大跨度钢桥中的疲劳与稳定问题(强士中)

第二届亚洲桥梁峰会
大跨度钢桥的疲劳与稳定问题
强士中 教授 任伟平 博士

内容提纲
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钢桥疲劳事故 钢桥稳定事故 大跨度钢桥疲劳研究热点及工程实例 大跨度钢桥稳定研究及工程实例 结论
大跨度钢桥疲劳与稳定问题

?大跨度钢桥迅速发展
统计表明，我国已建成各类桥梁 32 万多座，其中特大型桥梁有七百多 座，这些桥梁中大部分为钢桥。下表给出了国内代表性的大跨度钢桥。
桥 名
重庆朝天门长江大桥 南京长江三桥 苏通长江大桥 舟山西堠门大桥 武汉天兴洲长江大桥
跨度（m） 建成年代 552 648 1088 1650 504 2008 2005 2007 2009 2009
特点 世界最大跨径 钢桁拱桥 我国首座大跨 钢塔斜拉桥 世界最大跨径 斜拉桥 我国最大跨径 悬索桥 世界最大跨径公 铁两用斜拉桥

?钢桥疲劳问题突出
桥梁钢结构的疲劳问题正变的日趋严重：运营车辆总重加大（特别是超 载）；交通量增加；新的结构细节出现（疲劳性能未知）;桥梁寿命的增加。 上世纪60年代以来，许多钢桥都出现了各种形式的疲劳裂纹，因疲劳断 裂而酿成的灾难性事故也时有发生。根据美国土木工程学会疲劳与断裂分委 会的调查结果，80～90％的钢结构破坏均和疲劳有关，疲劳已成为桥梁钢结 构失效的主要形式之一。下面列举几个钢桥疲劳破坏的典型案例： （1）1967年12月15日美国的Point Pleasant桥因眼杆钉孔处两条腐蚀疲劳裂 纹的脆断突然整桥倒塌，造成46人丧生，37辆车坠落河中。从此才引起了 研究人员对钢桥疲劳问题的重视。
Point Point Pleasant Pleasant桥倒塌前后 桥倒塌前后

（2）1994年10月21日早，韩国汉城的圣水大桥中央悬挂跨因疲劳破坏突然 断裂，其中 15m 掉入江中，造成六辆汽车掉入汉江，导致32人死亡，17人重 伤的重大事故，； （3）2001年11月7日清晨，我国宜宾金沙江桥的4对短吊杆由于腐蚀疲劳突 然断裂，局部桥面坠落江中；
韩国圣水河大桥倒塌前后 韩国圣水河大桥倒塌前后

（4）2007年8月1日，美国35号州际公路上的密西西比河大桥因腐蚀疲劳 而瞬时倒塌（上承式钢桁拱结合梁桥）。 从这些重大事故来看，目前世界各国的钢桥建设和管理者都面临着如何 更好解决钢桥疲劳问题的巨大挑战。 2006年由里海大学的Fisher教授发 起， 在美国费城召开了第一届钢结构疲劳国际会议。今年将举办第二次国际 会议，目的就是通过国际合作来更好的解决钢桥所面临的日趋严重的疲劳问 题。

?钢桥稳定问题突出 稳定是桥梁钢结构的另一个重要研究课题。 下面是两起因压杆失稳而导致桥梁塌坍的严重事故。 （1）俄罗斯的克夫达(Kebfa)敞开式桥，于1875年因上 弦压杆侧向失稳而引起全桥破坏。
俄罗斯克夫达敞开式桥失稳破坏 俄罗斯克夫达敞开式桥失稳破坏

?钢桥稳定问题突出
（2）加拿大魁北克(Quebec)钢桁架桥。该桥1907年8月29日清晨在 施工过程中因下弦失稳，导致悬臂跨坠入河中，当时桥上工作的86人中只 有11人幸免于难。 原因：悬臂伸出的由四部分分肢组成的格构式组合截面的南侧一下弦压 杆因所设置的角钢缀条过于柔细，在主跨悬臂已悬拼至接近完成时，挠度 的发展已经无法控制，分肢屈曲在先，随之弦杆整体失稳 。
加拿大魁北克 加拿大魁北克(Quebec) (Quebec)钢桁架桥 钢桁架桥

?四座大型钢箱梁严重事故
1969年11月～1971年11月间，在欧洲不同地方相继发生了四起重大 钢箱梁失稳事故。
1、奥地利维也纳多瑙河4号桥
奥地利维也纳多瑙河4号桥(The Fourth Danube Bridge ）， 1969 年11月6日箱梁下翼缘由于施工时的恒载效应和温度效应叠加，所受压应力 过大，局部失稳，使梁损坏。

2、英国米尔福德港桥
英国米尔福德港桥（Milford Haven Bridge）为连续箱梁桥， 1970 年6月2日边跨（跨度为75.8m）在采用全伸臂安装过程中，当伸臂长度为 59.6m、用小车将前方梁段运往臂的前端时，伸臂根部位置处的支承横隔 板突然发生失稳，伸臂立即转动、下落，臂端撞击地面，臂的根则抵住桥 墩顶端，使墩身因受弯而开裂。

该桥的箱梁截面呈梯形，在恒载作用之下，斜腹板对横隔板也有水平 压力，由于当时没有认识到此问题，导致横隔板在压力下失稳，这就引发 了这一事故。

3、澳大利亚墨尔本西门桥（The West Gate Bridge）
1970年10月15日，澳大利亚墨尔本西门桥在架设拼拢整孔左右两半 （截面）钢箱梁时，跨中上翼板突然失稳（图片），112 m的整跨倒塌， 导致35人死亡，18人受伤。 事故直接原因：不应在跨中有正弯矩的情况下拆除该处的接头高强栓； 间接原因：施工方案实施困难。在1970年，钢箱梁是一种新型结构；关于 钢板件的承载力理论尚未形成。

4、德国科布伦茨桥（The Rhine Bridge）
1971年11月10日，德国科布伦茨桥的伸臂伸出（桥墩之外）长度达 104.5m，在吊机起吊下一个安装梁段时，梁的伸臂突然在其离墩55m处(因 是连续梁的反弯点，截面最弱）发生折角，使臂端落水。桥上的吊机随之下 落，当时是下午2时15分，事故历时仅几秒钟。

