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孙口黄河公路大桥

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/09/23 19:29:13 体裁作文
孙口黄河公路大桥体裁作文

篇一:孙口黄河大桥钢梁整体节点的焊接技术

孙口黄河大桥钢梁整体节点的焊接技术

孙昌茂

摘 要: 介绍了孙口黄河大桥整体节点的焊接特点。定位焊、不等厚对接焊、棱角焊、角接焊、平联节点板的焊接技术,消除了棱角焊等产生的咬边、沟槽、高温裂纹、烧穿和焊偏等问题,通过采用合理的焊接顺序,确保了整体节点的制造精度和焊接质量。

关键词: 黄河大桥;钢桥;节点板;整体节点;焊接工艺;定位焊;对接焊;角焊

中图分类号: U445.583 文献标识码: A 文章编号: 1003-4722(1999)02-0044-02

The Welding Technique of Steel Beam Monolithic Gusset for Sunkou Yellow River

Bridge

SU N Chang-mao

(Baoji Bridge Plant,Baoji 721006,China)

Abstract: In this paper,the welding characteristics of monolithic gusset for Sunkou Yellow River Bridge were introduced.By use of welding technique,such as tack weld

difference thick butt welding,angle welding fillet welding and the gusset plate welding of longitudinal level bracing,some problems,for example,undercut,flume and ditch,hot crack,burn through and lack of fusion,which was caused by angle welding were eliminated.By rational welding sequence,the manufacture precision and welding quality of the monolithic gusset were ensured.

Key words: Yellow River Bridge;steel bridge;tack weld;butt welding;fillet welding;gusset plate;monolithic gusset;welding technology

1 前 言

孙口黄河大桥是京九线衡水-商丘的一座铁路双线下承式无竖杆三角桁式整体节点栓焊连续桁梁,跨度为4×180 m,共4联。整体节点为国内首次采用的新结构,具有节省钢材和高强度螺栓,有利于工地架设

等优点,是今后的发展方向。整体节点构造复杂,焊缝密集。既有对接焊缝,又有棱角焊缝和角焊缝,焊接质量要求高,屈服强度控制严,在焊接实验中还存在对接、棱角接熔深储备不够,棱角焊有沟槽、咬边、高温裂纹和烧穿等问题。在宝鸡桥梁厂和有关单位的共同努力下,使问题得到解决,确保了焊接质量,并提前一个多月完成。

2 孙口黄河大桥的焊接工艺研究

2.1 焊接接头的主要技术指标:

对接 σs(W)=σs(B)+100 (MPa);角接 σs(W)=σs(B)+120 (MPa);

各种焊接接头的三区 -25℃,AKV≥48J(35J)。

2.2 焊接工艺研究

对SM490C钢对接、棱角接、角接焊接工艺进行了研究。用优化的H08MnT或H10Mn2、H08MnA焊丝、SJ101焊剂和焊接工艺施焊各种焊接接头,按照修订后的技术指标衡量,得知H10Mn2焊丝能够满足对接、棱角接技术指标要求,H08MnA焊丝能够满足角接头技术指标的要求。

在焊接过程中,对熔深储备不够的焊缝,通过改变坡口尺寸、坡口角度和调整焊接参数,使之得到了改善;对棱角焊缝的沟槽和咬边问题,通过改变焊丝倾斜角度和焊丝对准位置,调整焊接顺序,使之得到了解决;对于棱角焊缝的第1道焊缝产生的高温裂纹,通过改变坡口尺寸,减小焊接电流,减慢车速,提高弧压或用CO2气体保护焊打底,使之得

到了解决。

3 孙口黄河大桥整体节点的焊接

3.1 整体节点的构造

孙口黄河大桥上下弦杆采用的整体节点,是由2块带节点的腹板、2块盖板、6块隔板和内撑板、接头板、平联节点板、各种连接板等部件组成。为了节省钢材,盖、腹板由不同尺寸和不同厚度的钢板拼接而成。

3.2 焊接

3.2.1 定位焊

为确保焊前部件的相互位置,防止部件倾倒进行了定位焊。因定位焊焊道短,冷却速度快,焊接热影响区易产生淬硬组织,从而形成冷裂纹。为此,用斜Y形坡口焊接裂纹试验法制定了防止冷裂纹的预热温度。定位焊采用含氢量低、抗裂性能好的E5015常用低氢型焊条焊接。为不影响熔深和防止小焊脚的咬边,坡口内和小焊脚的定位焊用φ3.2 mm的焊条,其余用φ4 mm焊条。为了防止定位焊的冷裂纹,对厚板定位焊长度必须≥80 mm,对薄板必须≥50 mm。

3.2.2 对接焊

整体节点上、下弦杆的盖、腹板是由不同尺寸、不同厚度的钢板对接而成。此项工艺在弦杆上首次应用,为确保对接接头的韧性,选用了含锰高的φ5标准焊丝H10Mn2和SJ101焊剂。用优化的焊接参数施焊

