桥梁钢结构基础知识..-共23页

桥梁钢结构基础知识讲座

一、常用钢材

1、结构钢牌号说明，对应标准GB221－2019《钢铁产品牌号表示方法》。

如：Q345qC

Q－屈服强度；

345－屈服强度345MPa(当δ≤16mm时，其屈服强度大小与牌号数值相同。板厚增加，强度降低，例如Q345C钢，当δ＞63mm时，其屈服强度只有315MPa)；

q－桥梁用结构钢；

C－质量等级为C级。

钢材质量等级共有A、B、C、D、E 5个级别，A级最低，E级最高，主要表现在钢中有害杂质S、P含量的多少，耐冲击温度的高低。如：

A KV(纵向)Q345A、B级钢，＋20℃，34J；

A KV(纵向)Q345C级钢，0℃，34J；

A KV(纵向)Q345D级钢，—20℃，34J；

A KV(纵向)Q345E级钢，－40℃，34J。

2、结构钢的屈强比

即钢材的屈服强度与抗拉强度之比，σs/σ b

屈强比越小，强度储备越大，结构越安全可靠；屈强比越大，强度储备越小，结构越不安全可靠。一般屈强比不超过0.8。一般，钢

材的强度等级越高，屈强比越大，反之，越小。

3、碳素结构钢

对应标准GB/T700-2019，有4个强度等级：

Q195（不分级）；

Q215（A、B级）；

Q235（A、B、C、D级）；

Q275（A、B、C、D级）。

用的比较多的是Q235C钢，相当于过去的A3钢。

4、低合金高强度结构钢

对应标准GB/T1591-2019, 有8个强度等级：

Q345（A、B、C、D、E级）；

Q390（A、B、C、D、E级）；

Q420（A、B、C、D、E级）；

Q460（C、D、E级）；

Q500（C、D、E级）；

Q550（C、D、E级）；

Q620（C、D、E级）；

Q690（C、D、E级）。

过去的16Mn相当于Q345的A、B级。

与GB/T1591-1994对照，新标准增加了Q500、Q550、Q620、Q690强度等级，取消了Q295强度等级。

5、桥梁用结构钢

对应标准GB/T714-2019, 有4个强度等级：

Q235q（C、D级）；

Q345q（C、D、E级）；

Q370q（C、D、E级）；

Q420q（C、D、E级）。

如：南京大胜关大桥，Q370qE用于受拉部位，Q420qE用于受压部位。

6、厚度方向性能钢板

对应标准GB5313-85, 有3个等级系列：

Z15、Z25、Z35。钢板的抗层状撕裂性能采用厚度方向拉力试验的断面收缩率来评定。如：Z35钢，断面收缩率三个试样平均值不小于35％，其中单个试样不小于25%。主要是硫的含量低，如Z35钢，硫的含量不大于0.005%。