?四座大型钢箱梁严重事故
工程事故带来的损失是令人痛心的，也是难以弥补的，但是对工程事 故的产生原因进行深入分析，又能使人们受益匪浅，从而促使科技进步。 这些事故发生之后，英国曾对板件承载力理论进行了深入研究。对有 初始缺陷的板件，能将其破坏历程及最大承载力，用数值方法计算出来。 上述桥梁事故都发生在施工阶段，在血的教训中，人们得到了很多启发， 这对以后的设计是有益的。
?设计规范在稳定问题上的不足
钢桥规范只适用于给定的钢材种类和结构构造，不能指导新型截面构造 设计，也无法考虑初始缺陷的影响。桥梁规范在稳定性计算方面的不足， 需要完善。

焊接钢桥疲劳问题分析
典型开裂细节 典型开裂细节
工字梁盖板端部
疲劳机理 疲劳机理
较大初始缺陷 面外变形
平纵联节点板连接 横梁与主梁弦杆连接 竖向加劲肋焊接端部 斜拉桥索梁锚固区 正交异性钢桥面板 管结构焊接节点 大跨度钢桥疲劳与稳定问题
止裂方法 止裂方法
疲劳设计与制造工艺 及时检查与修复措施

大跨度钢桥疲劳与稳定问题

大跨度钢桥疲劳与稳定问题

大跨度钢桥疲劳与稳定问题

大跨度钢桥疲劳与稳定问题

正交异性钢桥面板U肋嵌补段焊缝疲劳裂纹加固

正交异性钢桥面板U肋嵌补段焊缝疲劳裂纹加固 摘要; 本文调查研究了某大跨度桥梁正交异性钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝位置疲劳裂纹，采用安全寿命法分析了疲劳裂纹产生的原因，提出了U肋嵌补段疲劳裂纹加固方案。 关键词: 正交异性钢桥面板，U肋嵌补段，疲劳裂纹，加固 Abstract: In this paper the research of a long-span Bridges orthotropic steel bridge panel U rib fill section embedded butt weld position fatigue crack, the safety life was analyzed the reasons of the fatigue crack, and put forward the U rib for fatigue crack embedded for strengthening project. Keywords: orthotropic steel bridge panel, U ribs for embedded section, the fatigue crack, reinforcement 1 引言 正交异性钢桥面板是由纵、横互相垂直的加劲肋连同桥面盖板所组成的共同承受车轮荷载的结构，以其自重轻、承载能力强和整体性好等优点在国内外大跨度桥梁中得到广泛应用，如日本的明石海峡大桥、法国的诺曼底大桥和中国的苏通长江大桥等都采用了正交异性钢桥面板的形式。 U肋嵌补段是大跨度钢桥节段施工过程中两个相邻节段预留的在现场拼装的U肋，对于桥面顶板的U肋嵌补段，在现场拼装焊接时要采用仰焊工艺，焊接质量不易保证，在重载交通下容易产生疲劳裂纹，是正交异性钢桥面板典型的疲劳细节之一。 本文通过对某大跨度桥梁的正交异性钢桥面板U肋嵌补段的疲劳裂纹进行分析研究，提出了此类疲劳裂纹的加固方案。 2 U肋嵌补段焊缝疲劳裂纹 2011年6月，在某大跨度桥梁正交异性钢桥面板U肋嵌补段对接焊缝位置发现疲劳裂纹，如图1所示。U肋嵌补段疲劳裂纹1（a）和裂纹2（b）已经完全贯穿整个U肋，U肋在此位置已经丧失承载能力；疲劳裂纹3由于及时钻了止裂孔，裂纹在U肋底板止裂孔位置停止扩散，没有扩散到整个U肋；从图1（d）中可以发现，有些裂纹已经从U肋发展到桥面顶板，并沿着U肋与桥面顶板的焊缝发展，逐渐贯穿桥面顶板，对桥梁的安全性造成极大的影响。从图片中可以看出，U肋嵌补段对接焊缝位置的疲劳裂纹都是在焊缝的热影响区内产生

midas fea_钢桥疲劳分析

midas FEA Training Series 钢桥的疲劳分析 一. 概要 1. 分析概要 钢桥的疲劳裂纹一般是由焊接缺陷、结构的几何形状引起的应力集中、结构的应力变动幅度以及重复加载等原因引起的。重复加载会引起疲劳裂纹发展，严重时会引起结构破坏，因此对抗疲劳较弱的部位应进行分析确定其抗疲劳能力。 本例题中钢桥采用焊接和螺栓连接，分析采用S-N 曲线方法即应力－寿命方法确定结构的疲劳寿命和损伤度。 2. 分析步骤 疲劳分析的步骤如下： 1) 首先做结构静力分析确定最大和最小应力的绝对值或者计算von Mises 应力，从而获得应力幅。 2) 当作用应力为变幅时，使用可将各应力幅组成起来的雨流计数法(Rain flow counting)和S-N 曲线计算。 3) 考虑平均应力的影响确定疲劳寿命和损伤度。 ? 建模 → 线性静力分析 → 应力疲劳分析 → 确认分析结果 3. 疲劳分析的注意事项 分析类型应为线性分析，且只对使用各向同性弹性材料模型的结构做疲劳分析。线性分析后，使用得到的应力再做疲劳分析。 二. 疲劳分析的理论背景 1. 疲劳分析 疲劳是指在小于构件的屈服强度的荷载反复作用下构件发生破坏的现象。疲劳分析的方法有应力-寿命法、应变-寿命法。应力寿命法具有计算简单和 分析速度快的特点。midas FEA 中利用S-N 曲线使用应力寿命法进行疲劳分析。 2. S-N 曲线 S-N 曲线是等幅反复荷载作用下的应力幅(stress amplitude, S)与构件到达破坏时的循环次数(cycle to failure, N)的关系曲线。 在静力分析结果中取最大绝对应力(maximum absolute stress)和最小绝对应力(minimum absolute stress)或范梅塞斯应力(von Mises stress)计算应力幅(stress amplitude)，然后使用S-N 曲线就可以知道发生疲劳破坏时的疲劳寿命和循环次数。 当没有输入材料的S-N 曲线时，一般使用如上图所示的S-N 曲线。上面的S-N 曲线是连接90%最大应力幅(S u )重复1000次的点与疲劳极限应力幅 (S e =0.5S u )重复1,000,000次的点的曲线。 midas FEA 中使用Miner 准则的S-N 曲线，即认为小于疲劳极限应力幅的反复应力对疲劳寿命没有影响。 3. 考虑平均应力的影响 即便作用在结构上的应力幅(σa )相同，但是平均应力(σm )不相同时，结构的疲劳寿命也会不一样。平均应力越大，最大应力和疲劳极限应力就越小。为了考虑平均应力的这种影响，Goodman 和Gerber 分别建议采用下面公式。 4. 雨流计数法(Rain flow Counting) S-N 曲线是等幅(constant amplitude)应力作用下发生疲劳破坏时的反复作用次数的曲线。实际发生的应力一般具有变幅(variable amplitude)特性。 为了计算变幅应力作用下的疲劳损伤，需要将变幅应力转换为多个等幅应力的组合。midas FEA 为了统计循环次数使用了雨流计数法。 建 模 线性静力分析 疲劳分析 确认分析结果 2 1a m e u S S σσ??+= ??? 1 a m e u S S σσ+ =Goodman (England, 1899) Gerber (Germany, 1874) u S e S Compressive mean stress σm σa Goodman Gerber

