中国钢桥的发展及制造现状1.栓焊钢桥的发展历程2.近年来建设的大跨度钢桥3.钢材及钢桥产量4.钢桥制造技术现状5.钢桥制造的今后课题xx1.栓焊钢桥的发展历程近10年中，中国建设了许多大规模钢桥，包括正在施工的主跨1088m的苏通长江大桥，全长36km的杭州湾大桥，和已建成的全长31km的东海大桥等，取得了长足的进步。

现在的成绩是经过了40多年持续不断的研究和实践，在材料、结构设计、制造工艺和施工等技术方面有了较深厚的积累。

表1为中国栓焊钢桥和全焊钢桥的简要发展历程，表中列举了钢材、高强度螺栓（HTB）和焊接等在钢桥上的应用情况。

由于1950～1990年钢材短缺，国家采用了限制钢材使用等措施，即基本上限于大跨度铁路桥梁才建设钢桥，所以，焊接和栓接技术的研发首先始于铁路钢桥，1980年以后，随着经济和钢材产量的持续增长，高速公路和城市交通工程快速发展，对大跨度桥梁建设的需求，促进了公路钢桥的建设和发展。

1985年以后开始建设大跨度钢拱桥，1995年以后开始建设扁平钢箱梁的大跨度斜拉桥和悬索桥。

2. 近年来建设的大跨度钢桥表2～表5分别列出了近10余年中建设的大跨度公路钢拱桥、钢斜拉桥、钢悬索桥，以及铁路钢桥代表性桥梁。

3. 钢材及钢桥产量（1）中国钢材产量的增长1985年以前，中国年钢材产量不足5×107t，1996年为0.9×108t，2004年达到2.97×108t，2005年为3.97×108t，20年中增加了约8倍。

中厚板（t≥5mm）钢材，1996年为1.2×107t，2005年为5.3×107t，图1为中国钢材和中厚板钢材的年产量增长图。

图1 中国钢材和中厚板钢材的年产量增长(2) 钢桥用钢的品种、性能表6为中国桥梁钢的品种及其化学成份和力学性能（GB/T714—2000）表7为适用于各种钢材的埋弧焊丝的品种。

表8为高强度螺栓品种及钢材（GB/T1228~1231—1991）此外，还开发了满足钢桥多项设计要求的各种性能的钢材和品种，如：●钢材的屈服强度等级：235 MPa级，345 MPa级，355 MPa级，370 MPa级，420 MPa级，460 MPa级等。

●Z向钢等级：Z15（S≤0.10%）, Z25（S≤0.08%）, Z35（S≤0.06%）。

●裸用耐候钢等级：Q295GNHL，Q345GNHL，Q390GNHL。

α≥100J●低温高冲击韧性钢材：C,-40kv o●宽翼缘热轧H型钢，规格达到H900（高度）×400（翼缘宽）●无缝钢管直径达Φ426mm●焊接钢管直线焊缝钢管，厂制批量生产最大直径达Φ1500mm。

螺旋焊缝钢管，厂制批量生产最大直径达Φ2400mm。

●PC高强钢丝极限强度等级：1670MPa、1770MPa、1860MPa。

表8 高强度螺栓品种及钢材（GB/T1228~1231—1991）性能等级直径及钢材M12 M16 M20 M22 M24 M27 M308.8S 35号钢45号钢40B钢10.9S 20MnTiB钢35VB钢(3) 钢桥用钢量的增长目前中国钢桥主要应用范围如下：公路桥梁：中小跨度仍以PC梁为主，L>180m的拱桥，L>400m斜拉桥和更大跨度悬索桥的主梁，绝大部分都采用钢结构。

