我国桥梁用钢的发展历程
国内外桥梁用钢现状简述
国内外桥梁用钢现状简述摘要:国外已开发出屈服强度960 MPa 的高强度桥梁结构用钢,以及屈服强度690MPa 的耐候桥梁结构用钢产品,均已在工程中实际应用;国内开发出与HPS70W 接近的高性能桥梁结构用钢,并已实际使用,但产品在在可焊性、耐候性方面的差距较大。
关键词:桥梁;结构钢;高性能前言随着桥梁建设地域的扩展,其面临的恶劣服役条件对桥梁结构用钢,在力学性能、工艺性能和耐候性能等方面提出了更高的要求,目前正沿着“碳锰钢→高强钢→高性能钢”的轨迹发展,应用于桥梁结构的高性能钢已成为目前各国研究热点[1]。
1国外桥梁结构用钢1.1高强韧性以往桥梁建设多采用碳锰钢,相同构件采用高强钢能够减小桥梁结构厚度以降低其自重,有利于增大跨距,改善施工和养护条件,加上钢桥的推广应用,刺激了桥梁建设对高强钢(屈服强度不小于345MPa)的市场需求并逐步替代碳锰钢(屈服强度接近235 MPa),尤其在钢梁、钢桁等关键部位.美国在高强度桥梁结构用钢方面的研究起步较早,ASTM A709/ A709M-11标准中涵盖了36(250 MPa)、50 (345 MPa)、70 (485 MPa) 和100(690 MPa)强度级别,均已开发成功并实际应用于超过200 座桥梁,其中50 级钢包括低合金钢和耐候钢,70 级和100 级钢为高耐候的HPS。
1996 年,美国田纳西州路马丁河湾公路桥采用HPS 70W 钢替代三根连续焊接钢梁原先设计使用的HPS 50W 钢,在满足各州公路及运输工作者协会桥梁设计规范要求的前提下,桥梁结构自重减轻了24%,建造使用钢材的费用降低了10%。
美国宾夕法尼亚州福特城大桥混合采用HPS 70W 钢和HPS 50W 钢,在负力矩区域使用HPS 70W 钢,其余区域使用HPS 50W 钢,消除了钢梁腹板高度差并节约了纵向腹板栓连接的成本,据测算,该桥结构重量减小了20%。
由于100 级钢的切割、焊接和加工对施工环境要求高,且价格高,实际工程中应用较少,目前桥梁建设以美标50 和70 级钢为主,未来50 级耐候钢用量将大幅攀升[1] 。
中国钢桥发展
中国钢桥发展历史的回眸••中国建设钢桥的历史可以追朔到百年以前,在我国7万多公里的铁路线上,有8000多座钢桥在服役,其中超过百年的老龄钢桥有160多孔。
而早期的老龄钢桥大多是外国人设计并建造。
旧中国的铁路钢桥建设,由于受到当时的政治、经济和科学技术的限制,材料、设计水平、制造水平、施工技术等条件都很落后,钢桥的发展极为缓慢。
••1934年~1937年,39岁的茅以升先生带领中国工程师设计并监造了钱塘江大桥(主跨65.84m,全长1453m),开创了我国自行建造钢桥的历史••中国最早的钢桥制造厂有超过百年的历史(1894),但是,直到50年代初期,桥梁工厂只有制造铆接桥的技术。
1956年,苏联专家与中国技术人员合作,在沈阳桥梁厂试焊成功第一孔24米焊接板梁,此后,第一批320孔24m焊接板梁桥,架设在石太线和湛江附近支线上,这是我国第一次制造焊接桥。
••1957年,借助前苏联专家的技术和材料,中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。
桥梁全长1155.5m,主跨128m,该桥的建设培养了中国第一批钢桥设计、施工、制作、研究的科学技术人员,为中国钢桥事业的发展奠定了基础。
••1968年,中国人靠自己的技术、材料,自行设计建造了正桥长1576m,铁路桥全长6772m,公路桥全长4588m的南京长江大桥,主跨160m,首次使用国产的16Mnq钢。
••六十年代中期,在中国西南成昆铁路建设中,由科研、设计、施工、制造单位组成了栓焊梁战斗组,系统地研究了栓焊钢桥建造技术,编制了我国最早的《栓焊钢梁设计暂行办法》,并以此为指导,在成昆线上建成了不同形式的栓焊钢桥44座,结束了中国铆接钢桥的历史,开创了中国栓焊钢桥技术发展的新纪元。
、以特大型桥梁建设为标志的五个里程碑1、武汉长江大桥(第一个里程碑)特点:(1)长江上第一座公、铁两用桥(2)跨度:128m(3)材料:3号桥梁钢(Q240)(4)铆接2、南京长江大桥(第二个里程碑)特点:(1)跨度:160m(2)材料:16Mnq (Q345)(3)铆接(4)我国独立自主从材料到建设完全依靠自己力量,写入党的历史问题决议中。
我国钢结构的发展
我国钢结构的发展中国钢结构的发展历程如下:1、起步阶段(上世纪50年代至60年代)新中国成立初期,由于国内钢产量极低(仅135万吨/年),钢结构建设主要依赖于苏联的技术和经济援助。
在这一阶段,苏联援建了156项大型工业项目,包括鞍山钢铁厂、武汉钢铁厂、大连造船厂、哈尔滨飞机制造厂等重要基础设施,推动了中国重工业体系的建立。
