐵路

桁梁

四跨連續(xù)

108SM490C焊接

栓接

81996上海徐浦大橋

公路

斜拉

混合梁

590S355N焊接

栓接

91996西陵長(zhǎng)江大橋

公路

懸索

單跨箱梁

90016Mnq焊接

焊接

101997香港青馬大橋

公鐵

懸索

三跨箱梁

1377BS4360Gr.500YS焊接

栓接111997虎門大橋

公路

懸索

單跨箱梁

88816Mnq焊接

焊接

121999廈門海滄大橋

公路

懸索

三跨箱梁

64816Mn焊接

焊接

131999江陰長(zhǎng)江大橋

公路

懸索

單跨箱梁

1385Fe510D(S355J2G3)焊接

焊接142000蕪湖長(zhǎng)江大橋

公鐵

低塔斜拉

三跨桁梁

31214MnNbq焊接

栓接152001南京長(zhǎng)江二橋

公路

斜拉

三跨箱梁

62816Mnq焊接

焊接

162001宜昌長(zhǎng)江大橋

公路

懸索

單跨箱梁

960Q345E焊接

焊接

172001塘沽海河大橋

公路

單塔斜拉

混合箱梁

310Q345E焊接

焊接

182001北盤江大橋

鐵路

拱

鋼管砼

236Q345D焊接

焊接

192001軍山長(zhǎng)江大橋

公路

斜拉

三跨箱梁

460Q345C焊接

焊接20在建

巫峽長(zhǎng)江大橋

公路

拱

鋼管砼

460Q345C焊接

焊接

21在建

桃夭門大橋

公路

斜拉

混合箱梁

580Q345D焊接

焊接

22在建

潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋公路

斜拉

三跨箱梁

406Q345D焊接

焊接（北汊大橋）

鋼橋的發(fā)展

四座大橋（公鐵兩用大橋）見證中國(guó)鋼橋史

1957年10月，萬里長(zhǎng)江上第一座公鐵兩用鋼鐵大橋——武漢長(zhǎng)江大橋建成通車，“一橋飛架南北，天塹變通途”，拉開了長(zhǎng)江建橋的序幕。該橋從設(shè)計(jì)、施工到材料，都是由蘇聯(lián)提供的。

60年代我國(guó)依靠自己力量建設(shè)的第一座長(zhǎng)江大橋是南京長(zhǎng)江大橋。該橋也成為“自力更生”精神的代名詞。

1993年建成的九江長(zhǎng)江大橋，跨度，材料、技術(shù)、工藝以及焊接、制造、架設(shè)等多項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了歷史性突破，達(dá)到當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平。

20世紀(jì)末建成的蕪湖長(zhǎng)江大橋?yàn)槭澜缟系谝蛔Y(jié)合型鋼桁梁低塔斜拉橋，將我國(guó)公鐵兩用大橋的制造水平又推進(jìn)了一步。該橋的設(shè)計(jì)、制造、架設(shè)技術(shù)，達(dá)到當(dāng)今國(guó)內(nèi)、國(guó)際的“頂級(jí)”水平。

上述4座長(zhǎng)江大橋，橋長(zhǎng)從不足1000米發(fā)展到2000余米；材料從16錳碳發(fā)展到15錳釩氮、14錳鈮；結(jié)構(gòu)施工從鉚接桁梁發(fā)展到拱桁梁、整體節(jié)點(diǎn)構(gòu)造；主跨跨度從武漢長(zhǎng)江大橋128米，到南京長(zhǎng)江大橋的160米，到九江長(zhǎng)江大橋的216米，直至蕪湖長(zhǎng)江大橋的312米。