中国钢桥发展

中国钢桥发展 历史的回眸 ? ?中国建设钢桥的历史可以追朔到百年以前，在我国7万多公里的铁路线上，有8000多座钢桥在服役，其中超过百年的老龄钢桥有160多孔。而早期的老龄钢桥大多是外国人设计并建造。旧中国的铁路钢桥建设，由于受到当时的政治、经济和科学技术的限制，材料、设计水平、制造水平、施工技术等条件都很落后，钢桥的发展极为缓慢。 ? ?1934年~1937年，39岁的茅以升先生带领中国工程师设计并监造了钱塘江大桥（主跨 65.84m，全长1453m），开创了我国自行建造钢桥的历史 ? ?中国最早的钢桥制造厂有超过百年的历史（1894），但是，直到50年代初期，桥梁工厂只有制造铆接桥的技术。1956年，苏联专家与中国技术人员合作，在沈阳桥梁厂试焊成功第一孔24米焊接板梁，此后，第一批320孔24m焊接板梁桥，架设在石太线和湛江附近支线上，这是我国第一次制造焊接桥。 ? ?1957年，借助前苏联专家的技术和材料，中国建造完成了武汉长江公铁两用大桥。桥梁全长1155.5m，主跨128m，该桥的建设培养了中国第一批钢桥设计、施工、制作、研究的科学技术人员，为中国钢桥事业的发展奠定了基础。 ? ?1968年，中国人靠自己的技术、材料，自行设计建造了正桥长1576m，铁路桥全长6772m，公路桥全长4588m的南京长江大桥,主跨160m，首次使用国产的16Mnq钢。? ?六十年代中期，在中国西南成昆铁路建设中，由科研、设计、施工、制造单位组成了栓焊梁战斗组，系统地研究了栓焊钢桥建造技术，编制了我国最早的《栓焊钢梁设计暂行办法》，并以此为指导，在成昆线上建成了不同形式的栓焊钢桥44座，结束了中国铆接钢桥的历史，开创了中国栓焊钢桥技术发展的新纪元。、 以特大型桥梁建设为标志的五个里程碑 1、武汉长江大桥（第一个里程碑） 特点： （1）长江上第一座公、铁两用桥 （2）跨度：128m （3）材料：3号桥梁钢（Q240） （4）铆接

正交异性钢桥面板疲劳细节优化论文

正交异性钢桥面板疲劳细节优化 摘要：作为早期公路钢桁梁桥破损桥面板更新的主要选择，正交异性钢桥面板已得到应用。为了适应近年来日益增长和加重的车辆轮载，需要对钢桥面板进行疲劳细节的优化。本文采用montecarlo方法模拟50年的疲劳荷载作用，借助三维有限元模型获得两种闭口肋的疲劳细节影响面，运用经典的雨流计数法研究其疲劳损伤度。结果表明相同尺寸下，u形截面常见疲劳细节的受力优于v形截面，疲劳寿命大于v形截面。 关键词：栓焊桁梁桥；钢桥面板；疲劳细节优化；闭口肋 abstract: as the early highway steel truss bridge damage the main selection panel update, orthotropic steel bridge panel has been applied. in order to meet the increasing in recent years and aggravation of the vehicle wheel load, need to steel bridge panel fatigue of the detail of the optimization. in this article, the method of 50 years of simulation montecarlo fatigue load, with the aid of the three dimensional finite element model for two silent ribs fatigue details the extent, using the classical rain flow count method to study the fatigue degree. the results show that under the same size, u shape section of the detail of the stress fatigue common better than v section, fatigue life than v section. keywords: bolt welding truss; bridge steel plate; fatigue

有关钢桥的发展史及未来前景展望

现代钢桥 大连理工大学2011~2012学年结课论文 论题有关钢桥的发展史及未来前景展望 班级0710 姓名李肖恒 专业土木工程（英强） 学号200759012

有关钢桥的发展史及未来前景展望 前言：桥梁是线路的重要组成部分。在历史上，每当运输工具发生重大变 化，对桥梁在载重、跨度等方面提出新的要求，便推动了桥梁工程技术的发展。近代随着科技的发展及科技在桥梁等方面的运用，使桥梁的建造取得了突飞猛进的发展。随着经济的飞速发展，人们对交通的要求日益提高。桥梁出现的伊始只是为了满足通行的需求，在物质文明高度发展的这个时代，人们日益追求精神上的享受，在满足人们需求，在合理的技术前提下，桥梁人不断探索和寻求新型的结构，为桥梁的发展做出了很大的贡献。 钢桥每次突飞猛进的发展都和科技的进步离不开关系。悬索桥作为最早出现的桥梁结构之一，在出现的很长一段时间内，只在一些极其恶劣的环境中采用。人们在那时候选择用悬索结构，大都是因为当时科技水平受限，大跨径的桥梁只能用悬索结构，才可以正常的建造，以满足通行的需求。 钢桥在它仅仅两百多年的发展史中，在各方面都取得了重大的突破。自十九世纪末以来，相继建立起梁的定理和结构分析理论，推动了桁架桥的发展，并出现多种形式的桁梁。1857年由圣沃南在前人对拱的理论﹑静力学和材料力学研究的基础上，提出了较完整的梁理论和扭转理论。这个时期连续梁和悬臂梁的理论也建立起来。桥梁桁架分析(如华伦桁架和豪氏桁架的分析方法)也得到解决。19世纪70年代后经德国人K.库尔曼﹑英国人W.J.M.兰金和J.C.麦克斯韦等人的努力，结构力学获得很大的发展，能够对桥梁各构件在荷载作用下发生的应力进行分析。这些理论的发展，推动了桁架﹑连续梁和悬臂梁的发展。但那时对桥梁抗风的认识不足，桥梁一般没有采取防风措施。1879年12月大风吹倒才建成18个月的阳斯的泰湾铁路锻铁桥，就是由于桥梁没有设置横向连续抗风构。 刚桁架桥桥梁的发展在十九世纪取得了重大的突破，如1990年建造的福斯湾铁路桥。全长达到了1625m。但受限于当时的理论的不完整性，对桥梁抗风设计没有一个完整的理论体系，打垮径的桥是以粗壮杆件的使用我前提的。全桥用钢量达到了54 000t，每米用钢量达33.2t（双线）。 在1890之后，北美洲在钢桥建设方面取得了巨大的成就，简支和连续桁架梁桥、刚拱桥都都有了很大的发展，创造了许多世界记录。当时的结构力学和弹性力学都已经发展的相对完善，对桁架体系梁的受力问题可以很好的解决。所以，很多那个时代建造的桥，到现在已经屹立百余年，而保存至今，并还能保持较好的运营状态。只是首先与当时的计算水平，有限元理论尚未完备，在有关风荷载等动力荷载的计算上都还不完备。我们观察可以发现，当时遗留下来，能够完美运营至今的桥梁体系，基本都选用了较为粗壮的杆件，放到现在的角度来看，是有些浪费了。 到二十世纪二三十年代，钢桥的设计理论有了很大的发展。1923年，英国成立了一个桥梁应力委员会，对节点刚性引起的二次盈利、主梁和桥面系共同作用、荷载在桥面铺装层之中的扩散和冲击作用等问题进行了较为深入的讨论。以此为一局，英国在1929年将钢桥的设计容许应力提高了12.5%。1923~1933年，美国经过实验，为钢压杆推荐了正割公式。 塔科马海峡大桥位于美国华盛顿州的塔科马海峡。第一座塔科马海峡大桥，绰号舞动的格蒂，于1940年7月1日通车，四个月后戏剧性地被微风摧毁，大桥的倒塌发生在一个此前从未见过的扭曲形式发生后，当时的风速大约为每小时40英里。这就是力学上的扭转变形，中心不动，两边因有扭矩而扭曲，并不断振动。这种振动是由于空气弹性颤振引起的。

