桥梁结构用钢的现状及发展

桥梁钢结构行业是交通运输业发展所需的基础行业，受到国家产业政策的大力支持，国家对交通运输行业的投入也逐年加大，自2010年国家对公路桥梁、铁路桥梁、市政桥梁的总投入达到9253亿元，到2017年已经超过16000亿元，且后期继续加大投入的势头强劲。根据交通运输部、铁道部颁布的《国家高速公路网规划》与《中长期铁路网规划(2008年调整)》，到2020年我国高速公路网总里程将达到8.5万km，铁路营业里程要将达到12万km以上。大规模的交通运输基础设施投资，将有效的带动包括桥梁建设工程和施工机械设备相关制造业的发展，也为钢铁产业的转型升级带来广阔的市场空间[1]。

1 国内外桥梁结构用钢发展

1.1 国内发展

随着桥梁建设过程中所面临的恶劣服役条件对桥梁结构用钢在力学性能、工艺性能和耐候性能等方面的要求逐渐提高，国内桥梁结构用钢沿着“碳锰钢→低合金钢→高强钢→高性能钢”的发展轨迹[2]，大致经历了六代产品的更迭，具体如表1所示。

从发展历程来看，国内在桥梁结构用钢的化学成分、工艺控制、实物性能等方面已经开展了深入研究，朝着具有高强度、优良低温韧性、良好的耐蚀性及抗疲劳性的高性能钢方向发展。自2010年，国内桥梁结构用钢发展更加注重安全与绿色的理念，从桥梁服役安全性、施工维护便捷性及全生命周期经济性方面考虑，高性能桥梁结构用钢受到越来越多的青睐，这也将是桥梁工程建设用钢的发展主流，具有有广阔的市场前景。

表1 我国桥梁结构用钢发展过程中的典型产品

桥梁钢钢种牌号典型工程应用第一代碳素钢A3q、16q武汉长江大桥第二代低合金钢16Mnq、Q345q南京长江大桥第三代低合金钢15MnVNq九江长江大桥第四代低合金钢14MnNbq、Q379q芜湖长江大桥第五代高强度钢Q420q大胜关长江大桥第六代高性能钢WNQ570qE沪汉蓉铁路桥梁

1.2 国外发展

在桥梁结构用钢领域，处于领先地位的国家是美国、日本，这两个国家的桥梁钢结构及桥梁结构用钢的技术水平，是世界范围内的典型代表。

目前，桥梁钢结构多采用钢板焊接而成，包括应用于桁架、节点的各类焊接H型钢。随着钢板价格涨势增大，考虑材料切损、焊接成本及流程增长因素，如继续全部采用钢板焊接加工，桥梁钢结构总体造价将大幅上涨。相比而言，整体成型的热轧H型钢在抵抗疲劳、缩短周期及降低成本方面更具有优势，越来越受到桥梁钢结构制造企业的青睐，在设计时逐步开始考虑采用热轧H型钢[13]。当前，国内桥梁结构用热轧H型钢的规格配套及钢种匹配还不完善，尤其是大高度及宽翼缘的规格需求缺口很大，限制了热轧H型钢在桥梁钢结构的广泛应用。

日本从1960年开始，相继开发出345、500、600、700和800MPa级钢用于桥梁结构，形成系列产品。为提高抵御盐腐蚀的能力，新日铁开发了含3%Ni但不含Cr的抗盐腐蚀耐候桥梁结构用钢，NKK开发了含1.5%Ni和0.3%Mo的海岸用耐候桥梁结构用钢[6]。日本铁钢联盟和东京技术协会共同开发出了BHS500W和BHS700W耐腐蚀高性能桥梁结构用钢，它具有优秀的强韧性配比及优良的焊接性能，应用于明石海峡大桥、名神高速公路大桥实际工程中。目前，在日本桥梁结构用钢领域，高性能钢已经占比达35%。