7、焊接用耐候钢

对应标准GB/T4172, 有4个强度等级：

Q235NH、Q295NH、Q355NH、Q460NH。

特点是钢中含有铜和铬，具有耐大气腐蚀的性能。

8、可焊性与碳当量

材料能否获得满意的焊接质量的性能称为材料的可焊性。碳是钢中最主要的元素，也是对可焊性最具影响力的元素。含碳量越高，可焊性越差。

把各种合金元素对材料可焊性影响的程度折合成碳对材料可焊

性的影响，称为碳当量。我国的碳当量计算公式为：

14

40540246(%)V

Mo Cr Ni Si Mn C Ceq ++++++

= Ceq （％）小于0.45%时，可焊性是良好的。 ９、钢材的损耗率

１、山海关桥梁厂：

双定尺料为６％，非定尺料为８％。

２、坝陵河大桥，设计规定：一般为６％，整体节点为１０％。 二、焊接工艺评定及常用的焊接方法

1、焊接工艺评定

焊接工艺评定是编制焊接工艺的依据。

焊接工艺评定的目的，一是审定生产工艺能否实现；二是质量保证可靠程度；三是经济合理性。

机械性能试验项目、试样数量及试验方法应符合下表的规定。

机械性能试验项目、试样数量（个）

试样型式

试验项目

试样数量

试验方法

对接接头试样 接头拉伸（拉板）试验 1 按《焊接接头机械性能试验方法》 （GB2649-2654）的规定

焊缝金属拉伸试验

1

接头侧弯试验 ①

1 低温冲击试验 6 ②

接头硬度试验 1 T 型接头试件

焊缝金属拉伸试验

1 接头硬度试验

1

注：①弯曲角α=180°；

②缺口开在焊缝中心及熔合线外1.0mm 处各3个。

接头拉伸（拉板）试验是为了检测接头的抗拉强度，一般断在母材。屈服强度在原材料复验时已测过，此处一般不测。

焊缝金属拉伸（拉棒）试验是检测焊缝金属的屈服强度、抗拉强度及延伸率。

接头侧弯试验，弯芯直径和弯曲角度应符合母材标准对冷弯的要求。若板

厚小于１０mm，做侧弯试验不便操作，可做一个面弯和一个背弯代替侧弯。

2、常用焊接方法

当前，桥梁钢结构常用的焊接方法主要是三种：

气体保护焊。

手工电弧焊、埋弧自动焊、CO

2

三种焊接方法的比较

方法

质量效率灵活抗风抗潮用途项目

手弧焊好低高一般差短小焊缝

CO2好较高较高差高短小焊缝，及打底、填充焊

埋弧焊很好高低较好一般长焊缝，盖面

三、常用焊接材料

1、低合金结构钢焊条

对应标准GB/T5118－95。常用：J507，即E5015，结构钢焊条，焊缝金属抗拉强度５０kg/mm2,碱性低氢型药皮，焊接电源，直流反接。其熔敷金属冲击韧性比较高。J50２，即E5003，酸性焊条，钛钙型药皮，焊接电源，交直流两用。

2、埋弧焊低合金钢用焊丝和焊剂

熔化焊钢丝对应标准GB/T14957－94。

焊剂对应标准GB/T5293－99。焊接Q345C钢可以选用：

HJ431+H08A，或SJ101+ H10Mn2。

HJ431：HJ－焊剂；431－高锰、高硅、低氟。

H08A：H－焊接用钢丝；08－含碳量0.08%；A－高级，S、P含量低。

H10Mn2：H－焊接用钢丝；10－含碳量0.10%，Mn2－含锰量将近2％。

SJ101：SJ－烧结焊剂；101－编号，合金元素含量较低。

合金元素含量低的焊丝搭配合金元素含量高的焊剂，合金元素含量高的焊丝搭配合金元素含量低的焊剂。

3、CO

气体保护焊低合金钢用焊丝

2

实芯焊丝对应标准GB/T8110－95，常用：ER49-1、ER50-1、 ER69-1、ER76-1、ER83-1。ER表示焊丝，50表示熔敷金属抗拉强度最低值为550MPa。

ER49-1相当于H08Mn2Si。

药芯焊丝对应标准GB/T10045－2019。常用：E501T、E551T等，E表示焊丝，50为熔敷金属的抗拉强度等级（kg/mm2，即480MPa），１表示全位置焊接，T表示药芯焊丝。

四、电焊条

1、焊条芯，一般用H08，对应标准GB/T14957－94。

2、焊条药皮成份

造气剂：淀粉、木粉、大理石（CaCO

）等；

3

）等矿物；

造渣剂：大理石（CaCO

3

脱氧剂：硅铁、锰铁；

合金剂：硅铁、锰铁；

除氢剂：萤石（CaF

）;

2

粘结剂：水玻璃（硅酸钠、硅酸钾）。

硅铁、锰铁脱氧剩余部分做为合金剂。