公路钢桥抗疲劳设计概述

公路钢桥抗疲劳设计概述 摘要：基于疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因，应对疲劳设计给于相当的重视。本文对我国公路桥梁疲劳设计问题进行了简述，并对国外规范进行了总结。提出了我国疲劳验算的缺陷和制定与完善公路钢桥疲劳规范的迫切性。 关键词：公路钢桥；疲劳设计；荷载模型 abstractbased on fatigue and fracture is the most likely reason in failure of steel members. this paper, resumed the design of highway bridge fatigue problems in our country, and summarized foreign standard. puts forward the defects of fatigue calculation in our country and the urgency to formulate and perfect highway steel bridge fatigue specification. key words: highway steel bridge; fatigue design; load model 中图分类号：u448.14文献标识码： a 文章编号： 1疲劳研究的必要性 公路钢桥的疲劳是指在车辆荷载的反复作用下构件在低于钢材 屈服强度的情况下发生的脆性破坏。[1]钢结构构件最常遇到三种破坏形式：拉构件强度破坏、压构件失稳破坏、反复拉压构件疲劳断裂。其中疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因。据美国1982 统计结果，80%-90%钢桥的破坏与疲劳断裂有关，1967年美国西弗吉利亚州的point pleasant大桥在没有任何征兆的情况下突然倒

钢桥结构的断裂与疲劳综述

清华大学土木系 钢桥结构的疲劳 破坏分析 XXX 201XXXXXX 2014-9 《钢结构断裂与疲劳》课程论文

钢桥结构的疲劳破坏分析 （XXXX，土硕X，学号：201XXXXXX） 摘要：随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国内外钢桥迎来了蓬勃发展的时代。但同时，钢桥的疲劳问题也越来越引起人们的注意。本文从国内外研究现状、现存技术问题及研究方法等方面对钢桥疲劳问题进行综合阐述。 关键词：钢桥疲劳寿命焊接节点 1前言 在20 世纪三十年代以后，随着钢桥设计理论和制造技术的快速发展，国外公路钢桥迎来了蓬勃发展的时代。虽然我国的公路钢桥发展起步较晚，但是从20 世纪八十年代中期以后，随着国内经济与技术水平的迅速提高，我国大跨度公路钢桥进入了建设的高峰期。尤其进入21 世纪后，我国快速建成了一批规模进入世界前列的钢桥。随着钢桥的建设规模记录不断被刷新，钢桥已成为大跨度桥梁的主要形式[1]。 近年来，虽然人们对疲劳断裂问题的研究已有一定的进展，工程师也采取了不少预防措施，但是陆续还是有一些钢桥发生疲劳破坏事故，这说明进行钢桥疲劳破坏分析、预测是十分必要的。但是这项工作同时也是十分困难的。本文就目前国内外的钢桥疲劳破坏的相关情况予以综述，让读者更加了解钢桥的疲劳破坏。2国内外研究现状 2.1国外钢桥疲劳问题研究历程及现状 人们对疲劳问题的研究历史最早可以追溯到19世纪初[2]。当时金属材料在交通工具和机械设备中逐渐得到广泛的应用，但其中的一些运动部件时常发生破坏。这些破坏多发生在部件截面尺寸突变处，而且破坏时的应力远低于材料的屈服强度，这些问题引起了工程师们的关注。 1829年，德国矿业工程师W.A.J.Albert对矿山传送带链条进行了反复加载试验，这被公认为是人类最早的疲劳研究工作[3]。1837年，他发表了第一篇关于疲劳试验结果的论文[4]。 1843年，苏格兰土木工程师W.J.M.Rankine最早研究发现了铁路机车车轴的疲劳破坏是由裂纹出现和发展造成的。 1847年，德国工程师W?hler开始对疲劳问题进行深入系统的研究。1850~1869年间，W?hler利用自行设计的疲劳试验机，对机车车轴进行疲劳试验。