同时,全国各地设立了多个工业设计院和钢铁设计院,加强了钢结构的设计和施工能力。
2、低潮阶段(上世纪60年代中后期至70年代)这一时期,受到多种因素的影响,包括资源短缺、经济波动和技术瓶颈等,中国钢结构的发展经历了一段相对停滞和缓慢的时期。
3、发展时期(上世纪80年代至90年代)改革开放以后,中国经济快速增长,科技进步带动了钢结构产业的复苏和发展。
在这个阶段,中国的钢产量大幅增加,产业结构优化升级,建筑设计和施工技术不断提升,钢结构在房屋、桥梁、塔桅、容器及水工等多个领域的应用逐渐增多。
4、强盛阶段(2000年至2010年)进入21世纪,尤其是2000年至2010年间,随着工业化进程加快和现代化建设需求的增加,钢结构产业得到了前所未有的繁荣。
建筑用钢量显著提升,钢材品种规格多样化,钢结构住宅、高层建筑、大跨径桥梁等工程项目大量涌现,标志着中国钢结构行业进入了技术成熟、规模壮大的新阶段。
5、走向成熟与技术创新(2010年后至今)自2010年以来,中国钢结构行业继续保持着强劲的发展势头,不仅在国内市场广泛应用,而且在国际市场上也崭露头角。
随着绿色建筑理念的推广和可持续发展目标的提出,钢结构以其环保、节能、高效的特点,被广泛应用于绿色建筑、装配式建筑等领域,并在设计、制造、施工技术等方面不断创新和完善。
6、未来展望钢结构在未来将以其优异的力学性能、高效的装配化施工、节能环保的绿色属性,以及智能建造与数字化转型的深度融合,持续引领建筑业的创新发展和转型升级,实现更加广泛和深入的应用,服务于中国乃至全球的高品质建筑和基础设施建设需求。
我国桥梁工程建设用钢发展状况
我国桥梁工程建设用钢发展状况桥梁工程建设20世纪90年头以后,随着大规模公路建设的绽开,我国主动吸纳世界结构力学、材料学、建筑学的最新成果,桥梁建设得到了极大的发展,在长江、黄河等大江大河和沿海海疆建成了一大批有代表性的世界级桥梁。
这是我国桥梁建设的“提高和创新”时期。
1991年,主跨423m的双塔双索面迭合梁斜拉桥——上海南浦大桥建成,这是我国第一座自行设计、自行建立的主跨径在400m以上的大桥。
随后,最大跨度的上海杨浦大桥、我国第一座现代悬索桥汕头海湾大桥、跨度420m的钢筋混凝土箱形拱桥重庆万县长江大桥、我国第一座千米以上的悬索桥江阴长江大桥相继建成。
进入21世纪,随着我国经济的持续高速发展,在自主创新的基础上,我国的桥梁建设也进入了“超越”阶段。
在这期间,我国最大跨度的预应力混凝土斜拉桥湖北荆沙长江大桥,最大跨度的预应力混凝土梁拱组合体系的福建闽江大桥,当时塔高最大、拉索最长、桥面宽度最大的斜拉桥南京长江二桥,创世界记录跨度的上海卢浦钢拱桥,我国最大跨度悬索桥润扬长江大桥,我国第一座在广袤海疆建立的上海浦东大桥,我国首座双层特大公路和轻轨两用钢箱提篮拱桥菜园坝大桥,目前世界上最大跨度的钢箱梁悬索桥西堠门大桥,国内目前最大规模的跨界公路工程项目深圳湾公路大桥,以及获得当今世界桥梁界最高荣誉“乔治.理查德森奖”的苏通长江大桥,长度目前在世界上在建和已建的跨海大桥中位居第一的杭州湾跨海大桥相继建成。
每一座具有跨时代意义桥梁的建成都凝合了我国桥梁科技工作者不懈的奋斗和自主创新的追求。
目前,中国在建和即将开工建设的客运专线规模达到9700km,其中桥梁比重接近50%。
广珠城际铁路桥梁比重最高,达到90%以上。
京津城际铁路桥梁比重达到88%。
全长1318km的京沪高速铁路桥梁总长达1060km,桥梁比重为80%。
其中昆山特大桥164.8km,创我国客运专线中桥梁长度之最。
武汉天兴洲长江大桥是世界最大跨度、时速250km的公路铁路两用斜拉桥;南京大胜关大桥是目前世界最大跨度、设计时速350km的高速铁路桥梁。
我国钢结构建筑发展历史
我国钢结构建筑发展历史钢结构包括房屋钢结构、桥梁、塔桅、容器及水工钢结构等多领域。
本文仅谈房屋钢结构的60年发展历程。
房屋钢结构发展可分为四个阶段:初盛阶段(上世纪50年代至60年代)、低潮阶段(上世纪60年代中后期至70年代)、发展时期(上世纪80年代至90年代)、强盛阶段(2000年至2010年)。
初盛阶段(上世纪50年代至60年代)1949年新中国刚成立,百废待兴,当时钢产量很低,每年仅135万吨(现已达5亿吨以上)。
钢结构建设只有依靠苏联经济及技术援助,当时苏联援建156项重型工业工厂,包括冶金、重型机械、飞机汽车等工业,如鞍山钢铁厂,武汉钢铁厂、大连造船厂、哈尔滨飞机制造厂等。
当时还派来一大批苏联专家指导工作。
与此同时还在北京、沈阳、华东、华南、中南、西南、西北等地成立6大工业设计院,在北京、武汉、鞍山、重庆、包头、上海成立了6个钢铁设计院,先后成立了22个冶金建设部门及钢结构制造安装公司等。