美国在桥梁结构用钢方面的研究经历了“低碳钢→低合金钢→高强度钢→高性能钢”的发展阶段[3]。自1990年，美国大力推广的桥梁结构用高性能钢(High Performence Steel，简称“HPS”)，均已开发成功并实际应用于超过200座桥梁[4]。HPS不仅具有高强度、高韧性及优良的焊接性能，而且具有一定的耐候性能。在美标中，屈服强度345 MPa级钢分为低合金钢和耐候钢两个系列，屈服强度458 MPa级和690 MPa级钢均为HPS[5]。

2 国内外桥梁结构用钢标准

2.1 国外标准

屈服强度从345 MPa到690 MPa，规定了热轧、正火轧制、热机械轧制、调质及耐候钢，对残余元素B、 H、P、S、N有严格的规定，在抗疲劳、耐低温、可焊性方面适应国内桥梁设计及结构制造的绝大部分需求[11]。

表2 国外桥梁结构用钢标准

国家及标准钢级牌号美国ASTMA70936[250]50[345]、50S[345S]、50W[345W]、HPS50W[HPS345W]HPS70W[HPS485W]100[690〛、100W[690W]、HPS100W[HPS690W]欧洲ENl0025-4S275M/MLS355M/MLS420M/MLS460M/ML日本JISG3106SM400A/B/CSM490A/B/CSM490YA/B/CSM520B/CSM570JISG3114SMA400A/B/CWSMA400A/B/CPSMA490A/B/CWSMA490A/B/CPSMA570W、SMA570P

2.2 国内标准

国内最新的桥梁结构用钢执行标准是GB/T714-2015 《桥梁用结构钢》，参照ASTM A709/A709M及EN 10025等标准。在保证质量要求及生产便捷性的前提下，推广应用新工艺、新技术、新方法，有关耐蚀性能方面的规定参照ASTM A709/A709M。

标准适用于厚度不大于150 mm的桥梁用结构钢板、厚度不大于25.4 mm的桥梁用结构钢带及厚度不大于40 mm的桥梁用结构型钢。

国外的桥梁钢标准规范，主要以美国、欧洲和日本的相关标准规定较为完善，应用也较为广泛。美国的桥梁结构用钢标准为ASTM A709/A709M《桥梁用结构钢》[7]，欧洲适用于桥梁结构用钢的标准EN l0025-4《热机械轧制可焊接细晶粒结构钢》[8]，日本适用于桥梁结构用钢的标准有JIS G3106《焊接结构用轧制钢材》[9]与JIS G3114《焊接结构用耐大气腐蚀热轧钢材》[10]，各标准的钢级牌号如表2所示：

表3 国标对桥梁结构用钢的硫、磷、硼、氢成分要求

质量等级化学成分(质量分数)/%PSBa，bH+不大于C0．0300．025D0．0250．020E0．0200．010F0．0150．0060．00050．0002

3 国内桥梁钢结构制造

3.1 企业现状

国内桥梁钢结构制造企业主要是中铁系统、中船系统及中交系统的下属企业，部分民营企业依靠灵活的运营机制和经营策略，占有一定市场份额，但是承建一些中小型桥梁。

中铁山桥集团有限公司、中铁宝桥股份有限公司、武船重型工程有限公司是国内第一批专业化桥梁钢结构制造企业，技术实力强，设备设施齐全，生产规模大，市场占有率高，但存在经营机制不够完善，市场反应速度慢等弱点。上海振华重工股份有限公司着眼于全球高端钢结构市场，凭借技术、质量及产能优势后来居上，涉及到起重机械、海洋工程以及包括桥梁在内的大型钢结构工程，资产及规模已经远远领先其他厂商[12]。

表4 国内主要桥梁结构制造企业情况

企业名称生产能力(万吨/年)研发能力总资产(亿元)员工数量(人)上海振华重工股份有限公司60高452．35000中铁山桥集团有限公司15高26．35000中铁宝桥集团有限公司12高21．24600武船重型工程有限公司10中16．5800中铁九桥工程有限公司8中10．5900中铁武桥重工股份有限公司7中9．62000江苏中泰钢结构股份有限公司6中5800

罗云不紧不慢地说：“急什么呀，现在知道急了，早干嘛去了？平时怎么不听我的？要是你在公司好好干，争点气，不惹姑妈生气，会弄成这样吗？”