基于断裂力学城市钢桥面板疲劳寿命分析

基于断裂力学的城市钢桥面板疲劳寿命分析* 摘要：正交异性钢桥面板承受着车辆动荷载的反复作用，容易造成疲劳累计损伤，导致钢桥面板出现疲劳开裂现象。为研究某城市桥梁钢桥面板的疲劳寿命，建立钢桥面板有限元模型，选取钢桥面板4种典型疲劳细节，根据实测所得到的城市车辆荷载频值谱，计算得到相应的应力历程和应力谱。基于线弹性断裂力学理论，对这4种疲劳细节进行疲劳寿命分析，结果表明：在桥梁设计基准期内钢桥面板不会发生疲劳破坏。 关键词：正交异性钢桥面板；城市桥梁；车辆荷载；断裂力学；疲劳寿命分析 钢桥具有自重轻、强度高、施工快、造型优美等特点，受到了桥梁设计者的青睐[1]。由于其各组成板件的连接需要大量的焊接，从而产生焊接缺陷以及残余应力，在车辆动载的反复作用下，钢桥面板易出现疲劳开裂现象，这种现象已在英国、德国、法国等钢桥面板应用较早国家的许多实桥中出现[2]。钢桥面板疲劳寿命的评估问题是桥梁工程领域的热点研究课题。对钢桥面板进行疲劳寿命评估主要有基于S - N曲线法和基于线弹性断裂力学(LEFM)法这两种方法[3]。基于S - N曲线法中未考虑桥梁结构的构件的初始裂纹，以及运营阶段在荷载作用下裂纹的扩展，这不符合实际情况，在计算过程中存在相应的误差[4]。而采用LEFM法能较好地解决这个问题，经过实测或假定构造的初始裂纹，预测裂纹的扩展速率，进而得到桥梁的疲劳寿命。本文以某城市钢桥为例，采用经调查的城市道路车辆荷载频值谱，应用LEFM法对钢桥面板进行疲劳寿命评估。该成果可为城市桥梁疲劳寿命分析提供参考。

1 疲劳裂纹扩展模型 结构疲劳破坏的过程可以分为两个阶段：第一阶段为疲劳裂纹的形成，但在实际工程中由于钢桥本身的初始缺陷及残余应力等原因，这个阶段的寿命基本上为零；第二阶段为疲劳裂纹的扩展，在进行疲劳寿命分析时主要是要确定裂纹扩展速率da/dN与相关参数之间的关系[5](a为裂纹长度；N为循环次数)。通过大量的试验表明，裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK在对数坐标中的关系曲线如图1所示。 图1 疲劳裂纹扩展曲线 图1所示的关系曲线可以分为3个区域：第I区域为裂纹不扩展区域，ΔK略小于裂纹扩展门槛值ΔKth，基本上与纵坐标轴平行；第II区域为 裂纹亚临界扩展区域，疲劳裂纹稳定扩展，是疲劳裂纹寿命的重要组成部分；第III区域为裂纹失稳扩展区域，裂纹快速扩展，当Kmax达到材料 的断裂韧度KC时，构件将失稳断裂。

钢桥工程发展与未来

土木水利概论大作业 姓名刘荣桢 学号201151019 班级土1104

钢桥工程发展与未来 前言 桥梁是为行人和车辆提供跨越山川，河流而设计的建筑物。桥梁的建造往往要占道路总造价的百分之十到二十。桥梁的建设可以体现出一个国家在设计，施工方面的水平。一个好的桥梁工程往往是一个城市和一个国家的骄傲。它的设计，不仅可以提供跨越障碍的建筑物，还可以帮助美化城市。其中桥梁结构中，按材料分类可以分成好几种，分别有木桥、圬工桥（包括砖、石、混凝土桥）、钢筋混凝土桥、钢桥等。本文所写的是钢桥。 钢桥利用钢为原材料，使得桥梁强度更高，刚度更大，但是重力却更小。大部分钢桥在工厂首先预制，然后运往工地拼接，施工用的时间段，加工方便且不受季节影响。钢桥的跨越能力是所有其它桥中最大的、它最合适无工业化制造、便于运输、安装快、钢桥构件易于修复和更换，但是钢材容易腐蚀，维护所需要的费用较大。 我国发展历史 我国的钢桥建设开始于100多年前。清朝末期，政府没有技术人才，当时的钢架桥大多是由外国人主持建造。例如说1986 年由俄国和比利时建成的哈尔滨松花江桥，1905 年由比利时人建成的郑州黄河桥等。

我国第一座钢桥工程是滦河大桥，由詹天佑设计指导完成。詹天佑的钢桥工程，开启了我国钢桥建设的新纪元。詹天佑之后，我国著名的桥梁专家茅以升在1937年开始设计钱塘江大桥，钱塘江大桥的建设，拉开了我国大跨度钢桥建设的序幕。 新中国成立后，我国钢桥建设进入一个新的快速发展的时期。到1990年时主跨大于100 m的铁路钢桥就已经有了十余座。像是1957 年建成的武汉长江大桥，为公铁两用桥，正桥为三联，每联为3 ×128 m 连续铆接钢桁梁；1968 年建成的南京长江大桥，也为公铁两用桥，上部结构的主要部分由一孔128 m的剪支钢桁梁和三联3 ×160 m连续钢桁梁组成。在此时期，公路钢桥发展也尤为迅速，如1984 年建成的拉萨河达孜悬索桥，其主跨度为500 m ，1989 年建成的上海南浦大桥为主跨长464 m 的三跨连续组合斜拉桥。 中国进入90年代是，钢桥发展速度到达了历史最快的时候。大量跨度大，难度大的钢桥建成。例如江苏苏通长江大桥是目前世界上最长的斜拉桥，建成于2008年。 我国主要钢桥 我国钢桥建设处于高速发展的阶段。目前世界主要的桥梁的结构有斜拉桥和悬索桥。比较起来悬索桥要比斜拉桥的跨度更长。 我国目前建成的世界跨度最长的斜拉桥是江苏苏通长江大桥。它是七跨连续钢箱梁斜拉桥，总长度有2088m，它的主梁是