各种对接接头(见表1)。引弧试板数据证明:各种对接接头的机械性能均满足技术指标要求。对接焊选用MZ-1-1000型焊机施焊。此焊机在遇

到定位焊时,弧压不变,电流自动减小,不能将定位焊熔化掉,严重地影响了对接焊的熔透和定位焊时的气孔逸出,为此在生产中增加了用碳弧气刨清根的措施。

表1 对接、棱角接、角接焊接参数

3.2.3 棱角接

整体节点的棱角接系国内首次应用,选用了含锰高的标准焊丝H10Mn2和SJ101焊剂,用优化的焊接参数(见表1)施焊各种棱角接头,各项机械性能均满足技术指标要求。由于棱角焊缝长,盖板有加工旁弯,杆件有焊接变形致使组装间隙局部超差,又因组成的钢板中含热裂纹敏感元素Nb,曾在第1道焊缝中出现焊偏、烧穿和高温裂纹,严重地影响了焊缝质量。针对以上存在问题,对加装的刚性轨道采取精心调整轨道和焊丝对准位置,缩短焊头自由摆动高度来防止焊偏。对出现的间隙超差采取在隔板部位用手工焊打底,其余部位用夹具强制减少间隙防止烧穿。用减小第1道焊缝的焊接电流,减慢车速,提高弧压,改善焊缝成形系数,使焊缝

φ3.2

mm的焊条进行定位焊,并改善CO2气体保护焊的操作方法和限制堆焊高度来确保熔深。

3.2.4 角焊缝

(1) 埋弧自动焊用来焊接整体节点上、下弦杆的下翼缘角焊缝和上弦杆的上翼缘角焊缝。焊丝选用H08MnA,焊剂选用SJ101,用优化的焊接参数施焊各种角接头,各项机械性能均满足技术指标要求。上、下弦杆的下翼缘角焊缝有变截面,用MZ1-1000型焊机施焊易焊偏,采取精心调整焊丝对准位置来防止。棱角焊缝难度大,为了减少此类焊缝的工作量,设计上将上弦杆的棱角缝改为角焊缝。为了节省钢材,尽量减少伸出肢的高度,工厂设计了焊机托架。

(2) 手工焊用来焊接平联节点板、隔板、撑板和接头板等角焊缝。焊条用E5015,

φ4 mmφ5 mm两种。

3.2.5 整体节点的焊接顺序

为了确保整体节点的焊缝质量和制造精度,提高焊接效率,制订了合理的焊接顺序。① 为使部件能够自由收缩减少焊接残余应力,盖、腹板对接在单元上进行。② 上、下弦杆组成槽形后,焊接槽形内两端头翼缘角焊缝和隔板角焊缝,为了减小焊接变形,焊接方向从外向内侧施焊。③上、下弦杆组成箱形后,为确保整体节点的制造精度,先焊两端头内侧翼缘角焊缝,再焊棱角焊缝,最后焊外侧翼缘角焊缝。④ 其它部件和上弦平联节点板组装后的焊接。

为确保焊缝质量和节点板部位盖板的平面度,改进坡口尺寸并先焊平联节点外侧角焊缝,然后焊接平联节点板内侧角焊缝、平联节点板和撑板的角焊缝,矫正后再焊盖板和撑板的角焊缝。为了改善平联节点板端部疲劳强度,除将端部修磨匀顺外还增加了锤击。

4 结 论

(1) 用优选的焊接材料和焊接工艺施焊的各种焊接接头和生产中采取的多项措施使焊缝外形美观,内部质量良好,对接焊缝一次探伤合格率达到了99.85%,棱角焊缝一次探伤合格率达到了96.43%,角接焊缝一次探伤合格率达到了99.13%。超出了历史最好水平。各项机械性能均满足技术指标要求。

(2) 整体节点的对接、棱角接和平联节点板端部的锤击在我国尚属首次应用,此项新技术已接近国际先进水平。

作者简介: 孙昌茂(1934-),男,高级工程师,1956年毕业于济南铁路学校焊接专业,1963年毕业于东北工学院工厂企业电气化专业,长期从事钢桥、钢结构的制造和焊接技术工作,撰写39篇论文,其中5篇获全国焊接学会A类论文,1978年2月赴日本考察,1993年6月赴韩国考察,1992年享受政府特殊津贴,1997年被收入中国铁路工程总公司科技名人录。

作者单位:孙昌茂 宝鸡桥梁厂,陕西 宝鸡 721006

收稿日期: 1998-12-08

篇二:黄河上主要桥梁介绍

黄河上主要桥梁介绍

黄河上的第一座正式桥梁是由比利时工程公司承包修建的郑州黄河铁路桥。该桥1903年开工,1906年竣工。到1949年中华人民共和国成立时,在黄河上只有郑州黄河铁桥、泺口黄河大桥和兰州的公路桥等3座由外国人设计、施工的桥梁。新中国成立后,陆续在黄河上建成几十座大桥,使黄河天堑变成了通途。