短短几年建设了不少钢结构工业厂房(钢柱、钢屋架、吊车梁),培养一大批设计、制造、安装方面的人才,为今后发展打下了坚实基础。
当时,民用建筑钢结构工程不多,值得提出的有:1954年北京体育馆(57米跨两铰落地拱)、1954年重庆人民礼堂(40.6米肋环形钢穹顶)、1956年天津体育馆(50米柱面联方钢网壳)、1959年北京人民大会万人礼堂(60.9米大钢桁架)等。
当今的日本教授首创的弦支梁、弦支桁架以及弦支穹顶等,这种弦支概念在上世纪50年代就已经有了,如大跨度下撑式吊车梁以及预应力输煤栈桥等。
低潮阶段(上世纪60年代中后期至70年代)这个时期国家各部门钢材需求量增大了,但钢产量仍然不多,每年也只有2000万吨,国家提出节约钢材的政策,当时有人片面理解为不用钢结构,于是钢结构工程数量少了。
在文化大革命时期更是一切都停了下来。
通过教授及工程技术人员的积极努力,才把使用多年的1955年版《钢结构规范》用自己编写的1974年版《钢结构规范》代替。
我国桥梁工程的发展历程与成就
我国桥梁工程的发展历程与成就一、引言大家好,今天我们来聊聊我国桥梁工程的发展历程与成就。
说起桥梁,相信大家都不陌生。
桥梁是连接两岸的重要通道,它不仅承载着人们的出行需求,还承载着国家的发展梦想。
从古至今,我国桥梁工程经历了漫长的发展过程,取得了举世瞩目的成就。
下面就让我们一起回顾一下我国桥梁工程的发展历程,感受一下那些震撼人心的瞬间。
二、古代桥梁1. 木桥时代在远古时代,人们还没有发明铁器,只能用木头搭建桥梁。
那时候的桥梁,大多是横跨河流、峡谷等地形的简单木板桥。
虽然这种木桥结构简单,但它却是人类文明发展的象征,见证了人类智慧的结晶。
2. 石拱桥时代随着铁器的出现,人们开始用石头建造桥梁。
石拱桥是古代桥梁建筑的一大创新。
石拱桥的结构稳定,承重能力强,使用寿命长。
在我国,著名的石拱桥有赵州桥、洛阳桥等。
这些石拱桥不仅是古代交通的重要设施,还是中华民族智慧的瑰宝。
三、现代桥梁1. 钢铁巨龙——武汉长江大桥武汉长江大桥是我国第一座自主设计、建造的大型钢铁桥梁。
它的建成,标志着我国桥梁工程进入了一个新的时代。
武汉长江大桥全长约1670米,主桥跨度长达167米,是当时世界上最长的钢桁梁悬索桥。
武汉长江大桥的建设,不仅解决了长江流域的交通问题,还为我国桥梁工程技术的发展积累了宝贵的经验。
2. 世界奇迹——港珠澳大桥港珠澳大桥是我国一座跨越伶仃洋的超大型跨海工程。
这座大桥全长约55公里,包括海底隧道、沉管隧道、斜拉桥等多种建筑形式。
港珠澳大桥的建设,展示了我国桥梁工程技术的最高水平。
这座世界奇迹,不仅是粤港澳大湾区的交通枢纽,更是中华民族自信的象征。
四、未来桥梁1. 智能桥梁——雄安新区白洋淀大桥雄安新区白洋淀大桥是一座智能化的桥梁工程。
这座大桥采用了世界上先进的无人驾驶技术,可以实现自动驾驶、自动控制等功能。
雄安新区白洋淀大桥的建设,将为雄安新区的交通建设提供有力支持,也将为我国桥梁工程技术的发展开辟新的道路。
我国桥梁用钢的发展历程
我国桥梁用钢的发展历程我国钢桥是在中华人民共和国建国后,在国外对我们实施经济、技术封锁的情况下,自力更生成长起来的。
中国早在1889年就开始了铁路钢桥的建设,到现在已经有100多年的历史了,但在1949年前所建的铁路钢桥,标准杂乱,跨度都很小,建桥的钢材是进口的,结构是铆接的,采用的建造技术落后,工艺简陋,质量低劣;稍大一点的桥梁如郑州黄河老桥和济南泺口黄河桥等都是由外国商人承建,自行设计建造的很少。
自行设计建造有代表性的大桥只有1937年建成的浙赣铁路钱塘江公铁路大桥(主跨65.84m,全长1453m),是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。
但是钱塘江桥正桥主桁钢材是由英国Dorman Long公司1935年出品,主要化学成份为C0.3%,Mn0.7~1.0%,Si<0.2%,Cr0.7~1.1%,Cu0.25~0.5%。
钢材抗拉屈服极限362.2MPa。
1957年,借助前苏联专家的技术和材料,中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。
桥梁全长1155.5m,主跨128m,首次在长江上实现了“一桥飞架南北,天堑变通途”。
这是在长江上建造的第一座大桥,是我国桥梁史上第一个里程碑。
该桥所用钢材为苏联生产的A3钢(即Q235)。
20世纪60年代,为了连通京沪铁路,决定修建南京长江大桥以取代南京轮渡。
为解决无低合金结构钢料的困难,鞍山钢铁公司于1962年研制成功16锰低合金高强度桥梁钢(16Mnq),屈服点σs=340MPa,南京桥除少部分仍用原苏联已进口的低合金钢外,其余全部用国产钢材代替了原定进口的钢材,当时这些钢的研制成功,十分鼓舞人心,被称之为“争气钢”。