钢桥疲劳设计方法研究

钢桥疲劳设计方法研究 陈惟珍1,D Ko steas 2 (11同济大学桥梁工程系,上海200092;21慕尼黑工业大学,德国慕尼黑80333) 摘　要:分析了引起钢桥疲劳的各种原因,并对目前国际上最新抗疲劳设计方法作了进一步讨论,对我国钢桥设计将起到一定的推动作用。 关键词:钢桥;疲劳;桥梁设计 中图分类号:U 44114 文献标识码:A 文章编号:1003-4722(2000)02-0001-03 收稿日期:2000-01-03 基金项目:德国学术交流中心资助R estsicherheit und R estlebensdauer aelterer Stah lbruecken (A 96 00240) 作者简介:陈惟珍(1962-),男,副研究员,1983年毕业于同济大学桥梁工程系,获学士学位,1986年获硕士学位,1999年毕业于德国慕尼黑工业大学,获工学博士学位,主要从事桥梁CAD 和疲劳断裂研究。 1　概　述结构抗疲劳设计的目的是保证在一定使用可靠水平下整个设计寿命内的结构承载能力,使得结构不会因疲劳而失效或修补。承受车辆荷载的桥梁可能会因疲劳而遭到破坏,因此在设计中必须对疲劳加以验算[1]。疲劳验算时要考虑下列因素: (1)精确预测整个设计寿命期间完整的荷载序列; (2)精确计算在此荷载下的结构弹性反应;(3)细节几何形状、制造方法和质量控制主要影响 疲劳强度,甚至可能控制结构设计,并极大程度地影响着建造成本。 一般认为疲劳失效通常起始于高应力区,如几何突变处、受拉残余应力区和尖锐的不连续处(按裂纹处理)。在循环应力作用下,疲劳裂纹起始于此处并逐步扩展。最终失效发生在剩余截面不能承受荷载峰的情形时。 疲劳裂纹的扩展近似沿最大主应力的垂直方向,其扩展速率呈指数增长,早期增长较慢,占疲劳寿命的大部分。由于这个原因,在结构中较早地对裂纹进行探测比较因难。 在钢桥设计时,下列可能的疲劳裂纹起始处要加以考虑:①焊缝的根部或焊趾;②倒角;③冲孔或钻孔;④剪开边或锯开边;⑤高接触压力下的表面;⑥张紧索的根部。 除上述细节设计的情况外,疲劳裂纹也可能由冶炼、制造和施工等其它原因引起:①材料不连续(如空洞、夹渣)或焊接缺陷;②由机械损伤而形成的刻痕或擦痕;③腐蚀处。 引起疲劳的可能外因有如下几个方面。 (1)荷载具有较高的动静比:比如运输工具、吊机、 桥梁等。 (2)荷载频繁作用:它导致应力循环次数增加。细长结构或构件具有较低固有频率会产生共振,因此放大动应力,比如在风荷载作用下。 (3)采用焊接:某些焊接细节的疲劳强度较低。 (4)复杂接头:复杂接头由于传力路径变化,常常 导致较高应力集中,它们对极限状态影响很小但对疲劳强度影响很大。如果疲劳控制设计,那么接头形状应该保证光滑和简洁,以便应力能够精确计算控制,制造与检测能满足规范要求实施。 (5)环境:在某些热和化学环境中,如果表面没有防护,疲劳强度要降低。2　疲劳设计方法 无限寿命设计:此方法限制应力不超过常幅疲劳极限,保证构件永远不破坏,具有无限寿命。 安全寿命设计:此方法根据疲劳曲线下限和疲劳荷载的上限来计算损伤。它提供一个较保守的疲劳寿命估计,在使用寿命期内,结构的检测一般不予考虑。 损伤容限设计:此方法通过一个接一个检测环节监视疲劳裂纹增长。一旦疲劳裂纹达到一个预设尺寸,部分构件要加以修补或更换。此方法适用于应用安全寿命方法影响经济性和细节具有较高疲劳开裂风险时。它带来比安全寿命方法较高的结构失效风险。 依据试验设计:此方法归类于从规范或其它资料中不可能得到必要的受载应力、疲劳强度或裂纹增长数据的情况。 2.1　无限寿命设计 1 钢桥疲劳设计方法研究 陈惟珍,D Ko steas

正交异性钢桥面板疲劳性能的影响分析

广东建材2018年第11期正交异性钢桥面板疲劳性能的影响分析 刘森 （厦门市路桥管理有限公司） 【摘要】正交异性钢桥面板由于重量轻，极限承载力大，适用范围广，已广泛应用于大跨度公路桥 梁钢箱梁。作为全焊接结构，由于其复杂的几何结构，在车轮载荷下的独特力性能，焊接操作引入的残 余应力和焊接缺陷等导致正交异性钢桥面板疲劳开裂现象突出。在本文的研究中，首先分析了正交异 性钢桥面板的力学特性和疲劳影响因素，然后提出了疲劳修复方法。 【关键词】正交异性钢桥面板；疲劳性能；成因；修复 1引言 正交异性钢桥面板因其在机械性能和经济性方面的突出优势而被广泛应用于现代桥梁工程中。然而，虽然具有突出的优点，但这种结构的疲劳问题更加突出。国内外正交异性桥梁钢桥面典型疲劳案例表明：一旦正交异性钢桥面发生疲劳，就会直接影响结构的运行质量，甚至会大大降低其承载能力；疾病修复不仅昂贵且难以实现期望的修复效果。因此，研究正交异性钢桥面板的疲劳特性具有重要的理论和实际意义。 2正交异性钢桥面板的受力特点 作为主梁的组成部分，正交异性钢桥面板是纵梁的上法兰和主梁的上法兰。根据传统的三结构系统分析方法，可以概括为主梁系统、桥面系统和覆盖系统。主梁系统是指由盖板和纵向肋构成的主梁的上凸缘，纵梁是主梁的组成部分。甲板系统是指盖板作为纵肋和横肋的公共上法兰，桥面系统的三个部件支撑在主梁上以承受桥面上的载荷。盖系统仅将盖子视为支撑在纵向肋和横向肋上的各向同性连续板，直接承受车轮的局部载荷并将载荷传递给纵向肋和横向肋。 钢桥面板的应力分布具有以下特点。 ⑴在车辆活载荷的作用下，主梁系统的应力相对较小，主要反映在桥面系统和盖板系统的局部应力中。 ⑵车轮载荷的大小决定了钢桥面板的应力大小，但其车轮载荷影响线较短，冲击范围相对有限。 ⑶对于钢桥面板的某些结构细节，车辆产生的应力循环次数与应力的纵向影响线的长度和车辆的轴距有关。 ⑷盖板中的第三系统平膜具有较小的应力，主要由平面外弯曲应力反映。 ⑸在纵向肋的下边缘的平面中仅存在纵向膜应力，并且存在纵向肋腹板的平面外的弯曲应力和面内膜应力。 ⑹梁的腹板上的应力主要由平面中的薄膜应力反映，但在与纵向肋的腹板连接处的腹板处存在一定的平面外弯曲应力。且应力集中现象明显。 ⑺纵向肋穿过梁腹板的弯曲开口处的应力集中也是非常明显的。 总之，正交异性钢桥面板由于应力线短、接头细节的应力集中以及面外变形下的二次应力而易于疲劳开裂。 3正交异性钢桥面板疲劳问题的影响因素 正交异性钢桥面板具有力性能和经济性的双重优势。横向肋（隔板）板连接以形成板结构，该板结构满足纵向和横向上的不同力要求。结构体系和成形方法使正交异性钢桥面板具有突出的优点，结构复杂，焊缝多，局部轮载直接作用。桥面板以鼓形变形，并且应力集中发生在几何构造的不连续部分中，例如主构件的互连和相互约束。焊接工作中的瑕疵问题以及制造时出现的偏差问题，都会产生应力集中现象，这又会加重导致疲劳和板面的脆性。随着现代交通工具的发达，桥面和路面往往要承受非常大的压力，这种情况下，疲劳易损部位就很容易出现裂缝，进而不断扩大范围，最后导致钢桥表面部位的疲劳问题，一些常见的疲劳部位以及脆弱部位如图1所示。 日本东京两条具有代表性的高速公路约7，000个封闭纵肋正交异性钢桥面板疲劳缺陷的统计分析得到的主要疲劳裂纹类型及其组成如表1所示。 在我国，到现在为止，桥面一共出现了大约十七种疲劳裂痕，这其中比较常见的一种裂痕以及它所占的百 质量控制与检测44 --