3.2 桥梁结构用钢发展趋势

国内桥梁钢结构采用高性能用钢的总量很少，最主要是过多考虑初期建设成本，而从发展趋势来看，国家在服役安全及绿色环保方面的关注度逐年提高，其需求增长动力强劲。但是，在保证高性能用钢的性能及质量前提下，如何有效降低成本，是目前重要的攻关方向，只有性能与成本达成平衡，高性能用钢的在国内桥梁钢结构方面的市场推广才能实现突破。

在课前准备阶段，利用虚拟共享实训平台发布变速箱拆装实训的相关演示动画和讲解视频，使学生提前对拆装对象有更加直观的了解，同时通过演示动画和讲解视频熟悉拆装的操作规范和注意事项，做到有目的、有效果的课前准备。

由此可见，实施风险管理方案，能够有效防范护理过程中存在的风险因素，既提高了手术成功率，还有助于建立起良好的护患关系，具有良好的临床意义，值得进一步应用与推广。

焚烧炉燃烧调整相关设备全部受控于ACC系统，包括推料器速度控制、炉排速度控制、一次风配风控制、二次风配风控制等［3］。

桥梁钢结构的制造工艺流程长、生产过程复杂、机械化程度较高，主要制造成本包括人工费、材料费、机械使用费、涂装费、运输费和管理费等。其中，材料成本占总成本的60%以上，是成本控制的重要调整环节。人工费占总成本的15%左右，人工成本连年上涨逐渐成为影响钢桥梁制造成本的重要因素之一。

5 结论

(1)国内外桥梁结构用钢发展经历了从普通碳素钢到高性能钢的不同发展阶段，目前已能覆盖耐低温、耐腐蚀等需求。

古代:① 过去距离现代较远的时代,在我国历史分期上多指19世纪中叶以前;② 特指奴隶社会时代(有时也包括原始公社时代)。

(2)高性能桥梁钢在国外已经得到广泛应用，但在国内由于过多考虑初期建设成本，采用高性能用钢的总量很少。

周一刚一上班，我便接到客户李先生的电话：“你们的硒鼓太贵了，不划算，买几次你们的硒鼓，我又可以重新买台激光打印机了，请问，你们公司是否可以考虑采取优惠或让利政策？”

(3)国内钢结构用钢朝着采用热轧H型钢替代部分钢结构的方向发展，但面临热轧H型钢的规格配套及钢种匹配还不完善等问题，在相关标准及设计规范方面有待进一开展研究。

参 考 文 献

[1] 郭爱民,邹德辉.我国桥梁用钢现状及耐候桥梁钢发展[J]. 中国钢铁业, 2008,9

[2] 黄维, 张志勤, 高真凤等.国外高性能桥梁用钢的研发[J]. 世界桥梁, 2011(02):18-21

[3] Miki C．Homma K，Tominaga T．High strength and high performance steels and their use in bridge structures[J].Journal of Constructional Steel Research，2002，58(1)：3-20

[4] 胡晓萍,温东辉, 李自刚. 高性能桥梁用钢的发展[J]. 热加工工艺, 2008, 37(22):91-94

[5] Kayser C R，Swanson J A．Linzell D G．Characterization of material properties of HPS-485W(70W)TMCP for bridge girder applications[J].Journal of Bridge Engineering,2006.11(1)：99-108

[6] Re i dar Bjorhovde．Development and Use of High Performance Steel[J]．Journal of Constructional Steel Research，2004，(60):393-400

[7] ASTM A709/A709M Standard Specification for Structural Steel for Bridges

[8] ENl0025-4 热机械轧制可焊接细晶粒结构钢

[9] JlS G 3106 焊接结构用轧制钢材

[10] JlS G 3114 焊接结构用耐大气腐蚀热轧钢材

[11] GB/T 714-2015桥梁用结构钢

[12] 王用中.我国桥梁钢结构的应用现状与展望[J].施工技术, 2010, 39(8)：13-16

[13] 程鼎,夏勐,吴保桥,彦井成,黄琦,彭林,等.国内外桥梁结构用钢的现状[J].安徽冶金科技职业学院学报, 2016，26(3)：1-4