20世纪70年代初,九江长江公铁路桥决定采用国产高强度钢建造一座高强、轻型、整体的栓焊接构方案。
但采用这一方案面临的困难很多,当时没有制造大跨度焊接钢梁的材料。
原来造桥采用的16锰桥钢,在材质和规格上已不符合制造大跨度焊接钢桥的需要。
钢结构发展历程
钢结构发展历程钢结构是一种以钢材为主要构件材料的建造结构系统。
它具有高强度、轻质、耐久、可塑性好等特点,被广泛应用于工业厂房、商业建造、桥梁、体育场馆等领域。
下面将详细介绍钢结构的发展历程。
一、早期钢结构的发展钢结构的发展可以追溯到19世纪末。
当时,工业革命的兴起促进了钢铁产业的发展,钢材的生产量大幅增加。
人们开始意识到钢材在建造领域的潜力,并开始尝试将钢材应用于建造结构中。
早期的钢结构多用于工业厂房和铁路桥梁等工程中。
二、现代钢结构的崛起20世纪初,随着钢铁产业的进一步发展和钢材生产技术的改进,现代钢结构得以迅速崛起。
钢结构的应用范围逐渐扩大,不仅用于工业建造,还开始应用于商业建造和公共设施。
同时,钢结构的设计和施工技术也得到了大幅提升,使得钢结构建造更加安全、可靠。
三、钢结构的技术进步随着科技的不断进步,钢结构的设计和施工技术也在不断创新。
现代钢结构采用了先进的计算机辅助设计软件和摹拟分析技术,使得结构设计更加精确和高效。
同时,现代钢结构采用了先进的焊接技术和预制构件技术,大大提高了施工速度和质量。
四、钢结构的应用领域随着钢结构技术的发展,钢结构已经广泛应用于各个领域。
在工业建造方面,钢结构被广泛应用于工厂、仓库、矿山设施等。
在商业建造方面,钢结构被用于高层建造、购物中心、酒店等。
此外,钢结构还被应用于桥梁、体育场馆、航空航天设施等领域。
五、钢结构的发展趋势未来,钢结构将继续发展壮大。
随着人们对建造安全性和可持续性的要求不断提高,钢结构的应用将更加广泛。
同时,随着新材料和新技术的不断涌现,钢结构的设计和施工技术也将不断创新,使得钢结构建造更加节能环保、安全可靠。
六、结语钢结构的发展历程经历了从早期的试验性应用到现代的广泛应用的过程。
随着技术的不断进步和创新,钢结构将继续在建造领域发挥重要作用。
作为一种高强度、轻质、耐久的建造结构系统,钢结构将成为未来建造发展的重要趋势。
钢结构发展历程
钢结构发展历程钢结构是一种重要的建筑结构形式,具有高强度、轻质化、施工速度快等优点,被广泛应用于各种建筑项目中。
本文将详细介绍钢结构的发展历程,包括起源、发展阶段和未来趋势。
一、起源钢结构的起源可以追溯到19世纪末,当时工业革命的兴起带来了钢铁产业的发展,钢材的生产和应用逐渐成熟。
最早的钢结构应用于铁路桥梁和工厂建筑等工程中,其主要目的是提高结构的承载能力和抗震性能。
二、发展阶段1. 初期发展阶段(19世纪末-20世纪30年代)在这个阶段,钢结构的应用主要集中在桥梁和工厂建筑领域。
随着钢材生产工艺的改进和钢结构设计理论的逐步完善,钢结构的应用范围逐渐扩大。
2. 发展成熟阶段(20世纪40年代-70年代)在这个阶段,钢结构的应用进一步扩展到高层建筑、体育场馆、桥梁、机场航站楼等领域。
同时,钢结构的设计、制造和施工技术也得到了大幅提升,为大型钢结构项目的实施提供了技术保障。
3. 现代化阶段(20世纪80年代至今)随着计算机技术的发展和钢结构设计软件的应用,钢结构的设计和施工过程更加精确和高效。
同时,新材料和新技术的引入,如高强度钢材、预应力技术等,进一步提升了钢结构的性能和施工质量。
三、未来趋势1. 绿色环保未来钢结构的发展将更加注重绿色环保。
采用可再生材料、节能技术和循环利用原则,减少对环境的影响,提高建筑的可持续性。
2. 高性能化随着科技的不断进步,钢结构的性能将进一步提升。
新材料的应用、结构优化设计和先进制造技术的发展,将使钢结构具备更高的强度、刚度和耐久性。
3. 智能化未来钢结构将更加智能化,通过传感器和自动控制技术实现结构的监测和维护。
同时,智能化的钢结构还可以与其他建筑系统集成,提供更加舒适和安全的使用环境。
4. 多功能化未来钢结构将更加注重多功能化的设计。
通过灵活的结构形式和可变的空间布局,满足不同场景下的使用需求,提供更加丰富和多样化的建筑体验。
总结:钢结构经历了起源、发展和未来趋势三个阶段。
钢结构发展的历史
钢结构发展的历史钢结构,作为现代建筑领域的重要组成部分,其发展历程充满了创新与变革。
从最初的简单应用到如今的广泛普及,钢结构经历了漫长而精彩的历史。
早在古代,人类就已经开始使用金属材料来构建结构。
然而,当时的技术水平有限,金属的应用相对较少且简单。
随着时间的推移,到了工业革命时期,钢铁生产技术取得了重大突破,这为钢结构的发展奠定了坚实的基础。
19 世纪中叶,钢铁的产量大幅增加,质量也得到了显著提高。