☆ 兰新铁路黄河大桥

兰新铁路黄河大桥位于甘肃省兰州市西固区河上镇,是新中国成立后在黄河上建造的第一座大铁桥。大桥全长278.4米。该桥于1954年4月动工修建,1955年7月1日建成通车。

☆ 郑州黄河大桥

郑州黄河大桥位于原黄河铁桥的下游500米处,是京广线上的复线铁路桥,全长2889.8米,有71孔、72个桥墩,每孔跨度为40.7米。该桥于1958年5月动工修建,1960年4月建成通车。

☆ 潼关黄河铁路大桥

潼关黄河铁路大桥地处陕西潼关,位于潼关联络线上,全长1180米。该桥于1970年6月建成。

☆ 连地黄河铁路大桥

连地黄河铁路大桥地处河南孟津,位于焦枝线上,全长917米。该桥于1970年6月建成。

☆ 叶盛黄河公路桥

叶盛黄河公路桥位于宁夏回族自治区吴忠市与灵武县之间,是宁夏回族自治区自己设计施工的第一座黄河公路大桥。大桥全长452.7米,两座引道桥共长217米,引道全长6.5公里。该桥于1970年12月建成通车。 ☆ 北镇黄河大桥 北镇黄河大桥位于山东省北镇。大桥由钢桁架主桥和预应力引桥两部分组成,全长1394米,桥面可并排通过3辆卡车,两侧各有1.5米宽的人行道。该桥于1972年10月建成通车。

☆ 洛阳黄河公路大桥

洛阳黄河公路大桥位于河南省黄河中下游交界处的孟津县和孟县之间,全长3428.9米,宽11米。该桥于1977年1月建成通车。 ☆ 济南黄河铁路新桥 济南黄河铁路新桥地处山东省济南附近,位于津浦铁路复线上。大桥全长5700米,是建国后在黄河上建设的第13座铁路桥。该桥于1981年6月建成通车。

☆ 济南黄河公路大桥

济南黄河公路大桥位于山东省济南北郊,是一座预应力混凝土斜拉桥。大桥由主桥和引桥组成,总长2023.44米,主桥长488米,有5个孔,其中最大跨径220米,在当时世界十大预应力混凝土斜拉桥中排行第8位。桥面分行车道和人行道两部分,全宽为19.5米,其中行车道为15米。该桥于1978年12月正式破土动工,1982年7月建成通车。 ☆ 包头黄河公路大

桥 包头黄河公路大桥位于内蒙古包头市南端,全长810米,宽12米,是当时中国建成的跨径最大的多点顶推法施工的连续桥梁。该桥于1983年10月建成通车。

☆ 长东黄河铁路大桥

长(垣)东(明)黄河铁路大桥位于河南长垣县与山东东明县交界处,大桥全长(包括引桥)10282米。大桥上还设有长1.24公里的会让站,使对开的列车在这座单线铁路桥上可以会让通过。该桥于1984年2月正式开工修建,1985年10月建成通车。

孙口黄河公路大桥

☆ 中宁黄河公路大桥

中宁黄河公路大桥位于宁夏回族自治区中宁县城以北94公里的石空渡口处。大桥全长926米,宽12米,21孔,行车道宽9米,两侧各设1.5米的人行道。该桥于1983年12月正式动工兴建,1986年7月建成通车。

☆ 郑州黄河公路大桥

郑州黄河公路大桥位于郑州市北郊15公里的花园口与北岸原阳县刘庵村之间。大桥全长5549.86米,宽18.5米,中间9米为快车道,两边各有1米宽的人行道和3.5米宽的慢车道。该桥于1984年7月开始动工,1986年9月建成通车。邓小平为大桥题写了桥名。

☆ 东营胜利黄河公路大桥

东营胜利黄河公路大桥位于黄河三角洲上的山东省东营市垦利县城附近,地处黄河最下游,距黄河入海口约40公里。大桥全长2817.46米,主桥长682米,共有76孔,主孔跨径288米,桥面宽19.5米,其中车行道16米。此桥在国内首次采用了新型钢箱斜拉式结构。在大桥钢梁腹部,还设有直径为529毫米的大型输油管道。该桥于1985年12月正式动工修建,1987年9月建成通车。

☆ 包头黄河铁路大桥

包头黄河铁路大桥是包神铁路的咽喉。大桥全长856米,共有14个墩台、13个孔,是一座单线铁路桥。该桥于1987年9月建成通车。 ☆ 乌海黄河公路大桥 乌海黄河公路大桥位于内蒙古乌海市,是国家“七五”期间重点建设项目。大桥主桥长530.6米,上部结构为八孔一联预应力混凝土连续箱梁。该桥于1988年9月建成通车。