中国焊接钢桥四十年

中国焊接钢桥四十年 清华大学陈伯蠡 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1 a）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： a b C d 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=1385m）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Great Belt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

浅谈钢桥的疲劳和断裂

浅谈钢桥的疲劳和断裂 摘要:本文针对疲劳研究的必要性、疲劳损伤机理、钢桥疲劳裂纹维修措施进行了探讨，仅供参考。 关键词:钢桥；疲劳；断裂 引言 曾经有几座老钢桥因为有疲劳开裂而没有被发现，在某一天突然断裂，造成严重事故。例如，韩国圣水大桥悬挂跨落水事故，死亡32人，受伤127人，汽车15辆落水。这些事故使人谈虎色变。 一、疲劳研究的必要性 公路钢桥的疲劳是指在车辆荷载的反复作用下构件在低于钢材屈服强度的情况下发生的脆性破坏。钢结构构件最常遇到三种破坏形式：拉构件强度破坏、压构件失稳破坏、反复拉压构件疲劳断裂。其中疲劳与断裂是钢构件失效的最可能原因。据美国1982统计结果，80%-90%钢桥的破坏与疲劳断裂有关，1967年美国西弗吉利亚州的Point Pleasant大桥在没有任何征兆的情况下突然倒塌，造成46人死亡，调查结果显示是由于一拉杆下缘产生解理断裂。警醒下，各国对疲劳给于了相当的重视，随着工程实践和研究的加深，规范也在不断的修订和更新。 由于我国公路钢桥规范的落后导致了钢桥在设计、施工与养护时，不得不参考和使用英国、日本、美国等国外的规程和技术标准，而实际这些国外的规程和技术标准又不完全适合我国的国情。进行我国公路钢桥的抗疲劳设计,保证钢桥长期安全使用是摆在桥梁工作者面前的重要研究课题。 二、疲劳损伤机理 疲劳是造成桥梁损伤，影响桥梁使用年限的主要因素。目前桥梁钢结构大多使用焊接工艺，在焊接区域，桥梁结构由于当初设计的不合理性和反复重载作用下，很容易产生应力，从而在钢结构上产生疲劳裂纹，缩短钢桥的寿命。 在钢桥结构中，由于变形引起疲劳裂纹主要分为两种：一种是腹板的呼吸疲劳，当板梁腹板的长宽比、高厚比超过一定限度时，在大于屈曲荷载的面内的荷载作用之下，腹板将会产生更宽的面外位移，而这个面外位移又将反过来在焊接板的边缘形成较高的弯曲应力。长此以往，在重复荷载的作用下，将产生疲劳裂纹，最终使得钢结构提前失去效应。另一种疲劳裂纹是由于桥梁设计时没有料想到横向与纵向构件之间相互作用而产生的，这种现象一般出现在主梁腹板的间隙细节处。 1、钢桥腹板呼吸疲劳损伤

中国钢桥发展概况

⒈中国钢桥发展概况 常见得钢桥型式有：梁桥（I型板梁、桁梁、箱梁），拱桥（系杆拱、下承拱、上承拱、中承拱），以及悬索桥与斜拉桥等。大跨径公路钢桥主要就是悬索桥（图1 a）与斜拉桥（图1b）；铁路钢桥多为梁桥与拱桥。图1c为低塔斜拉公铁两用梁桥。按造桥方法，钢桥可分为： a b C d 图1 焊接钢桥得几种桥型 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(工厂制造与工地拼接均为铆接)、栓焊桥(工厂制造为焊接，工地拼接为高强度螺栓连接)与全焊桥(工厂制造与工地拼接均为焊接)。栓焊桥与全焊桥统称为焊接桥。 我国仅在长江上已有各种型式得桥梁29余座，其中接近半数为钢桥。“万里长江成了中国当代桥梁得展台。”（北京日报，2002、07、17）。关于焊接钢桥，可以公路桥为对象作比较，按大跨径悬索桥得跨径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；同时期国外建成得大跨径悬索桥有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〕，在世界上建成得全部悬索桥中排名前十位得焊接钢桥中，中国有2座：江阴长江大桥（L=1385m）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；丹麦得Great Belt大桥L=1624m，排名第二。而在全部斜拉桥排名前十位得焊接钢桥中，日本得多多罗大桥L=890m，居首位；中国有6座桥，排名第三、四、五、六、七与第九（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“东亚焊接桥得技术进展”〔2〕(p、67)中讲了日本得情况，并着重评述了中国钢桥得发展，“中国当前正在蓬勃开展经济工作，条件允许，也需要在广阔得中国大地上大规模建设永久性基础设施。在

大跨度钢桥中的疲劳与稳定问题(强士中)

第二届亚洲桥梁峰会
大跨度钢桥的疲劳与稳定问题
强士中 教授 任伟平 博士

内容提纲
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钢桥疲劳事故 钢桥稳定事故 大跨度钢桥疲劳研究热点及工程实例 大跨度钢桥稳定研究及工程实例 结论
大跨度钢桥疲劳与稳定问题

?大跨度钢桥迅速发展
统计表明，我国已建成各类桥梁 32 万多座，其中特大型桥梁有七百多 座，这些桥梁中大部分为钢桥。下表给出了国内代表性的大跨度钢桥。
桥 名
重庆朝天门长江大桥 南京长江三桥 苏通长江大桥 舟山西堠门大桥 武汉天兴洲长江大桥
跨度（m） 建成年代 552 648 1088 1650 504 2008 2005 2007 2009 2009
特点 世界最大跨径 钢桁拱桥 我国首座大跨 钢塔斜拉桥 世界最大跨径 斜拉桥 我国最大跨径 悬索桥 世界最大跨径公 铁两用斜拉桥

