歐美高性能橋梁用鋼開發(fā)概況
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隨著鋼橋向大跨度和全焊接結(jié)構(gòu)方向發(fā)展,對橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性和使用壽命的要求越來越高,由此也對鋼板質(zhì)量提出了更高的要求。橋梁用鋼不僅要具有高強(qiáng)度以滿足結(jié)構(gòu)輕量化要求,而且還應(yīng)具有…
隨著鋼橋向大跨度和全焊接結(jié)構(gòu)方向發(fā)展,對橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性和使用壽命的要求越來越高,由此也對鋼板質(zhì)量提出了更高的要求。橋梁用鋼不僅要具有高強(qiáng)度以滿足結(jié)構(gòu)輕量化要求, 而且還應(yīng)具有優(yōu)良的低溫韌性、焊接性和耐蝕性等, 以滿足鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠、長壽命等要求。為此,歐美國家分別投入大量資源開發(fā)了滿足上述要求的高性能橋梁用鋼,并且取得了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
歐洲高性能橋梁用鋼的研發(fā)
歐洲并沒有關(guān)于橋梁用鋼的專門標(biāo)準(zhǔn),其橋梁建設(shè)所用鋼材絕大部分為微合金鋼,并包含于結(jié)構(gòu)鋼熱軋產(chǎn)品的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 10025所規(guī)定的范圍之內(nèi)。
鋼種
歐洲鋼鐵企業(yè)為橋梁制造業(yè)提供了不同種類的厚板材料。S235、S275和S355鋼仍然是目前橋梁建設(shè)最常用的鋼種。使用熱機(jī)械控制工藝,屈服強(qiáng)度一直到S460M的高強(qiáng)度鋼可以用于橋梁建設(shè)。歐洲鋼鐵生產(chǎn)廠更注重于應(yīng)用調(diào)質(zhì)工藝來生產(chǎn)更高強(qiáng)度級別的鋼種。使用調(diào)質(zhì)工藝, 鋼的屈服強(qiáng)度可達(dá)到1100MPa, 但這些高強(qiáng)度鋼并不用于橋梁建設(shè)。一般橋梁建設(shè)所用的最高強(qiáng)度級別為S690,而且這個強(qiáng)度級別的鋼在全歐洲也只在少數(shù)橋梁中得到了應(yīng)用。S690鋼使橋梁重量減輕,并且大多數(shù)使用是出于美學(xué)設(shè)計(jì)需要。
相對于日本或美國耐候橋梁鋼的大范圍應(yīng)用,耐候鋼在歐洲橋梁中的應(yīng)用較少。雖然有關(guān)人員對耐候橋梁鋼的冶金工藝發(fā)展和成分設(shè)計(jì)已作出大量努力,耐候鋼在歐洲仍沒有引起足夠的重視,歐洲使用耐候橋梁鋼的比重不足1%。
規(guī)格
歐洲常用橋梁用厚鋼板可供貨規(guī)格如下:寬度可達(dá)5200mm,長度可達(dá)36000mm, 厚度可達(dá)250mm。較大的供貨尺寸能降低建設(shè)成本并使橫向、縱向焊接時(shí)間集中, 特別是對于橋梁的板梁部件,這種優(yōu)點(diǎn)更為明顯。通過利用這種大厚度鋼板,可以避免將幾塊鋼板焊接在一起構(gòu)成橋梁主梁,這樣就可以通過減少焊接而降低制造成本。
減少橋梁結(jié)構(gòu)的靜荷載和減小鋼結(jié)構(gòu)的體積,是開發(fā)縱向變截面鋼板的主要原因。通過在軋制過程中精確控制軋輥輥縫, 可以得到長度方向上厚度連續(xù)變化的縱向變截面鋼板。歐洲可供貨的變截面鋼板寬度在4300mm以內(nèi), 厚度大于20mm, 交貨狀態(tài)為非處理(U)或正火態(tài)(N)。此類鋼板使鋼結(jié)構(gòu)中的板厚與實(shí)際應(yīng)力達(dá)到最佳配合, 并減少了制造成本和焊接時(shí)間。
在歐洲,橋梁鋼應(yīng)用取決于橋梁類型,特別是取決于橋梁跨度?缍刃∮150m的中小跨度橋梁大多采用混凝土,如德國跨度小于50m的橋梁近95%由預(yù)應(yīng)力或增強(qiáng)混凝土建造,僅5%的此類橋梁由純鋼結(jié)構(gòu)或復(fù)合結(jié)構(gòu)建造。但大跨度橋梁(跨度超過150m)采用鋼結(jié)構(gòu)已成為主導(dǎo),例如連接哥本哈根(丹麥)與馬而默(瑞典)的厄勒海峽大橋,是一座總長16km的斜拉橋,其鋼結(jié)構(gòu)的總重為8萬噸,所用鋼種為S355M、S420M、S460ML,其中S460ML總重超過了2.5萬噸。