☆ 石嘴山黄河公路大桥

石嘴山黄河公路大桥位于宁夏回族自治区石嘴山市东郊渡口,是连接宁夏与内蒙古的交通枢纽。大桥全长551.28米,桥头引道1000米,桥面宽12米,主桥4孔长300米,孔跨度达90米,是一座大跨度T型刚构桥梁。该桥于1987年3月开工兴建,1988年10月建成通车。 ☆ 开封黄河公路大桥 开封黄河公路大桥位于河南省开封市以东约20公里处,全长4445.09米,宽18.5米,大桥南北引道总长10.2公里,全桥有108孔。该桥于1988年2月动工修建,1989年12月建成通车。国家主席杨尚昆为大桥题写了桥名。

☆ 东明黄河公路大桥

东明黄河公路大桥位于山东省荷泽市西北,是山东省境内最长的一座公路大桥,被誉为“齐鲁第一桥”。该桥是国道106线跨越黄河的特大桥梁。大桥全长4142.14米,宽18.5米,4车道。该桥于1991年10月正式开工修建,1993年9月全桥竣工通车。 ☆ 三门峡黄河公路大桥 三门峡黄河公路大桥位于山西省平陆县和河南省三门峡市之间,是黄河的第五座特大型公路大桥,是河南省首次建成的大跨径单箱单室连续刚构桥,是国道209线连结晋、豫两省、沟通南北交通的咽喉工程。大桥全长1310米,宽18.5米,高50米,最大跨径160米。该桥于1991年11月开工兴建,1993年12月正式通车。

☆ 洛阳黄河大桥

洛阳黄河大桥是国家“八五”重点工程,位于焦枝铁路复线上,全长2802.76米。该桥于1994年竣工。

☆ 银川黄河公路大桥

银川黄河公路大桥全长1219.9米,宽23米,主孔跨径为90米,是一座预应力钢筋混凝土T型刚结构桥。该桥于1994年7月建成通车。

☆ 风陵渡黄河公路大桥

风陵渡黄河公路大桥位于山西省最南端,是国家“八五”重点工程。大桥全长1410米,宽12米,桥墩高20米,主孔桥跨度114米。该桥于1992年4月奠基开工,1994年11月竣工通车。1994年1月江泽民总书记为大桥题写桥名。

☆ 孙口黄河特大桥

孙口黄河特大桥位于山东省梁山县和河南省台前县交界处的黄河上,是京九铁路的一部分。大桥全长6685米,共148孔,151个墩台,是黄河上最长的双线铁路桥梁,其中正桥长3577.2米。该桥于1995年12月通过通车鉴定。

☆ 龙羊黄河公路大桥

青海龙羊黄河公路大桥为单悬索加劲钢桁架式大桥,跨度为100米。该桥于1994年12月开工建设,1996年10月建成通车。

☆ 中卫黄河公路大桥

中卫黄河大桥是宁夏回族自治区“八五”跨“九五”的重点建设工程项目,是中(卫)静(宁)公路跨越黄河的重要桥梁。大桥全长1116.63米,引道长883.37米,桥面宽度为14米。该桥于1997年6月建成通车。

☆ 乡韩黄河公路大桥

乡韩黄河公路大桥位于陕西省韩城市枣庄乡和山西省乡宁县惠岭乡之间的黄河大峡谷上,建设项目总投资9690万元,乡宁方投资5426.54元,陕西省私营企业--韩城矿业开发有限公司投资4263.6万元。桥梁总长543米,宽12米,桥高47米,分3车道,是黄河上的最高桥。两岸二级配套公路总长42公里。该桥于1997年12月8日开建。1998年11月20日实现整体合龙。1998年12月8日建成。1999年12月正式通车。大桥运营后,年运煤150万吨,是黄河上第一座有私营股份参股的大桥。是山西省临汾地区直接入陕的首条通道。

篇三:黄河号子

篇四:道路桥梁工程毕业实习报告

河 南 城 建 学 院

实 习

班 级

学 生

指 导 实习报告 类 别: 毕业实习 间: 2011年(7-6)周 业: 交通工程 学 号: 022408242 姓 名: 徐 云 雷 教 师:夏志英 王小召 王连军 宋帅奇

2011年03月31日

指导教师评语:

答辩委员会评语:

综合成绩

指导教师签字 主任委员签章

河南城建学院实习报告

目 录

一、实习目的 ................................................................................. 错误!未定义书签。

二、实习要求 ................................................................................................................... 5

三、实习内容 ................................................................................................................... 7

四、实习结果 ................................................................................. 错误!未定义书签。

五、实习总结或体会 ..................................................................................................... 14