这使得钢铁不再是稀缺而昂贵的材料,开始逐渐应用于建筑领域。
最早的钢结构建筑主要出现在工厂和仓库等工业建筑中。
由于钢结构具有高强度和良好的耐久性,能够承受较大的荷载和恶劣的环境条件,因此非常适合用于这些功能性较强的建筑。
在 19 世纪末期,一些具有标志性的钢结构建筑开始出现。
例如,巴黎的埃菲尔铁塔就是钢结构在建筑领域的杰出代表。
这座高达 300多米的巨大建筑,完全由钢铁构件组成,展示了钢结构在大跨度和高耸结构方面的巨大潜力。
埃菲尔铁塔的成功建造,不仅成为了法国的象征,也为钢结构的发展树立了重要的里程碑。
进入 20 世纪,钢结构的应用范围不断扩大。
在高层建筑领域,钢结构因其重量轻、强度高的特点,为建造更高的摩天大楼提供了可能。
美国纽约的帝国大厦就是其中的典型例子。
这座建筑在当时创造了新的高度纪录,其主体结构采用了钢结构,充分展示了钢结构在高层建筑中的优势。
在桥梁建设方面,钢结构也发挥了重要作用。
传统的石桥和木桥逐渐被钢结构桥梁所取代。
钢结构桥梁具有跨度大、承载能力强、施工周期短等优点。
例如,旧金山的金门大桥就是一座著名的钢结构悬索桥,它跨越了宽阔的海峡,成为了城市的重要地标。
第二次世界大战后,全球经济迅速复苏,建筑行业迎来了快速发展的时期。
钢结构在工业厂房、商业建筑、体育场馆等各类建筑中得到了广泛应用。
同时,钢结构的设计和施工技术也不断进步。
新的设计理论和计算方法的出现,使得钢结构的设计更加精确和合理。
施工技术的创新,如焊接技术的改进和预制构件的应用,提高了施工效率和质量。
建筑钢结构的发展及在我国的应用共3篇
建筑钢结构的发展及在我国的应用共3篇建筑钢结构的发展及在我国的应用1建筑钢结构的发展及在我国的应用建筑钢结构是指以钢材为主要材料搭建起来的建筑物结构。
自20世纪初出现以来,随着钢材加工和加强技术的发展,建筑钢结构在建筑领域中得到了越来越广泛的应用。
在我国,建筑钢结构的应用也越来越普遍,其应用领域涵盖了高层建筑、桥梁、机场、轻轨交通等多个方面。
建筑钢结构的发展可以追溯到19世纪中叶,当时德国、法国等欧洲国家开始采用铁材料建造桥梁和铁路站房。
20世纪初,美国建筑师William Le Baron Jenney设计了一座十层高的钢结构建筑,在建筑领域中开创了现代钢结构建筑的先河。
此后,钢结构建筑逐渐普及并得到了进一步的完善,应用于高层建筑、桥梁、机场、轻轨交通等领域中。
在我国,建筑钢结构的应用也有着不小的历史,其中最著名的应用是首都机场的航站楼。
20世纪80年代初,为了迎接1984年北京亚洲运动会,在北京市南郊修建了一座形似凤凰展翅的航站楼。
这座航站楼的建筑钢结构设计引起了世界建筑界的关注,被誉为“21世纪第一极品钢结构建筑”。
如今,在我国的主要城市中,涌现了大量的钢结构建筑,包括高层建筑、地铁、机场、体育场馆等各种类型。
高层建筑中,众所周知的伦敦的碎片大厦、上海环球金融中心、广州CITIC塔等都是著名的建筑钢结构建筑。
地铁中,北京市内的多条地铁线路均采用了建筑钢结构,例如北京地铁4号线和北京地铁8号线。
机场中,南京禄口国际机场的航站楼、上海浦东国际机场的汇贤航站楼等都是建筑钢结构的代表性应用案例。
建筑钢结构有着很多优点,其中最突出的优点是具有较高的强度、刚度和耐久性。
相比传统的混凝土和砖木结构,钢结构的自重小、承载能力强,能够为建筑物提供更多的空间,并且能够更好地承受突发事件的荷载,如地震、台风、爆炸等。
此外,建筑钢结构的施工速度快、工期短,能够大幅度缩短工程周期,节约施工资金,提高建筑效率。
虽然建筑钢结构具有较多的优点,但是也有一些不足。
钢结构200年发展历程
钢结构200年发展历程从铁被人们发现开始,铁就与建筑有着紧密的关系,在人类建筑史上铁发挥着重要的作用。
但是,大规模的运用钢铁作为建筑材料还是从近200年开始的。
我国古代有许多运用铁构件建造的建筑,如公元694年在洛阳建成的“天枢”和公元1061年在湖北荆州玉泉寺建成的13层铁塔等。
欧美等国在1840年之前多采用铸铁建造拱桥。
在1840年后,随着铆钉连接和锻铁技术的发展,铸铁结构逐渐被锻铁结构取代,1846年到1850年英国人在威尔士修建的布里塔尼亚桥就是这方面的代表。
该桥共有4跨,每跨均为箱型梁式结构,由锻铁型板和角铁经铆钉连接而成。
直到1870年成功轧制出工字钢后,形成了工业化大批量生产钢材的能力,强度高韧性好的钢材才逐渐在建筑领域代替锻铁材料。
20世纪初焊接技术和高强度螺栓的接连出现,极大的促进了钢结构的发展,除了欧洲和北美外,钢结构在前苏联和日本也获得了广泛应用,逐渐成为全世界所接受的重要的结构体系。
在新中国成立后,随着经济的发展,钢结构曾起过重要作用,但由于钢产量的制约,一定程度上影响了我国钢结构的发展。