用16錳橋鋼建造桁橋，最大跨度只能達(dá)到112米。15錳釩氮C橋梁鋼和高強(qiáng)螺栓，填補(bǔ)了我國(guó)橋梁用高強(qiáng)度鋼的空白。1993年，九江長(zhǎng)江大橋建成。其跨度、橋長(zhǎng)和工程量超過了武漢長(zhǎng)江大橋及南京長(zhǎng)江大橋。216米跨度的剛性桁梁柔性拱，結(jié)構(gòu)輕巧剛勁，它徹底完成了鉚接鋼橋向栓焊鋼橋的過渡。至此，我國(guó)用國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度、高韌性鋼，建造特大跨度栓焊橋梁，在材料、工藝、理論方面都有了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。蕪湖長(zhǎng)江大橋是20世紀(jì)末，在長(zhǎng)江上修建的最后一座標(biāo)志性工程，采用了低塔斜拉、板桁結(jié)合橋新結(jié)構(gòu)，解決了荷載重、跨度大等難題，為改善焊接難度研制了新鋼種14錳鈮橋鋼，針對(duì)厚板、全封閉箱型構(gòu)件，整體節(jié)點(diǎn)和制梁速度要求，采用了很多新技術(shù)、新工藝，重要的受力連接都采用了焊接，使我國(guó)大跨度栓焊鋼梁向全焊鋼梁邁進(jìn)了一大步。九江長(zhǎng)江大橋和蕪湖長(zhǎng)江大橋跨度分別為216、312米，表面看好像它們的跨度不及公路橋和香港的公鐵路橋，實(shí)際該橋承受的動(dòng)荷載特別大，不僅在全國(guó)名列第一，而且在世界上只有少數(shù)國(guó)家大跨度公鐵路橋所承受的荷載可以與其相比，屬于國(guó)際最高水平。

鋼橋的發(fā)展武漢長(zhǎng)江大橋南京長(zhǎng)江大橋九江長(zhǎng)江大橋：位于鄂贛兩省交界處，雙層公鐵兩用橋，上層公路，下層雙線鐵路。主橋?yàn)?1孔鋼梁，其中主孔為桁拱組合體系，由180+216+180(m)連續(xù)剛性鋼桁梁與柔性鋼加勁拱組成，北側(cè)邊孔為兩聯(lián)3×162m連續(xù)鋼桁梁，南側(cè)邊孔為一聯(lián)2×126m連續(xù)鋼桁梁。主桁采用帶下加勁弦桿的平行弦三角形桁架，桁高16m，在支點(diǎn)處加高至32m；加勁拱中孔矢高32m，邊孔24m；全部鋼梁為栓焊結(jié)構(gòu)，首次采用高強(qiáng)度15MnVNq鋼材（屈服強(qiáng)度420MPa）與56mm厚板。鋼桁梁采用雙層吊索架法安裝。

羌湖長(zhǎng)江大橋——施工技術(shù)中國(guó)焊接鋼橋的發(fā)展并不是一蹴而就的。中國(guó)鋼橋是從建設(shè)鐵路橋起步的，相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里是采用鉚接制造技術(shù)。采用的鋼材是低碳鋼。60年代初，開始栓焊鋼橋的研制，并于1962年和1964年分別建成雒容(L=44.62m)和浪江(L=61.44m)兩座試點(diǎn)鋼橋，取得了初步經(jīng)驗(yàn)。

以成昆鐵路建設(shè)為契機(jī)，中國(guó)開始進(jìn)入了栓焊鋼橋時(shí)代。成昆鐵路全線共建成栓焊鋼橋44座122孔，用鋼量1.2萬噸(16Mnq），高強(qiáng)螺栓100萬套。栓焊結(jié)構(gòu)基本上代替了鉚接結(jié)構(gòu)，是我國(guó)鋼橋技術(shù)的一次重大改革，并為我國(guó)鋼橋的進(jìn)一步發(fā)展提供了大量實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)，起到了促進(jìn)作用。1996年中國(guó)已經(jīng)建成第一座全焊鋼橋，即西陵長(zhǎng)江大橋（L=900m，單跨懸索橋）。雖然較之世界上第一座全焊懸索鋼橋Severn大橋（英國(guó)，1966年，L=987.6m）晚了30年。但說明中國(guó)焊接鋼橋已經(jīng)開始疾步趕上并進(jìn)入了世界的先進(jìn)行列。

鋼橋的發(fā)展——材料我國(guó)在70～80年代，橋梁用鋼質(zhì)量不理想，同時(shí)也存在對(duì)焊接技術(shù)可靠性的疑慮。1966年列為當(dāng)時(shí)重點(diǎn)工程的枝城長(zhǎng)江大橋（701橋），為三跨連續(xù)桁梁鐵路橋（L=160m），原設(shè)計(jì)為栓焊梁。專為該橋開發(fā)了新橋梁鋼