一、实习目的

1、实习的目的

大学毕业之际,毕业实习是极为重要的实践性学习环节,通过阶段性时间的实习,为我们之后走向社会,接触本工作,拓宽知识面,增强感性认识,培养、锻炼我们综合运用所学的基础理论、基本技能和专业知识,去独立分析和解决实际问题的能力,能够将所学的专业理论知识运用与实践,在实践中结合理论加深对其认识和总结,再次学习,将专业知识与实际接轨,逐步认识体会,从而更好地将所学的运用到工作中去,接触社会,认识社会,体验生活,学会生活,学会生活,学会感悟,学会做事,学会与人相处,学会团结协作,为以后毕业走上工作岗位打下一定的基础。

通过对已建和在建道路桥梁工程的参观实习,使学生认识到路桥平面、纵断面、横断面、桥涵结构布置,桥梁整体结构等,工程设计的科学性、复杂性、重要性,并学会将两者联系实际的能力和踏实、仔细的工作作风以及吃苦耐劳的工作态度和精神。通过实际调研,获取工程涉及面、施工的第一手资料,为即将到来的设计做好准备。

2、实习工程的介绍

(1)郑州京沙快速通道

郑州市京广路-沙口路快速通道工程从2008年开始规划并通过论证审批后,就进入了开工的前期准备阶段。根据工程设计,京广路-沙口路快速通道南连绕城高速公路,北接连霍高速公路,全长25.2公里,一期工程(南三环至北三环)全长约13.5公里,道路双向8车道,隧道双向6车道加地面双向4车道设计。

这条快速通道工程沿线相交南四环、南三环、陇海路、金水路、北环等5条城市快速路,以及长江路、航海路、解放路、黄河路、农业路、东风路、沙门路、新柳路等8条主干道。陇海路以南以隧道和地面形式为主,中原路以北全部为高架桥形式。全线共建设立交桥8座,跨线桥1座,跨河桥3座,下穿隧道3条,设置匝道22条。京广路-沙口路快速通道是郑州市中心城区快速路系统规划“一环两横一纵”的重要组成部分。“根据规划,京广路-沙口路快速通道工程

将一半天上一半地下,实施高架和隧道两种交通模式。”郑州城建集团投资有限公司工作人员说,该项目共涉及二七区、金水区、惠济区3个区,其中:一期工程中的京广路(南三环―航海路段),长2388米;京广路北延沙口路与北三环衔接(建设路―北三环段),长7331米,京广路拓宽及下穿隧道工程长3866.47米,计划2011年底前竣工。

(2)郑州地铁向阳路站

郑州地铁,由六条线路组成,分为起步、发展、成熟完善3个建设阶段。 2009年2月,批准郑州市城市快速轨道交通近期建设规划(2008~2015),郑州地铁建设正式开始。2009年郑州地铁第二阶段(2015~2020)建设规划将提交国家批准。结合城市发展方向以及BRT快速公交建设情况,地铁1、2号线一期工程建成后,将优先修建规划中的地铁5号线(二环线)。

2009年3月,郑州地铁1号线工程动工,一期工程长26.34公里,设置22个站点;9月份郑州地铁2号线工程动工,一期工程长19.05公里,共设置16个站点。1号线一期工程成本为5.9亿元/公里,2号线一期工程成本为5.93亿元/公里,工程总投资达268.45亿元。两条地铁线路的竣工时间分别定为2013年、2015年。

(3)郑州新开元设计院

郑州新开元工程监理咨询有限公司成立于1997年4月,是按照现代企业制度建立的具有合法经营资格的股份制有限公司。成立公司前,公司的8位主要股东均服务于河南省交通厅交通规划勘察设计院和河南省高等级公路建设监理部,是多年从事公路工程勘察设计、施工监理和咨询服务的资深从业人员,其中六位主要股东曾在河南省世行贷款项目连霍国道主干线郑洛高速公路和京珠国道主干线安新高速公路项目从事施工监理工作,担任过副总监、高级驻地、工程部主任和项目工程师等职务。

郑州新开元监理公司本着“以人为本、至诚服务”的企业理念,历经八年多的全力打拼,已经发展成为业内一家颇具规模的工程监理咨询公司。公司制度齐全、管理规范,各类专业人员配置合理,办公设备精良,试验检测能力和仪器设备配备均达到了交通部公路工程甲级监理资质要求的标准。公司现有各类专业工程技术人员 126人,其中享受政府津贴的专家3人,高级工程技术人员18人,工程

篇五:钢桥论文

钢桥的发展

土木1012班

1020104212

于海飞

桥梁,作为一种越来越重要的交通设施,从原始时期就开始逐步发展,从最初的木桥到后来的石桥一直到近代的钢筋混凝土桥梁和钢构桥,技术不断发展进步,跨度也越来越大,材料也日趋先进。特别是钢桥,在现代桥梁建设中得到众多设计师的青睐,因此有许多著名的钢桥出现,不仅美观、经济,而且更稳定轻便。