自1978年改革开放后,随着经济的迅速发展,我国的钢产量也快速增加。
随着钢材供不应求的局面得到改变,我国的钢结构技术政策也从“限制使用”到积极推广应用。
自1988年发布的《钢结构设计规范》并不断改进后,钢结构在我国的带领快速发展。
与其他材料相比,钢结构性能出众,特点明显。
如:1.强度高,重量轻。
钢材与砖石、混凝土相比,虽然密度较大,但强度更高,承受相同的荷载时,钢结构比其他结构更轻。
以同样的跨度承受同样的荷载,钢屋架的质量最多不过钢筋混凝土的1/4~1/3,冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10.2.材质均匀且塑性韧性好,和力学计算的假定比较符合。
钢材属单一材料,生产过程质量控制严格,因此组织构造比较均匀,弹性模量高,正常使用时具有良好的延性,可简化为理想弹塑性体,符合一般工程力学中的假设,计算结果也比较可靠。
对钢桥的认识
我对钢桥的认识钢桥是用钢材作为主要建造材料的桥梁。
具有强度高,刚度大,相对于混凝土桥可减小梁高和自重。
且由于钢材的各向同性,质地均匀及弹性模量大,使桥在工作情况与计算图示假定比较符合,另外钢桥一般采用工厂制造,工地拼接,施工周期短,加工方便且不受季节影响。
但钢桥的耐火性,耐腐蚀性差,需要经常检查,维修,养护费用高。
我国钢桥的发展概况(一)铁路钢桥中国在二十世纪二十年代之前所建的铁路大桥,都是由外国人设计的,直到1894 年由詹天佑主持修建滦河大桥,我国才逐渐有了自己设计、制造和安装的钢桥。
新中国建国后,经过几十年发展,我国铁路钢桥的整体技术水平有了长足进步,逐步实现了结构形式多样化,桥梁规模大型化,钢桥连接全部焊接化。
我国铁路钢桥发展的主要标志:(1)桥梁标准设计和栓焊连接(2)铁路钢桥跨越能力不断加大(3)钢材产量的增加和新材料的不断开发利用(4)铁路钢桥制造和施工技术显著提高(5)科研成果促成新的设计理念和设计理论(二)公路钢桥二十世纪八十年代中期以前,因钢材供应缺乏和地方经济制约公路钢桥在钢桥中所占比例很小,桥梁结构形式少且跨度小。
二十世纪八十年代中期以后,随着经济快速发展,桥梁等交通工程需求愈加迫切。
因国家及其他单位部门对交通设施的投资和积极建设,加之学习各国先进技术,我国逐渐具备建造大跨度桥梁的能力。
公路钢桥技术的发展趋势:(1)大跨度钢桥将向更长、更大、更柔的方向发展。
(2)轻质高性能、耐久新型钢材品种的研制开发和利用。
(3)大型工厂化高精度制造钢桥节段和大型施工设备的整体化安装将成为钢桥施工方法的主流。
(4)公路钢桥设计和营建能力达到国际先进水平。
钢桥的特一、钢桥的特点优点:1.强度高,重量轻,跨越能力强;2.韧性、延性好,可提高抗震性能;3.构件最合适工业化制造,制造精度高,运输、连接方便;4.上下部结构同步施工,架设快速方便,工期短;5.钢桥在受到破坏后易于修复和更换;6.旧桥可回收,资源可再利用,有利于环保。
桥梁用钢的发展史
桥梁用钢的发展史一、桥梁用钢的早期探索哎呀,咱们来聊聊桥梁用钢的发展呀。
在很早很早以前呢,那时候人们开始琢磨着用铁这种材料来建造桥梁啦。
不过那时候的技术还比较粗糙呢,铁虽然有一定的强度,但也有很多问题,像容易生锈之类的。
随着时间的推移,人们逐渐发现钢这种材料有着比铁更好的性能。
但是在早期呀,钢的产量非常低,而且制作工艺也不是很成熟,所以在桥梁上的应用也比较有限。
不过呢,那些勇于尝试的工程师们就像是探索新世界的冒险家一样,一点点地摸索着用钢来打造桥梁的结构部分。
二、桥梁用钢的发展阶段后来呀,工业革命就像一阵春风,吹来了很多新的技术和理念。
炼钢技术得到了很大的提升,产量也开始增加啦。
这个时候,桥梁用钢就迎来了它的发展阶段。
比如说,在一些大型的桥梁建设中,工程师们开始大量地使用钢材。
像那些横跨江河的大桥,用钢可以让桥梁更加坚固耐用。
而且呀,人们也开始研究不同种类的钢材在桥梁上的应用,比如有的钢材适合做桥梁的支撑结构,有的钢材则更适合做一些连接部分。
这就像是给桥梁量身定制衣服一样,不同的部位用不同的材料。
在这个阶段,桥梁用钢的设计和制造也变得越来越规范,有了一些标准来确保桥梁的质量。
三、现代桥梁用钢的多样化到了现代呢,桥梁用钢简直就是五花八门啦。
随着科技的不断进步,我们有了各种高性能的钢材。
这些钢材不仅强度高,而且还具有很好的韧性、抗腐蚀性等等。
比如说,有一种高强度的合金钢,它可以承受巨大的压力,在那些超大型的跨海大桥建设中发挥着重要的作用。
而且呀,现在的桥梁用钢还注重环保和可持续性呢。
工程师们会选择那些对环境影响小的钢材,就像是在照顾地球这个大家园一样。
同时,在桥梁的维护方面,也有专门针对用钢部分的维护措施。