近年来，城市立交桥和轨道交通的L>40m桥梁，采用组合结构。

铁路桥梁：L≤40m的桥梁基本采用PC梁桥，L>40m的桥梁基本上都选用钢梁或组合梁。

中国钢桥年产量未做详细统计，图2为近年来钢桥年产量的估计值，并正呈现上升趋势。

图2 中国钢桥年产量（估计值）4．钢桥制造技术现状（1）钢桥制造厂和大型钢箱梁等组装基地与已建钢桥分布图3为中国主要钢桥制造厂、组装基地及已建钢桥的分布。

由图3可见，大跨度桥梁主要分布在中国东南沿海各省市，特别是长江和珠江中下游，以及沿海港湾。

这里有较宽深的河流，经济实力较雄厚。

原有的钢桥制造厂位于北部和西部，远离大跨度桥梁较密集的东南沿海地区。

为便于大型钢箱梁从水路运至桥位吊装，在水路交通较便利的长江下游和沿海建设了6个十分正规的钢箱梁组装基地，这对保证钢箱梁，钢塔和大尺寸钢构件的焊接质量和几何尺寸精度有重要作用。

内陆或山谷地区建设大跨度桥梁，多半选用便于陆路运输的钢桁梁或钢拱桥。

图3 钢桥制造厂，组装基地及已建钢桥的分布（2）钢桥制造方法分类及焊接方法的应用情况表9为钢桥类别，制造方式，常用的焊接方法及其所占比例，焊缝与钢材重量的比。

表9 钢桥制造方法结构 类别 制造方式焊接方法及比例 焊缝钢材重量比（％） 杆系结构： 钢桁梁 钢板梁 钢桁拱 ①工厂制成焊接构件②桥位用HTB 连接成整体SAW （～80％） SMAW （～10％） CO 2（～10％） 1.2~1.3板系结构： 扁平钢箱梁①工厂制成带有纵横肋的板单元件 ②基地组装、焊接箱梁节段 ③桥位焊接成整体。

CO 2（～80％） SAW （～18％） SMAW （～2％）1.4~1.5管系结构： 钢管拱 直线焊接制管①工厂制成钢管 螺旋线焊接制管②桥位相贯线焊接成整体SAW （～70％） SMAW （～20％） CO 2（～10％）0.9~1.12②（）内为按焊道长度计。

③焊缝钢材重量比为按设计焊缝尺寸计。

由表9可见，结构类别不同，制造方式、焊接方法所占比例、焊缝与钢材重量的比等有很大不同。

而且，结构几何精度控制方法也不相同。

▲－主要钢桥制造厂 ○－钢箱梁组装基地 ●－已建钢桥①杆系结构多数为栓焊结构，结构几何精度（包括预拱度）的控制要点：●单根构件的组装精度及焊接变形；●构件及拼接板的制孔精度和孔距精度。

②板系构件基本是全焊结构，几何精度控制要点是：●带肋板单元件的制造精度和焊接变形控制；●钢箱节段的组装精度及焊接变形的控制。

③管系构件基本是全焊结构，几何精度控制要点是：●焊制钢管的直径精度、圆度和长度；●管端6D相贯线坡口加工精度及制造精度、焊接变形的控制。

（3）制造技术的进步随着钢桥建设的快速增长，钢桥制造技术有了长足进步。

①制造及加工设备●钢板滚平、涂装（车间底漆）预处理设备；●各种自动焊接设备；●NC切割和水下等离子切割设备；●NC钻孔设备；●U型肋压制设备和滚轧设备；●直线焊缝制管机和螺旋线制管机可制造直径1.5m和2.5m焊接钢管。

6D相贯线切割机可一次切割曲面坡口；●大型NC机械切削设备；●高精度激光自动跟踪测量设备；●计算机反力控制设备。

②组装焊接胎架为了确保组装精度、约束焊接变形，并提高效率，研制了各种胎架，如：●U型肋组装胎架；●纵向肋反变形胎架；●钢箱梁组装及焊接约束胎架（长50～150m）；●钢塔组装及焊接约束胎架。