15MnVNq，并進(jìn)行了全部的焊接性和焊接工藝試驗(yàn)；但最終仍將栓焊結(jié)構(gòu)改變?yōu)殂T接結(jié)構(gòu)。當(dāng)15MnVNq鋼經(jīng)過不斷優(yōu)化，并將白河大橋作為試驗(yàn)橋取得成功后，才在1992年應(yīng)用于九江長(zhǎng)江大橋，建成L=216m公鐵兩用三跨連續(xù)系桿拱栓焊鋼橋（最大板厚為56mm）。

進(jìn)入90年代，我國(guó)冶金技術(shù)在不斷進(jìn)步，優(yōu)質(zhì)低合金高強(qiáng)鋼有了長(zhǎng)足發(fā)展。除了山海關(guān)和寶雞兩個(gè)橋梁廠，大型船廠如滬東造船廠、武昌造船廠及廣州造船廠等均有條件承擔(dān)大跨徑鋼橋的制造任務(wù)，并且已經(jīng)成功地制造出高質(zhì)量的焊接鋼橋。表明中國(guó)完全具備條件有能力建設(shè)大跨度或超大跨度焊接鋼橋。

鋼橋的發(fā)展——九十年代成就1991年開始，上海率先先后建成三座斜拉式栓焊公路橋：南浦大橋（1991年，L=423m，結(jié)合梁）楊浦大橋（1993年，L=602m，結(jié)合梁）徐浦大橋（1996年，L=590m，混合梁）上海盧浦大橋，L=550m，是世界上最大的一座鋼拱公路橋。在建中的潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋南汊大橋，L=1490m，為我國(guó)當(dāng)前跨距最大的公路懸索橋。鐵路鋼橋也有明顯進(jìn)步，建造了諸如九江長(zhǎng)江大橋、孫口黃河大橋、長(zhǎng)東黃河二橋、蕪湖長(zhǎng)江大橋等公鐵兩用栓焊鋼橋或鐵路專用栓焊鋼橋；而且結(jié)構(gòu)型式由源于鉚接鋼梁的節(jié)點(diǎn)栓接到焊接整體節(jié)點(diǎn)，栓焊比例由初期“少焊多栓”發(fā)展到全焊整體節(jié)點(diǎn)，鋼材由16Mnq發(fā)展到14MnNbq，鋼板厚度由24mm

發(fā)展到56mm。

鋼橋的發(fā)展

鋼橋的發(fā)展

幾座栓焊鋼橋采用的鋼材牌號(hào)、最大板厚、耗量等列于表

橋梁名稱主跨度（m）

主要鋼材牌號(hào)最大板厚（mm）

總耗量（t）

漢江橋176SM53CN、16Mnq、16Mn241706淮陰一號(hào)橋9016Mn、16MnR32南浦大橋423StE355、StE4601356239九江長(zhǎng)江大橋21615MnVNqC、15MnVNqB、15MnVNqA5620000楊浦大橋602StE3556012600

鋼橋的分類

一、概述鋼橋指一座橋梁上部結(jié)構(gòu)的主要承重部分用鋼材制成。用于橋梁的鋼材類型主要是鋼板、型鋼和高強(qiáng)度鋼索。以往鋼板和型鋼多數(shù)采用低合金鋼16Mn或16Mnq?；蛘哞T鋼和優(yōu)質(zhì)碳素鋼（如45號(hào)鋼）。在20世紀(jì)我國(guó)已建成了采用可焊性良好的14MnNbq及15MnVNq鋼及栓焊整體節(jié)點(diǎn)組成的大型橋梁，目前還須進(jìn)一步開展低含碳量和含其他合金元素，經(jīng)過微合金化和晶粒細(xì)化處理的超高強(qiáng)度的、可焊性優(yōu)異的鋼材的研究和生產(chǎn)。一般鋼材的防銹蝕，需要經(jīng)常除銹、油漆，費(fèi)錢費(fèi)時(shí)。而不需要油漆的耐候鋼的表面會(huì)形成氧化鐵薄膜以抗銹蝕，例如美國(guó)的A242及A588號(hào)鋼，日本的JISG3114等等。鋼橋的主要優(yōu)點(diǎn)是：能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化制造和拼裝；上、下部結(jié)構(gòu)可以同時(shí)施工，加快了施工進(jìn)度；鋼材勻質(zhì)、構(gòu)件輕型，利于懸臂施工；高強(qiáng)度利于跨越很大跨度，節(jié)省下部結(jié)構(gòu)的施工時(shí)間與費(fèi)用。鋼橋的主要缺點(diǎn)是：在大氣作用下受侵蝕，易生銹，要經(jīng)常除銹和油漆，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用較混凝土橋大；建橋一次性投資成本高。千年橋