目前运用最多的虽然还是混凝土桥梁,但钢桥的优点也日益突出,因为本身的材料为强度很大的钢材,在满足承载力和稳定性的要求之外相比其他混凝土桥梁要轻了许多,因此很多国家都很注重发展钢桥。除此之外,钢桥还具有一下几个优点:1.跨越能力大。较之钢筋混凝土桥来说,钢桥的跨度远大于其他桥梁。2.制作方便。大多数钢桥均由预制钢梁组装而成,因此只要预制好就省去了现浇混凝土般的麻烦。3.便于运输。由于自重较轻,便于汽车运输。4.安装速度快。钢桥构件便于悬臂施工法拼装,有成套设备,工艺很成熟,一般采用焊接和螺栓连接,施工方便。5.对于风荷载和地震等灾害有较好的防灾性能。

钢桥的种类很多,大体来说有三种:钢梁桥、钢拱桥和钢索桥以及钢混结合梁桥。其中,钢梁桥又有钢板梁桥、钢桁梁桥和钢箱梁桥。钢拱桥又有钢桁拱桥、钢箱拱桥、钢管拱桥和梁拱组合桥。而钢索桥分为悬索桥和斜拉桥。对于简支钢板梁桥多用于中小跨度的铁路桥,简支或连续的钢桁梁桥多用于较大跨度的铁路桥。悬索桥和斜拉桥则适用于大跨度公路桥,钢混结合梁桥多用于城市公路桥。

主梁用钢板梁做成的钢梁桥叫做钢板梁桥。由于它构造简单,制作容易,运输安装维护养护等都十分方便,所以,当跨度较小时,钢板梁桥比钢桁梁桥经济,但与钢筋混凝土梁桥相比造价又太高,所以只有在工期场地等条件限制时才采用钢板梁桥。

主梁为薄壁闭合截面形式的梁桥称为钢箱梁桥。箱型梁的应用较为广泛,不仅梁式桥使用,其他如悬索桥和斜拉桥的主梁也多采用箱型截面,可见箱型截面有一定的优势。一般钢箱梁都配置加劲肋等加劲构件,是为了保证其受力性能和稳定性。与钢桁梁桥相比,钢箱梁桥采用正交异性钢桥面板和薄钢板的梁肋更加节省钢材用量,跨度越

大越是节省。而且它抗弯和抗扭刚度较大,适宜做成连续梁。

简支钢板梁桥应用较为简单,相比而言,钢桁梁桥更加优越。钢桁梁桥主要由主桁、联结系、桥面系、制动联结系、桥面、支座及桥墩台组成。整体上看钢桁梁桥以受弯和受剪为主,但具体到每根桁架杆件则主要承受轴向力。与实腹梁相比,是用腹杆代替整体腹板,从而节省钢材和减轻结构自重。连续桁架桥还具备较大的竖向刚度和横向刚度的优点。但是,钢桁梁的杆件和节点较多,构造较为复杂,制造较为费时。此外,由于钢桁梁中间由桁杆组成,对于风荷载较大的地区,有效减少了风荷载的影响。如武汉长江大桥和南京长江大桥都是钢桁梁桥的成功典范。

拱桥的应用多在南方的水乡小镇和地质条件较好的地区,一些大城市也有采用拱桥的形式。由于拱桥会对基础产生水平推力,所以架设拱桥首先要对地质条件有一定的要求。我所见过的拱桥较少,了解也不多,就上海卢浦大桥为例谈下我对钢拱桥的认识。卢浦大桥跨径550米,大桥主桥为全钢结构,全部采用焊接工艺连接,施工技术难度较大,但是由于造型美观,很受人们青睐。钢拱桥拼装过程中不同于其他拱桥先在陆地上拼装完成再架设而是由两岸架设索塔,采用斜拉桥的施工工艺,逐段进行焊接,最终合拢。施工焊接精度很高,技术十分先进。

钢斜拉桥最早出现与国外,知道改革开放之后,我国的钢斜拉桥才逐步发展。钢斜拉桥是由钢梁、索、塔等组成的组合体系桥梁。主梁以受压为主,斜拉锁受拉,主塔也以受压为主。与预应力混凝土斜拉桥相比,其跨越能力更大,设计计算更接近现实,构件制作精度更高。此外,钢斜拉桥还具有施工工期短,抗震性能好的优点。但是,必须要定期检查和维护,因而养护费用比较高。因为斜拉桥外观十分漂亮,很多城市以其作为城市的象征,故应用也更加广泛。斜拉桥一般采用锚固方式连接主塔和主梁,因此,拉索锚固构造的设计施工十分重要。

悬索桥主要由主缆索、塔架、锚碇、吊杆、加劲梁和桥面等主要构件组成。桥面荷载通过加劲梁和吊杆传给主缆索,再由主缆索传到塔架和两端的锚碇。它的传力途径简单明确,其中,主缆索是主要承重结构。悬索桥因其跨越能力大,结构轻便,抗震能力好,不受地形、河道和季节的影响,所以在跨越大河、深谷等不易修筑桥墩的地区采用最为适合。即使如此,悬索桥也有着其致命的缺点。它的刚度较小,在车辆和风荷载的作用下容易产生较大变形和震动,甚至造成破坏。在建桥历史上悬索桥的事故发生事件是较多的。各国都对此进行试验和研究以改进悬索桥性能。

