中国桥梁焊接发展历程

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1、中国桥梁焊接发展历程君子兰⒈中国钢桥发展概况常见的钢桥型式有:梁桥(I型板梁、桁梁、箱梁),拱桥(系杆拱、下承拱、上承拱、中承拱),以及悬索桥和斜拉桥等。大跨径公路钢桥主要是悬索桥(图1a)和斜拉桥(图1b);铁路钢桥多为梁桥和拱桥。图1c为低塔斜拉公铁两用梁桥。按造桥方法,钢桥可分为:abCd图1焊接钢桥的几种桥型a---西陵长江大桥(公路桥);b---南京长江二桥(公路桥);c---芜湖长江大桥(公铁两用桥);d---贵州北盘江大桥(铁路桥)铆接桥(工厂制造和工地拼接均为铆接)、栓焊桥(工厂制造为焊接,工地拼接为高强度螺栓连接)和全焊桥(工厂制造和

2、工地拼接均为焊接)。栓焊桥和全焊桥统称为焊接桥。我国仅在长江上已有各种型式的桥梁29余座,其中接近半数为钢桥。“万里长江成了中国当代桥梁的展台。”(北京日报,2002.07.17)。关于焊接钢桥,可以公路桥为对象作比较,按大跨径悬索桥的跨径L≥600m,大跨径斜拉桥L≥400m,进行不完全统计,90年代以来中国已建成大跨径悬索桥7座,大跨径斜拉桥10座;同时期国外建成的大跨径悬索桥有10座(其中日本6座),大跨径斜拉桥有15座(其中日本6座)。按跨径大小排序〔1〕〔2〕,在世界上建成的全部悬索桥中排名前十位的焊接钢桥中,中国有2座:江阴长江大桥(L=1

3、385m)排名第四,香港青马大桥(L=1377m)排名第五;日本明石海峡大桥L=1990m,居首位;丹麦的GreatBelt大桥L=1624m,排名第二。而在全部斜拉桥排名前十位的焊接钢桥中,日本的多多罗大桥L=890m,居首位;中国有6座桥,排名第三、四、五、六、七和第九(南京长江二桥L=628m,排第三位;武汉长江三桥L=618m,排第四位)。其中“不少已跻身‘世界级’桥梁,展示出中国当代建桥技术达到了世界先进水平”。(北京日报2002.07.17)。1996年布达佩斯国际焊接钢桥会议中,日本东京大学伊藤教授在题为“东亚焊接桥的技术进展”〔2〕(p

4、.67)中讲了日本的情况,并着重评述了中国钢桥的发展,“中国当前正在蓬勃开展经济工作,条件允许,也需要在广阔的中国大地上大规模建设永久性基础设施。在建设大跨度索承载桥(cable-supportedbridge)方面,中国仅次于日本,也有显着的成就。”“(中国)目前正在非常积极地开发焊接桥梁。”“关于焊接桥,中国工程技术人员正努力开发几百米跨径的全焊结构。”实际上他还并不完全了解中国的发展情况。这时中国已经建成第一座全焊钢桥,即西陵长江大桥(L=900m,单跨悬索钢桥,1996年)。当然,这较之世界上第一座全焊悬索钢桥Severn大桥(英国,1966年

5、,L=987.6m)晚了30年。在〔2〕中,伊藤教授提到:“日本钢结构的生产超过了其它所有国家”,“研究开发了多种用于日本钢桥的焊接技术,但迄今为止,关于工地焊接方面似乎还有些保守。”这说明当时日本还未全力开发全焊钢桥。看来,中国焊接钢桥已经开始疾步赶上并进入了世界的先进行列。为了便于了解,将我国近50年来有代表性的钢桥按建成年代排序,如表1所示。所谓有代表性,不涉及任何方面评价问题,而是为说明各时期桥型、钢材及钢梁制造安装方法等的演变。中国焊接钢桥的发展并不是一蹴而就的,而是设计、冶金、焊接各方面工程技术人员和技术工人密切配合,经历了几个阶段,努力不

6、懈地试验研究,攻克一个个难关,才可以取得令世人瞩目的成果。中国钢桥是从建设铁路桥起步的,相当长的时间里是采用铆接制造技术。采用的钢材是低碳钢。60年代初,开始栓焊钢桥的研制,并于1962年和1964年分别建成雒容(L=44.62m)和浪江(L=61.44m)两座试点钢桥,取得了初步经验。修建成昆铁路时,西南铁路建设总指挥部于1965年组成“栓焊梁战斗组”,集合有铁路系统内外19个单位共68人。其中,清华大学与哈尔滨焊接研究所担负焊接试验工作,中国科学院声学研究所负责超声波探伤开创工作。以成昆铁路建设为契机,中国开始进入了栓焊钢桥时代。成昆铁路全线共建成

7、栓焊钢桥44座122孔,用钢量1.2万吨(16Mnq),高强螺栓100万套。“栓焊结构基本上代替了铆接结构,是我国钢桥技术的一次重大改革,并为我国钢桥的进一步发展提供了大量实践的经验,起到了促进作用。”〔3〕我国在70~80年代,桥梁用钢的质量不理想,同时也存在对焊接技术可靠性的疑虑,而妨碍焊接技术在桥梁钢结构上的应用。1966年列为当时重点工程的枝城长江大桥(701桥),为三跨连续桁梁铁路桥,L=160m,原设计为栓焊梁。专为该桥开发了新桥梁钢15MnVNq,并进行了全部的焊接性和焊接工艺试验;但最终仍将栓焊结构改变为铆接结构。只当15MnVNq钢经

8、过不断优化,并将白河大桥作为试验桥取得成功后,才在1992年应用于九江长江大桥,建成L=216

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