英國(guó)

鋼橋的分類

鋼橋的分類

常見的鋼橋結(jié)構(gòu)型式有：梁橋（I型板梁、桁梁、箱梁）拱橋（系桿拱，箱形拱、桁架拱）索橋（懸索橋和斜拉橋）大跨徑公路鋼橋主要是懸索橋和斜拉橋；鐵路鋼橋多為桁梁橋和桁架拱橋。按造橋方法，鋼橋可分為：鉚接橋(工廠制造和工地拼接均為鉚接)栓焊橋(工廠制造為焊接，工地拼接為高強(qiáng)度螺栓連接)全焊橋(工廠制造和工地拼接均為焊接)栓焊橋和全焊橋統(tǒng)稱為焊接橋

鋼橋的實(shí)例賞析

?

鋼桁架橋?鋼箱梁橋?鋼拱橋?鋼斜拉橋?鋼懸索橋鋼桁架橋SteelTrussBeamBridges

裝配式桁架在橋梁建設(shè)中的使用裝配式鋼桁架是世界上應(yīng)用廣泛最為流行的一種結(jié)構(gòu)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)輸方便、架設(shè)快速、分解容易等特點(diǎn)，同時(shí)具備承載能力大、結(jié)構(gòu)剛性強(qiáng)、疲勞壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它能根據(jù)可選擇的橋梁跨徑、組合成各種類型和各種用途的臨時(shí)橋、應(yīng)急橋和固定橋。在工程及橋梁施工中利用桁架組裝導(dǎo)梁、拱架、塔柱、龍門吊架、架橋機(jī)等。組合鋼桁橋利用桁架進(jìn)行了拼裝的拱架利用桁架拼裝的龍門吊12噸架橋機(jī)1890年蘇格蘭福思橋，

主跨520米的鐵路懸臂桁架橋港大橋（日本）外白渡橋（上海）某橋某橋鋼桁架橋SteelTrussBeamBridges

1杭州錢塘江橋

QiantangjiangBridge

2武漢長(zhǎng)江大橋

WuhanBridgeoverYangtzeRiver

3南昌贛江南橋

GanjiangBridge

4湘桂線浪江橋

LangjiangBridge

5三堆子金沙江橋

SanduiziBridgeoverJinshajiang

6南京長(zhǎng)江大橋

NanjingBridgeoverYantzeRiver

7宜賓金沙江大橋

YibinBridgeoverJinshangjiang

8枝城長(zhǎng)江大橋

ZhichengBridgeoverYangrzeRiver

9北鎮(zhèn)黃河公路橋

BeizhenHighwayBridgeoverYellowRiver10沙通線白河橋

BaiheBridge11馬房北江大橋

MafangBridgeoverBeijiang12塘沽海門橋

HaimenBridge13九江長(zhǎng)江大橋

JiujiangBridgeoverYangtzeRiver14京九線孫口黃河大橋

SunkouBridgeoverYellowRiver杭州錢塘江橋

橋全長(zhǎng)1453m，上層設(shè)雙車道公路，車道寬6.1m，兩側(cè)人行道各寬1.52m；下層為單線鐵路。正橋18孔，由2×14.63簡(jiǎn)支上承式鋼板梁與16×65.84m簡(jiǎn)支鋼桁梁組成。主桁用華倫式平行弦三角形桁架，桁架中心距6.1m，桁高10.7m，采用鉻合金鋼制造，鉚接，在岸邊拼裝，借助漲落潮整孔浮運(yùn)架設(shè)。正橋主要采用空心鋼筋混凝土橋墩、氣壓沉箱基礎(chǔ)，沉箱長(zhǎng)17.7m，寬11.3m，高6.1m，于岸邊制造，浮運(yùn)就位，基礎(chǔ)深達(dá)47.8m。于1937年10月全部竣工，