钢混结合梁桥中较重要的、技术较先进的是钢管混凝土桥梁。尤

其在拱桥的使用中最为广泛。钢管混凝土桥是将钢管内填充混凝土,由于钢管的径向约束使混凝土处于三向受压的状态,从而提高混凝土抗压强度。同时,钢管还充当了纵向主筋和横向套箍,也可以作为施工模板,方便浇筑施工。钢混组合梁桥的出现弥补了纯粹钢桥和混凝土桥的缺憾,组合了彼此的优点,使性能更加突出。

我国国土辽阔,经济也正飞速发展,钢桥的作用日益凸显。地域的要求让钢桥更具优势,高速铁路的建设也为钢桥发展带来前景。在未来的时间里,钢桥的跨度将越来越大,使用功能要求也会越来越高,一些新型的结构和构造形式将更加丰富和优越,设计理论也会更趋于成熟,施工技术也会相应提高。由于钢桥的特点,注定在未来的桥梁建设中占有重要的地位。

简支钢板梁桥具有构造简单、强度高、自重轻、工厂化生产程度高、施工速度快等优点,早在20世纪50年代起,在日本、德国等发达国家得到了广泛应用。我国由于钢材产量原因,20世纪90年代以前钢桥的应用仅限于铁路桥梁,公路钢桥的极少。 20世纪90年代以后,由于大跨度桥梁建设的需要,钢结构桥梁有了很大的发展,特别是在大跨度悬索桥、斜拉桥和钢管混凝土拱桥中得到广泛应用。但是,除城市高架桥、立交桥等特殊情况外,在中小跨径桥梁中还是很少采用钢桥。

我国钢桥的建设已经有100多年的历史,就铁路钢桥而言,解放前由于材料、设计水平、制造水平、施工技术等条件的限制,当时所建的钢桥多是跨度很小的钢板梁桥。解放后,经过几十年的发展,我国铁路钢桥的整体技术水平有了长足的进步,使结构型式多样化、桥梁规模大型化、钢桥连接全焊化,这表现在钢桥材料的不断开发利用,设计理论、设计理念、设计手段的更新和提高,科研工作的不断深化并及时应用于设计、施工,同时施工、制造水平的提高。特别是近10年来,整体节点的出现使得焊接不但用于构件组成,而且用于构件的联接,节省了钢材用量并使结构整体质量更加易于保障,结合梁的采用使钢桥的应用空间得到进一步的拓展,主跨312m的芜湖长江公铁两用大桥的建成标志着我国铁路大跨度钢桥的建设达到了一个新的高度。就公路桥梁而言,20世纪80年代中期以前,由于国家钢材缺乏,加之公路桥梁的中小跨度可以采用RC梁或PC梁予以解决,使得公路钢桥极少采用钢梁,20世纪80年代中期以后,尤其是近十年来,我国公路大跨度钢桥得到了飞速的发展,无论是跨度还是设计制造技术都正在迅速向世界水平接近,其中已经建成采用全焊钢箱梁悬索桥的江阴长江大桥主跨达1385m,居世界第4位,采用全焊钢箱梁斜拉桥的南京长江二桥南汊桥主跨达628m,居世界第3位。可以说,20世纪世界焊接钢桥技术有了很大的发展,而20世纪的后10

年,也是我国焊接钢桥技术飞速发展并接近世界水平的黄金发展阶段。

新中国成立后,建设面貌为之一新,各项建设蓬勃发展,桥梁事业亦不例外,推动我国铁路钢桥发展决定性作用的有武汉、南京、九江、芜湖四座长江上的桥梁。这四座大桥都是公铁两用桥,铁路为双线,公路为四车道。

新中国成立后,我国被封锁禁运,初期还有苏联的援助,上世纪50年代末,苏联也停止了对我国的援助,完完全全在独立自主自力更生条件下建成的,建设这座大桥在材料方面遇到最困难是钢材。

芜湖长江大桥正桥全长2193.7m,主跨为180m+312m+180m矮塔斜拉桥,加劲梁为钢筋混凝土板与钢桁梁结合共同受力的结合钢桁梁,开发了综合性能优异的14锰铌桥梁钢(14MnNbq),实现了厚板(50mm)焊接整体节点的栓焊梁,达到了多焊少栓的焊接桥梁,为全焊无栓的铁路桥梁打下基础。