③焊接变形控制技术影响焊接变形的因素非常多，如焊接接头形式、焊接方法及输入线能量（J/cm）、板厚、焊缝断面积、焊接顺序、约束条件等。

另外，由于焊接变形具有随机性及离散性大的特点，焊接变形的精确控制十分困难。

经过不断的研究和实践，实测了各种焊接接头、施焊条件和约束条件的焊接变形量，经统计分析，建立了多种情况下的焊接变形经验估算公式。

摸索了相应的焊接变形控制措施，如：●考虑焊接收缩量的下料尺寸补偿；●反变形焊接控制横向角变形，基本消除焊后热矫形；●结构内约束（马板约束）和外约束（胎架约束）下的焊接变形控制，以利于结构总体精度控制；●正确的对称施焊顺序，防止扭曲变形和非对称焊接变形；●对于局部熔透角焊缝，采用多道小线能量焊接，以及小线能量与大线能量相结合的焊接，以利减小角变形；●对于全焊箱梁结构，考虑钢材供货尺寸、结构特点以及组装和施焊的便利性，应合理地划分板单元件、块体。

当组装焊接箱体时，焊缝仅剩约20％以下，且对称分布，有利于控制焊接变形对箱梁几何精度的影响；●多节段构件或多节段箱梁制造中，应保持各节段的组装精度、约束条件、焊接工艺、施焊顺序相同，以便确保所有节段几何精度一致，以及相邻节段断面的吻合。

④制造工艺制造工艺的先进程度直接影响钢结构产品质量及质量稳定性、制造周期、生产能力和成本。

钢桥制造一般流程如下：划线切割（包括开坡口）－板件制孔－组装－焊接－矫形－杆件制孔－预拼装－涂装。

近年来，中国钢桥的制造工艺在不断改进，主要有：●全面推进NC精密焰切和等离子切割技术（包括加工坡口），取代过去的普通焰切＋铇边工艺，节省制造工时约10～15％。

●各种构件基本实施胎型化组装，确保了构件的几何精度。

●积极推广NC制孔，取代过去的“机器样板”制孔工艺，提高了栓孔加工精度、孔距精度以及生产效率。

●自动化和半自动化焊接达90％以上，不仅避免了人工技能差别对焊接质量的影响，还极大地提高了生产效率。

●研究了一系列焊接变形控制技术，使焊后矫形工时比过去减少80％以上。

●杆系结构（栓焊结构）制造中，推广自动组装、焊接生产线，整体焊接节点和NC制孔技术。

●大型钢箱梁（全焊结构）制造中，推广带肋板单元件化和连续匹配组装技术；采用陶瓷衬垫单面焊双面成型技术及转体胎架，使仰焊变位俯焊；现场吊装时全断面焊接技术。

●管系结构（全焊结构），采用直线焊缝制管和螺旋线焊缝制管；组装中采用了6D切割机加工管－管相贯线坡口，采用相贯线全位置焊接技术。

●斜拉桥钢塔（节段间采用端面金属接触＋HTB连接）制造中，采用了先进的NC切割机床、计算机反力控制装置、API自动跟踪激光测量仪等，精确确定钢塔柱轴线和端面加工，并依据用API测量的塔柱端面特征点的3D坐标值，实现了计算机3D预拼装。

5.钢桥制造的今后课题与汽车，飞机等制造业相比，作为重型钢结构的钢桥制造业，仍未脱离传统的钢结构制造模式，属于劳动密集型且附加值低的行业，为实现中国钢桥设计、制造和施工等技术的升级，解决钢桥生产能力和需求的矛盾，有许多课题急待研究。

（1）深入全面地理解桥梁设计理念，仍是今后的重要课题。

桥梁应满足其功能所必备的机能，并具有足够的安全性、耐久性，同时便于制造、施工和维修，有良好的景观性和合理的经济性。

（2）结构构造设计的合理性和制造、施工的合理化●面对不断出现的新的桥梁结构，在构造设计、制造和施工上将有许多新课题需要研究。

●从满足钢桥性能角度出发，需在继承长期积累的知识和经验教训的基础上，谋求结构构造、连接设计和制造的合理性。

●为降低钢桥建设成本，谋求结构设计和制造的合理性。

（3）引入先进的设备，推进制造的NC化作业和自动化作业水平，如：NC划线切割，NC 加工坡口，NC制孔，全自动焊接，机器人焊接，管接头相贯线全位置自动焊接等。

（4）建立并健全钢桥制造的计算机信息处理系统。

从设计图转换成制造图、划线切割、制孔、组装、焊接到3D 预拼以及各阶段检验等，从人工处理过渡到计算机信息化处理。