南昌贛江南橋

位于江西省南昌市的向九鐵路線上，公鐵兩用簡(jiǎn)支鋼桁梁橋，鐵路公路在主桁下弦同一平面上，主桁之間為雙線鐵路，桁架中心距9.7m；兩側(cè)為單車道公路，橋面各寬4.5m。橋全長(zhǎng)661.13m，共11孔，由2×31.7m預(yù)應(yīng)力混凝土梁，9×64m簡(jiǎn)支鋼桁梁組成。主桁為平行弦三角形桁架，桁高11m。采用懸臂拼裝法架設(shè)。塘沽海門橋

位于天津市塘沽區(qū)，是跨越海河河口的一座升降式開啟橋，橋總長(zhǎng)550.1m，主橋分跨為2×48+64+2×48(m),采用簡(jiǎn)支下承式栓焊鋼桁梁，橋?qū)?×2+14(m)；中間64m為活動(dòng)孔，提升高度24m，采用兩套提升機(jī)提升，通過平衡電機(jī)的電軸作用實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。開啟時(shí)橋下凈高提高24m，可通過5000t海輪，是目前國(guó)內(nèi)跨徑最大的升降式公路開啟橋。鋼桁梁采用三角形桁架，桁高8m，桁架中心距15.2m。北岸第一孔48m鋼桁梁采用膺架法架設(shè)，其余均采用全伸臂法架設(shè)。于1985年11月建成。

孫口黃河大橋位于京九鐵路線上，是一座跨越黃河的雙線鐵路橋。主橋?yàn)?×108m下承式連續(xù)桁梁，全長(zhǎng)433.4m。主桁采用三角形桁架，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)間長(zhǎng)12m，桁高13.6m，桁寬10m。上、下弦桿和支點(diǎn)處斜桿采用箱形截面，其余斜腹桿為工字形截面。主桁與節(jié)點(diǎn)板焊接成整體預(yù)制。主桁弦桿均采用M24高強(qiáng)度螺栓在工地全截面對(duì)接拼接。該橋系中國(guó)鋼桁梁橋首次采用整體節(jié)點(diǎn)構(gòu)造。三堆子金沙江橋四川

鋼箱梁橋SteelboxBeamBridges鋼箱形梁是隨著高強(qiáng)度鋼和焊接技術(shù)在橋梁上的應(yīng)用以及薄壁結(jié)構(gòu)計(jì)算理論的發(fā)展，于20世紀(jì)50年代以來發(fā)展起來的。鋼箱形梁在一定跨度范圍內(nèi)比其他類型的梁式橋節(jié)省鋼材可達(dá)10％～20％；抗扭剛度和橫向剛度較大；安裝、制造及養(yǎng)護(hù)較簡(jiǎn)易，因而采用較多。鋼箱形梁的截面形式有矩形及梯形兩類。箱形梁是閉口的薄壁結(jié)構(gòu)，其應(yīng)力及應(yīng)變按薄壁結(jié)構(gòu)理論計(jì)算。

20世紀(jì)50年代聯(lián)邦德國(guó)首先采用鋼箱形梁。60年代以來，世界各國(guó)都相繼修建了不少鋼箱形梁橋。聯(lián)邦德國(guó)于1961年在萊茵河上建成一座箱形兩跨連續(xù)梁，跨度為113米，無枕雙線橋面，平均腹板高度5.2米。這座橋是世界上目前最大跨度的鐵路箱形梁橋。1966年中國(guó)試制了一孔跨度32米的鋼箱形梁，1969年架在南同蒲鐵路潼河橋上。1976年在北京西北環(huán)上架設(shè)了一孔跨度40米箱形鋼梁。1850年英國(guó)第一座鐵路鋼箱梁橋Britinnia橋問世鋼拱橋SteelArchBridges