因受飞行净空的限制,桥塔高度受到限制,如果是高塔,跨度可以增大。所以这种体系的桥梁,增大跨度留有很大空间。

在封锁禁运,独立自主,自力更生条件下,中国桥梁工程师奋斗了几十年,初步实现了上世纪70年代初期制订的铁路桥梁发展目标“高强、大跨、轻型、整体”的技术政策。

芜湖长江大桥是国内首次采用板桁组合结构建造的一座公铁两用桥梁,其中铁路全长10521m,公路全长5681m,正桥主航采用主跨312m的低塔、斜拉索加劲的连续钢桁梁结构,该桥的低塔是由于受附近机场静空限制,在总体布置和方案选取上具有相当难度和复杂性,因而在设计上采用了一系列新材料、新结构和新工艺,并针对设计、制造和施工进行了一系列科研攻关,对荷载等级、刚度标准、钢材选型、构造细节疲劳设计、焊接韧性标准等进行了理论和试验研究,为该桥的设计、制造和施工提供了保证。

SRC梁是将钢梁作为劲性骨架并外包混凝土的桥梁形式,适用于跨线桥等对施工或梁高等有特殊要求的地段,一般使用在中小跨度的桥梁,钢梁一般为焊接工字梁,施工时可以不必采用施工鹰架,在跨线施工时可以不影响线下运营。这种桥梁形式充分发挥了钢与混凝土各自在力学性能上的优势,在欧洲、日本铁路已经使用几十年,经过铁道科学研究院的理论和试验研究,已经在京九线等新建线路和既有线改造中采用了SRC简支梁(跨度12m)、连续梁(两跨24m)和斜梁(45゜跨度27.6米斜梁)。在我国第一条客运专线秦沈线建设中采用了结合梁的结构形式,其中钢梁有工字梁和箱形梁两种形式,在厂内焊接制造,运至施工现场进行混凝土部分及桥面板的灌注,共有24m、32m、48m和50m几种跨度。

水柏线北盘江大桥主桥为上承式钢管混凝土拱桥,为我国第一座铁路钢管混凝土拱桥,是目前世界上最大跨度的上承式铁路钢管混凝土拱桥,其跨度达236m,桥面距江面高差达280米,也是目前国内最高的铁路拱桥,钢管采用厂内预制,现场节段间焊接,拱圈施工采用两岸半拱平转法合拢,转体重量达上万吨。

整体节点是焊接代替栓接一个重要进步,节约钢材并保证连接的可靠性,这一进步也是在厚板性能和焊接工艺得到保证的前提下取得的。京九铁路的孙口黄河大桥正桥4m×108m无竖杆三角形双线桁梁首次采用了整体节点、节点外拼接新技术,杆件为箱形截面,在工厂焊接制造成节段,采用整体节点使高强度螺栓节省30%,钢材节省4%。芜湖长江大桥主桥也普遍采用了整体节点。

南京长江二桥和芜湖长江大桥的斜拉索与桥梁连接均采用了锚箱结构形式,锚箱结构由于其整体性好、刚度大因而具有很高的可靠性。南京长江二桥的锚箱由承压板、纵锚板、盖板组成,并与钢箱梁腹板依斜拉索角度焊接成整体。芜湖长江大桥锚箱则采用双室箱,并与钢桁梁高强度螺栓连接,锚箱的特点是钢板厚、钢板立体连接、几何精度要求高、焊接难度大且焊接变形难以控制。采用了空间组装工艺、立体连接的高强度螺栓孔钻制、焊接顺序选择及焊接变形控制等保证质量要求。

秦沈客运专线是我国第一条接近高速的客运专线,对基础设施建设的标准和施工质量要求很高。在我国铁路桥梁史上首次使用钢—混凝土结合全焊工型板梁。其主要优点是全桥整体性强,传力明确,省料,施工简单,造型美观,但同时,也提出了现场焊、手工焊、厚板对接焊三大技术难题。铁道部专门列科研课题进行研究,通过科研攻关、相应试验研究及焊接工艺评定,解决了上述问题,实现了现场的全断面焊接,为铁路钢桥的现场断面焊接打下了良好的基础。

我国钢桥的设计长期采用容许应力理论和极限强度理论,其中大跨度铁路钢桥设计采用容许应力理论。铁道部从上世纪八十年代开始研究可靠度理论用于桥梁设计规范,并已取得实质性进展,现在上部结构的规改工作已经完成,预计基于可靠度理论的桥梁设计规范的颁布执行将会使钢桥设计迈上一个新台阶。

对于新的钢桥结构和构造形式,需要相应的理论和试验研究加以保证,为此,针对H形压杆残余应力和极限承载能力、整体节点受力性能、大型钢箱梁节段间焊栓受力性能、锚箱结构板材抗层状撕裂及整体性能、实桥模型力学性能等方面做了深入的理论分析和试验研究,取得的成果为钢桥设计和制造提供了可靠依据。

铁路钢桥承受的荷载为循环往复荷载,因而既有钢桥的疲劳问题比较突出,为了解决这一问题,铁道部科学研究院结合新线建设芜湖

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