桥梁钢结构基础知识

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GB221－2000《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/σb

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/T700-2006，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/T1591-2008, 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/T714-2000, 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：

手工电弧焊、埋弧自动焊、CO

2

气体保护焊。

三种焊接方法的比较

方法

项目

质量效率灵活抗风抗潮用途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。