比如说定期的检测,看看钢材有没有生锈或者变形之类的问题,如果有就及时修复,这样就能让桥梁使用得更久啦。
四、未来桥梁用钢的展望嘿,展望未来呀,桥梁用钢肯定还会有更大的发展。
随着材料科学的不断创新,说不定会出现一些超级厉害的新型钢材呢。
我国桥梁工程的发展历程与成就
我国桥梁工程的发展历程与成就1. 引言:桥梁是城市的“脊梁”说到桥梁,大家首先想到的可能是那种横跨江河的大桥。
但你知道吗?在我们国家,这些“铁臂阿童木”似的桥梁可是有着不平凡的历史呢!桥梁工程不仅是咱们基础设施的一部分,更是城市发展的“脊梁”。
咱们今天就来聊聊我国桥梁工程的发展历程与成就,顺便感受一下那些年我们一起过的“桥”。
2. 桥梁工程的发展历程2.1 古代桥梁:艰难起步,堪称勇敢者的游戏。
古代的桥梁工程,那真是个“闯关”挑战啊。
早在春秋战国时期,咱们的祖先就开始动手建桥了。
别看那时候的桥梁材料有限,但他们还是“蛮拼”的,用木头、石头来搭建桥面。
比如说,著名的赵州桥,它的修建技术可是一绝。
那个时候没有现代的机械设备,全靠工匠们“巧手如簧”的智慧,真的是了不起。
古代的桥梁都是“脚踏实地”的开始,虽然简朴,但耐得住时间的考验。
2.2 近现代桥梁:科学进步,飞跃的时代。
走到近现代,咱们的桥梁工程就进入了一个“开挂”的阶段。
19世纪末20世纪初,随着科技的发展,钢铁结构的桥梁开始出现。
这时候,国内外的工程师们一齐“开动脑筋”,引入了更多先进的技术和材料。
比如,南京长江大桥就是那个时期的代表作,它不仅是当时最宏伟的桥梁之一,还代表了我们国家在桥梁工程上的一大步。
那段时间,可谓是桥梁建设的“黄金时代”啊,桥梁从“单调”变得“多彩”,不仅结实还美观,真的是一举两得。
3. 桥梁工程的成就3.1 现代桥梁:一马平川,成就辉煌到了现代,咱们的桥梁工程可是迎来了“井喷式”发展。
大家熟悉的那座座“地标性”大桥,比如港珠澳大桥、武汉长江大桥,这些都是咱们中国智慧的结晶。
港珠澳大桥那可是名副其实的“桥梁之王”,不仅连接了香港、珠海和澳门,还创下了许多世界纪录。
那可是“人间奇迹”的象征,足以让人自豪。
武汉长江大桥也不甘示弱,它的修建不仅推动了长江流域的经济发展,还让我们看到了中国桥梁建设的“雄心壮志”。
3.2 持续创新:步步为营,未来可期咱们的桥梁工程可不仅仅停留在过去的辉煌之中。
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我国桥梁用钢的发展历程
我国钢桥是在中华人民共和国建国后,在国外对我们实施经济、技术封锁的情况下,自力更生成长起来的。
中国早在1889年就开始了铁路钢桥的建设,到现在已经有100多年的历史了,但在1949年前所建的铁路钢桥,标准杂乱,跨度都很小,建桥的钢材是进口的,结构是铆接的,采用的建造技术落后,工艺简陋,质量低劣;稍大一点的桥梁如郑州黄河老桥和济南泺口黄河桥等都是由外国商人承建,自行设计建造的很少。
自行设计建造有代表性的大桥只有1937年建成的浙赣铁路钱塘江公铁路大桥(主跨65.84m,全长1453m),是我国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。
但是钱塘江桥正桥主桁钢材是由英国Dorman Long公司1935年出品,主要化学成份为C0.3%,Mn0.7~1.0%,Si<0.2%,Cr0.7~1.1%,Cu0.25~0.5%。
钢材抗拉屈服极限362.2MPa。
1957年,借助前苏联专家的技术和材料,中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。
桥梁全长1155.5m,主跨128m,首次在长江上实现了“一桥飞架南北,天堑变通途”。
这是在长江上建造的第一座大桥,是我国桥梁史上第一个里程碑。
该桥所用钢材为苏联生产的A3钢(即Q235)。
20世纪60年代,为了连通京沪铁路,决定修建南京长江大桥以取代南京轮渡。
为解决无低合金结构钢料的困难,鞍山钢铁公司于1962年研制成功16锰低合金高强度桥梁钢(16Mnq),屈服点σs=340MPa,南京桥除少部分仍用原苏联已进口的低合金钢外,其余全部用国产钢材代替了原定进口的钢材,当时这些钢的研制成功,十分鼓舞人心,被称之为“争气钢”。
20世纪70年代初,九江长江公铁路桥决定采用国产高强度钢建造一座高强、轻型、整体的栓焊接构方案。
但采用这一方案面临的困难很多,当时没有制造大跨度焊接钢梁的材料。
原来造桥采用的16锰桥钢,在材质和规格上已不符合制造大跨度焊接钢桥的需要。
因这种钢材的板厚效应很大,钢材的强度、韧性随板厚的增加下降很快,用原来的16锰桥钢建桥,铁路单线桁梁桥最大跨度只可能达到112m。
为此,铁道部和原冶金部决定研究开发15锰钒氮桥梁钢(15MnVNq),其屈服点比16锰桥梁钢高,σs=420MPa。
