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、E5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

钢棒在自由状态下加热，轴向和径向尺寸加大。

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自由状态

将钢棒两端固定，均匀加热，钢棒轴向无法伸长，径向尺寸加大。

固定状态(虚线表示加热变形)

(2)焊接接头3个区域的变形与应力

焊接时，焊接区拉着非焊接区一起伸长。焊接区受压应力，非焊接区受拉应力。冷却时，非焊接区阻碍焊接区收缩，焊接区受拉应力，非焊接区受压应力。

2、常见的焊接变形种类

(1)长、宽尺寸变小

由于焊缝的纵向收缩，引起杆件的纵向缩短；由于焊缝的横向收缩，引起杆件的宽度变窄。

焊缝的纵向收缩与焊缝的长度成正比；焊缝的横向收缩与焊缝的宽度成正比。

(2)角变形

由于焊缝的横向收缩，造成杆件角变形。

(3)弯曲变形

由于焊缝的纵向收缩，造成杆件的弯曲变形。

(4)波浪变形

薄板由于焊缝纵向收缩挤压，丧失稳定，造成波浪变形。

3、减小焊接变形的方法

(1)反变形法

预先将零件加工反方向变形，抵消焊接变形。

a)标准断面b)焊接后(无变形措施)c)采用反变形焊接前

(2)刚性固定法

焊接之前，将杆件刚性固定，减小焊接变形。如：焊接前将两条T型梁背靠背，用多个卡子刚性固定，减小角变形和弯曲变形。

a)T形梁焊后盖板角变形b)刚性固定T型梁断面图

4、焊接变形矫正

(1)机械矫正

用工型矫正机矫正工型梁和T型梁的角变形。

(2)火焰矫正

用火焰对杆件进行不均匀加热，造成新的变形，抵消焊接变形。

(3)机械与火焰矫正

利用机械和火焰共同作用，矫正焊接变形。

零件矫正宜采用冷矫，矫正后的钢材表面不应有明显的凹痕或损伤。

采用热矫时，加热温度应控制在600~800℃；温度降至室温前，不得锤击钢材。

十、试拼装和预拼装

1、试拼装

钢桥应按试装图进行厂内试装。试拼装的目的是检查设计是否存在不足，以及加工精度是否满足设计要求。

厂内试拼装，一般采用3＋1的形式。

TB10212－2009规定：

试装应在测平的台凳上进行，杆件应处于自由状态。