大跨度铁路钢桥

丹麦厄勒海峡大桥，主跨490m钢桁梁斜拉桥，建于1990’年代
芜湖长江大桥，主跨312m钢桁梁矮塔斜拉桥，2000年建成通车
武汉天兴洲长江大桥，主跨504m钢桁梁斜拉桥，2009年建成通车
安庆长江大桥，主跨560m钢桁梁斜拉桥，2013年建成
黄冈长江大桥，主跨567m钢桁梁斜拉桥，2013年建成
主梁横联处截面
铜陵长江大桥，主跨630m钢桁梁斜拉桥，2013年建成
沪通长江大桥，主跨1092m钢桁梁斜拉桥，已开工建设
蒙华铁路洞庭湖大桥，主跨2x406m钢桁梁三塔斜拉桥，已开工建设
芜湖长江公铁二桥，主跨588m钢桁梁大小矮塔斜拉桥，计划年内开工
丹麦-德国费马恩跨海大桥，主跨700m钢桁梁斜拉桥
动力性能要求高
其次，应尽可能选用阻尼大的结构并具有一定的参振质量，抑制桥上 列车的振动响应。
第三，桥上列车的振动响应与线路条件（尤其是轨道不平顺）有较大 关系，因此也需要具备足够的桥面整体性。
另外，列车运行对轨道匀顺性有较高的要求，梁端转角限值竖向转角 ≤2‰、水平转角≤1‰。
结构措施1-采用桁梁或桁拱以获得较好竖向刚度
Q420qE（TMCP或热机械轧制）
超低碳针状铁素体组织 高性能结构钢，良好焊接性能、优异的低温冲击韧性、高 强度 适应大线能量、高湿度与不预热的条件 大桥设计院与武钢联合开发
Q500qE
为沪通桥研制开发 高性能结构钢 期待中
Q345-16Mnq 广泛使用
Q370-14MnNbq 广泛使用
Q420-15MnVNq、15MnVq 已经不再使用
大跨度铁路钢桥 设计及关键建造技术
主要内容
1.大跨度铁路钢桥工程实例 2.大跨度铁路钢桥技术特点 3.材料与结构的关键技术 4.钢桁梁斜拉桥的技术创新 5.钢拱桥建造关键技术 6.设计施工中几个值得注意的案例
1.大跨度铁路桥梁工程实例
日本岩石岛与柜石岛大桥，主跨420m钢桁梁斜拉桥，建于1980’年代
斜拉桥主梁采用钢桁梁，或主桥采用钢桁拱结构，以获得较好的竖向 刚度。
设置60-100m的端跨，提高体系刚度，以减小梁端转角。
结构措施2-采用板桁组合结构取得良好的横向刚度
结构措施3-采用整体正交异性钢板提高了桥面的平顺性
桥面结构采用多横梁与纵梁、纵肋、弦ห้องสมุดไป่ตู้结合的整体桥面结 构，能较好地满足高速行车性能要求。
S420N、S420NL S420M、S420ML
SM570
S460N、S460NL
S460M、S460ML
S460Q、S460QL S460QL1
S500Q、S500QL S500QL1
S550Q、S550QL S550QL1
S620Q、S620QL S620QL1
S690Q、S690QL S690QL1
高速铁路大跨度桥梁的关键技术
新材料：高性能的高强度结构钢 新结构：板桁组合结构，钢正交异性板整体桥面结构 新的建造技术：钢桁梁斜拉桥及钢桁拱桥创新技术
3.材料与结构方面的关键技术 3.1 高性能的高强度结构钢
桥梁用结构钢
1 ．碳素结构钢：低碳钢强度低，高碳钢焊接性差
2 ．低合金高强度结构钢:添加少量合金元素,提高强度、 细化晶粒、改善性能 3 ．高强钢丝和钢索材料:由优质碳素钢经过多次冷拔而 成，抗拉强度 1670-1960MPa，伸长率较低 4 %
大胜关长江大桥，主跨2x336m双主跨三主桁钢桁拱桥，2011年建成通车
南广铁路西江大桥，主跨450m钢箱拱桥，2013年建成
印度Chenab Br.，主跨480m钢桁组合拱铁路桥，计划2009年完工，后担心结构 的稳定与安全，计划有所推迟
成贵铁路鸭池河大桥，主跨436m钢桁组合铁路拱桥，施工中
中国桥梁钢运用及发展 Q345-16Mnq
为建造南京长江大桥，1960年代研制，运用于栓焊钢梁，但厚 板效益严重。
1990年代冶炼技术提高后，硫、磷含量可以得到控制，16Mnq 也可用于全焊接结构。但受板条状的铁素体和珠光体组织的约束， 质量等级只能达到D级钢的水平。
Q370-14MnNbq
1995年修建芜湖长江大桥，采用铌合金超纯净的冶金方法，研 发运用了该钢种。具有优异的-40℃低温冲击韧性（Akv≥120J） ，弥补了厚板效应缺陷，保证了50mm厚钢板焊接性能。
14MnNbq钢全面满足了大、中型桥梁建设的需要，在国内的大 跨度桥梁中得到普遍运用。
Q420-15MnVNq、15MnVq（热轧+正火）
15MnVNq强度高σs≥420Mpa，但由于采用加钒 提高强度的方法，导致钢板低温韧性及焊接性能差，仅 在栓接为主的桥梁上运用，且一直未能得到推广应用。
Q420及以上级别桥梁钢，虽然在几个标准中都已经 列入，实际没有对应的钢种，尤其质量等级高的高性能 结构钢。
Q420qE
可广泛使用
还需要研制并得到验证的钢种 Q460 Q500（沪通桥研制中） Q550 Q620 Q690
桥梁钢的发展方向
•除Q370外，Q420及Q500也会成为桥梁的主力钢种； •近年来，在桥梁上运用高性能钢已经成为研究热点； •美国HPS-70W、 HPS-100W 钢和日本的SMA570W钢已经得到运用； •耐候钢成为了高性能钢的一个发展方向，逐步在桥梁上得到运用。
HPS 70W [HPS485W]
HPS 100W [HPS690W]
EN10025-3:2004 EN10025-4:2004 EN10025-6:2004 JIS G 3106-2008
S355N、S355NL S355M、S355ML
SM490A、SM490B SM490YA、YB
SM520B、SM520C
成贵铁路金沙江大桥，主跨336m，施工中 • 公铁两用桥梁 • 五跨连续拱 • 固端钢箱拱
钢桁结构的斜拉桥与拱桥，均是大跨度高速铁路桥梁合理的桥式方案
2.高速铁路大跨度桥梁技术特点
首先，列车安全、舒适运行要求大跨度桥梁具备足够的竖向、横向刚度
铁路桥具有 较为刚性的 主梁
铁路桥除了总体的体系刚度，还需要良好的铁 路桥面局部刚度，因此主梁采用钢桁梁较多
中国、美国、欧洲及日本桥梁用结构钢
GB 714-2008 Q345qC、D Q370qC、D、E Q420qC、D、E Q460qC、D、E Q500qC、D、E Q550qC、D、E Q620qC、D、E Q690qC、D、E
ASTM A709-11 50、50W、HPS 50W[HPS345W]