由于当时钢铁冶炼及轧制设备落后,合金元素不全,前后经历了20多年研究。
通过大量的焊接及力学性能试验和在北京密云建造白河试验桥的工程实践,优化生产出了15锰钒氮C级正火桥梁钢。
这种钢的板厚效应小,板厚56mm,焊接性及力学性均较好。
经科研、设计、制造人员的艰苦努力,1993年用这种钢建成了九江长江公铁路大桥。
该桥正桥钢梁全长1806m,主跨是216m 的刚性梁柔性拱,结构雄伟壮观,桥形秀丽。
20世纪90年代初,铁路桥梁建设面临芜湖长江的建设,主跨达312米。
桥梁钢问题显得愈加突出。
为此大桥局和武钢联合共同开发了大跨度铁路桥梁用钢14MnNbq。
该钢采用降碳加铌和超纯净的冶金方法,并通过铌的微合金化作用进行控制轧制,保证了屈服强度σs≥340MPa的基础上,具有优异的-4022低温冲击韧性(芜湖桥标准要求-40℃,Akv≥120J)。
同时焊接性能也大大提高,解决了板厚效应问题,可大批量供应32-50mm厚钢板。
芜湖桥建设后,14MnNbq钢材全面满足了铁路桥梁建设的需要。
如2009年建成的世界上最大的公铁两用桥--武汉天兴洲长江大桥,它采用的钢材就是高韧性、抗层裂14MnNbq(Q345)。
进入新世纪以来,我国桥梁建设又有了新的飞跃。
桥梁的跨径继续扩大,列车通过时速不断提高。
尤其是京沪高速铁路南京大胜关长江大桥的建设,继续使用传统的14MnNbq钢已经满足不了其设计和施工要求。
为此,铁道部和武钢联合开发了国内第五代铁路桥梁用钢WNQ570。
该钢采用国际上最新的HPS设计理念,以超低碳贝氏体(ULCB)为设计主线,采用TMCP工艺组织生产,充分利用组织细化、组织均匀等关键技术,使开发钢种具有高强度
(σs≥570MPa)、高韧性(-40℃,Akv≥120J),较低的屈强比和优异的焊接性(Pcm≤0.20),其实物性能水平达到了国际同类钢种的先进水平。
国内外用钢水平比较
数量上:如下表
质量上:
传统的高强度桥梁钢不仅冲击韧性、焊接性、疲劳性较差,而且不能耐大气、海水腐蚀。
因此,国内外材料工作者提出了高性能钢(High Performance Steel,HPS)的概念,近年来,应用在桥梁上的高性能钢已成为国际钢铁材料研究的热点,如美国ASTM709中的HSP-70W 钢、HPS-100W钢和日本的SMA570W系列钢等。
而我国目前正在大力研发高性能桥梁用钢(HPS),以适应国内外桥梁工程的发展要求。
主要有高强度桥梁用钢、高效焊接桥梁用钢、耐候钢、低屈强比桥梁用钢。
目前已经有部分钢种成功取得工程应用。
随着经济节约型与环境友好型社会的发展,人们越来越重视耐候钢在桥梁中的应用,因此,耐候桥梁钢的发展带来了广阔的机遇。
耐候钢在日本的桥梁建设中被广泛采用,目前约占到全部钢桥的10%。
但是在使用过程中发现一般耐候钢抵御盐腐蚀的能力较差,为此,新日铁开发出不含铬含3%镍的耐盐桥梁用耐候钢;NKK公司开发了含1.5%镍、0.3%钼的海岸用耐候钢。
同时,日本有关钢厂还开发出异型(变)截面钢板,即LP钢板,并在桥梁中应用。
LP钢板自1995年开始在日本的桥梁中使用,到1998年约有2000t的LP钢板用于14座桥梁。
采用LP钢板建造桥梁,合理选择板厚,可以减轻结构的质量,减少焊接的数量。
美国在20世纪90年代开发出了耐候、符合三区韧性要求且焊接性能有明显改善的HPS250W、HPS270W和HPS2100W系列高性能钢。
目前,HPS系列钢已经在如宾夕法尼亚州福特城大桥、田纳西州马丁河克里克湾大桥等桥梁中应用。
我国耐候钢的研制始于年60代初,当时铁道部向冶金部提出仿制Corten牌号的耐候钢,1965年试制出09Mn2Cu薄钢板。
1967年用武钢生产的09MnCuPTi等两种牌号的耐候钢制造了两辆P61型试验棚车,经过18年的运行,在1985年厂修时检查发现,两种耐候钢的防腐能力均比普通碳素钢高2~3倍。
国家新一期973重大基础研究也要求低成本、高性能、长寿命,一些学者提出了经济耐候钢的概念。
下表为耐候钢的发展历程
参考文献
邹德辉,郭爱民,
(武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080)《武钢桥梁用钢的发展》;
潘际炎,(铁道科学研究院,北京100081),《中国钢桥》;
《铁道建筑》,1980年09期;
郭爱民,(武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080)《我国铁路桥梁用钢的发展现状及展望》;
张全成,吴建生,《耐候钢的研究与发展现状》,材料导报;
于千,(首钢迁安钢铁有限责任公司热轧厂,河北迁安064404) 《耐候钢发展现状及展望》。