大跨度鋼拱橋與同跨度鋼簡(jiǎn)支梁橋相比，省鋼可達(dá)15％以上；但柔性系桿剛性拱與簡(jiǎn)支梁橋相比，省鋼較少而構(gòu)造復(fù)雜，所以跨越平原橋時(shí)，并非最佳方案。現(xiàn)今公路及鐵路鋼拱橋，多采用雙鉸（桁架拱）或無鉸拱（板拱）。中下承式板拱，經(jīng)濟(jì)的矢跨比為1/5；上承式板拱不宜小于1/8～1/10。板拱主拱拱頂合理高度約為1/40跨長(zhǎng)；桁架拱約為1/15左右。鋼拱橋?qū)嵗汉鐦颍杭幽么笈c美國(guó)邊境，主跨290米，公鐵兩用，1941年建成；悉尼港鋼拱橋：主跨503米，公鐵兩用，1931年建成；3002大橋：中國(guó)西南，主跨180米，公路橋，無鉸鋼板拱；等等。九江長(zhǎng)江大橋

位于鄂贛兩省交界處，雙層公鐵兩用橋，上層為4車道公路，車道寬14m，兩側(cè)人行道各寬2m；下層為雙線鐵路。全橋長(zhǎng)1806.6m：鐵路橋7675.4m，公路橋4460m。主橋?yàn)?1孔鋼梁，其中主孔為桁拱組合體系，由3跨180+216+180(m)連續(xù)剛性鋼桁梁與柔性鋼加勁拱組成，北側(cè)邊孔為兩聯(lián)3×162m連續(xù)鋼桁梁，南側(cè)邊孔為一聯(lián)2×126m連續(xù)鋼桁梁。主桁采用帶下加勁弦桿的平行弦三角形桁架，桁高16m，在支點(diǎn)處加高至32m；加勁拱中孔矢高32m，邊孔24m；全部鋼梁為栓焊結(jié)構(gòu)，首次采用高強(qiáng)度15MnVNq鋼材（屈服強(qiáng)度420MPa）與56mm厚板。鋼桁梁采用雙層吊索架法安裝。蘆浦大橋

550米的主跨距離，一舉超過美國(guó)西弗吉尼亞新河峽谷大橋40米，比澳大利亞悉尼海灣大橋長(zhǎng)了47米，成為當(dāng)今世界跨度第一的鋼拱橋盧浦大橋全長(zhǎng)3900米，其中主橋長(zhǎng)750米，寬28.75米，采用全鋼結(jié)構(gòu)。整個(gè)工程的投鋼量近4萬噸，

悉尼橋

主跨503米澳大利亞悉尼橋

SydneyHarborBridge主跨503.6米的貝永橋

BayonneBridge

主跨518m的美國(guó)新河橋

NewRiverBridgeKRK橋

南斯拉夫

Bayonne橋CoalBrookdale多多羅大橋（日本）鋼

斜

拉

橋1995法國(guó)塞納河上856m諾曼底(Normandy)橋橫濱港灣橋

日本

加州河谷橋（美國(guó)）SunshineSkyway

美國(guó)

中國(guó)跨長(zhǎng)江的鋼斜拉橋（宜賓～上海）

橋

名主跨跨徑m橋長(zhǎng)m塔型與塔高m拉索加勁梁形式

1南京二橋58.5+246.5+628+246.5+58.52938倒Y型塔

195.4平行鋼絲鋼箱梁（南汊橋）2武漢白沙洲大橋50+180+618+180+503586A型塔175.0平行鋼絲鋼箱梁,兩端87m砼混合式3安徽安慶大橋50+215+510+215+505900倒Y型塔

179.1鋼絞線鋼箱梁4湖北荊州大橋200+500+2004178H型塔139.2平行鋼絲混凝土梁（北汊橋）5湖北鄂黃大橋55+200+480+200+552453倒Y型塔

172.3平行鋼絲混凝土梁6武漢軍山大橋48+204+460+204+482847倒Y型塔

163.5平行鋼絲鋼箱梁7重慶奉節(jié)大橋30.4+202.6+460+147.7+25.3893A型塔214.0平行鋼絲混凝土梁8重慶大佛寺大橋198+450+1981146H型塔159.2平行鋼絲混凝土梁9重慶李家沱大橋53+169+444+169+531350H型塔115.5平行鋼絲混凝土梁10安徽銅陵大橋80+90+190+432+190+90+802592H型塔153.0平行鋼絲混凝土梁11江蘇潤(rùn)揚(yáng)大橋175.4+406+175.4—倒Y型塔

146.9鋼絞線鋼箱梁（北汊橋）12武漢長(zhǎng)江二橋