?钢桥疲劳问题突出
桥梁钢结构的疲劳问题正变的日趋严重：运营车辆总重加大（特别是超 载）；交通量增加；新的结构细节出现（疲劳性能未知）;桥梁寿命的增加。 上世纪60年代以来，许多钢桥都出现了各种形式的疲劳裂纹，因疲劳断 裂而酿成的灾难性事故也时有发生。根据美国土木工程学会疲劳与断裂分委 会的调查结果，80～90％的钢结构破坏均和疲劳有关，疲劳已成为桥梁钢结 构失效的主要形式之一。下面列举几个钢桥疲劳破坏的典型案例： （1）1967年12月15日美国的Point Pleasant桥因眼杆钉孔处两条腐蚀疲劳裂 纹的脆断突然整桥倒塌，造成46人丧生，37辆车坠落河中。从此才引起了 研究人员对钢桥疲劳问题的重视。
Point Point Pleasant Pleasant桥倒塌前后 桥倒塌前后

浅谈我国钢结构桥梁现状及发展趋势

浅谈我国钢结构桥梁现状及发展趋势 发表时间：2018-11-13T10:49:17.617Z 来源：《防护工程》2018年第18期作者：刘双 [导读] 我国是桥梁大国，也是钢铁大国，钢结构桥梁性能良好，在很多发达国家已得到广泛使用，但目前我国钢结构桥梁所占比例很小，因此钢结构桥梁的推广建设有着重要意义，我国钢结构桥梁的建设将迎来崭新的时代。 刘双 黑龙江省黑龙江大桥开发建设有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150040 摘要：我国是桥梁大国，也是钢铁大国，钢结构桥梁性能良好，在很多发达国家已得到广泛使用，但目前我国钢结构桥梁所占比例很小，因此钢结构桥梁的推广建设有着重要意义，我国钢结构桥梁的建设将迎来崭新的时代。 关键词：钢结构桥梁；现状；建设前景 一、发展钢结构桥梁的必要性 建筑行业是一个需要用到大量耗材的行业，在环境资源问题日益突出的现在。建筑业也需要为环境保护工作贡献出自己的力量。我国的建筑行业发展，使得我国成为了世界上最大的砖块生产和消耗过，据不完全统计，我国每年产出砖块约7千亿，占世界砖块总量的一半有余；国每年产出5亿吨水泥，占世界总量的三分之一。这些砖块和水泥的生产会消耗大量的能源和毁坏大量的农田，排放大量的温室气体。为了有效缓解建筑行业对资源的过度消耗和对环境的巨大破坏，在建筑中强化钢结构施工，来取代砖块和水泥的使用，是一个绿色的行业发展方向。同时由于钢结构本身具有强度高、可循环使用的特性，施工中又无需使用大量木材和水资源，因此，钢结构建筑的发展成为了当前环保型建设的主流。在桥梁的建设中，运用钢结构取代以往的水泥砖块进行建筑，不仅使得桥梁的施工更加便捷，也能为环境保护工作贡献出一份力量。 二、我国钢结构桥梁现状 2.1钢结构桥梁的应用范围 在现代桥梁建设的过程中，钢结构桥梁的认可程度越来越高，从设计部门，到施工部门，甚至是政府部门，对于钢结构桥梁的便利性、安全性和耐用性均青睐有加。据统计，为了缓解原有桥梁的交通运输压力，同时也为了大力发展经济建设，横跨长江和黄河等大型河流的一千米以上的钢结构桥梁建设速度为每年六座，平均每座桥梁消耗的钢材为一万吨，这意味着单单是大型的公路铁路桥，每年消耗的钢材就有六万吨。我国近年来建设了大量的钢结构桥梁，范围覆盖面相当广，从铁路桥、公路桥、公铁两用桥，到人行桥，都已经大部分应用钢结构桥梁了。 我国桥梁钢结构的发展是随着钢材技术的进步而进步的，我国的钢桥建设经历了从简单的连接，到铆接，再到焊接，最后到高强度螺栓连接的发展历程，钢结构材料也经历着从低碳钢，到低合金钢，再到高强度高性能钢的转变。 2.2几种主要的钢结构桥梁 (1)悬索桥。悬索桥一般都是大跨径的桥梁，最大跨径理论可达4千米，也是千米以上桥梁的首选类型之一。悬索桥通过索塔上的主缆及锚固于两岸的缆索对桥上部形成支撑作用，缆索为最主要的承重部件，其形状由于受力平衡条件，从中部向两岸形成一种接近抛物线的缆索形状。在缆索上垂下吊杆吊住桥面，吊杆与桥面问设置加劲梁，两者结合能有效减小因荷载所造成的桥梁挠度变形。我国比较著名的悬索桥有三汊矶大桥、江阴长江大桥以及南京长江四桥等。 (2)斜拉桥。或称斜张桥，其结构相对简单，主要由斜拉索、主梁及索塔组成，这种桥通过桥塔固定所有拉索，并通过拉索与梁体相连，起到承压目的。在斜拉桥中，拉索起到了替代支墩的多跨弹性支承连续梁的作用。这种建桥方式可有效减小梁体的内弯距，同时降低了建筑的高度。使之整体结构重量更轻，材料消耗也更小。我国比较著名的悬索桥白沙洲长江大桥、南京长江二桥、南京长江三桥、上海杨浦大桥和上海徐浦大桥等。 (3)钢拱桥。钢拱桥也是最常见的钢结构桥梁之一。其承重结构主要为拱肋，承受的轴向力，且弯矩很小或者没有弯矩。钢拱桥的建造中，主拱为多钢管，而横梁和主拱可进行分别的吊装与现场焊接工作，这不仅能有效解决一次性吊装过重的问题，也能极大的方便现场施工，对缩短工期也有重要的作用。我国比较著名的钢拱桥有广州丫髻沙桥、四川万县长江大桥以及重庆乌江大桥等。 三、钢桥发展的优势条件 3.1钢结构自身良好性能 结构方面:钢结构自重较轻，耐久性较好。钢材的抗拉、抗压、抗剪强度较高，同时钢材具有良好的塑性和韧性，从而提高了钢结构桥梁的抗震性能。 3.2钢结构节能环保 钢结构可循环使用，建筑垃圾少，节约资源。运输和安装便利。钢结构制造的单元化及自重轻的特点便于构件的运输和安装;施工工期短。钢结构可在工厂提前加工，施工现场占地面积小，具有更快的架设速度和更低的施工成本。质量的可靠性。钢结构构件一般都在工厂制造、加工，工业化程度较高，结构缺陷少。同时具有更长的使用寿命。 四、我国桥梁钢结构市场良好发展前景的动力 4.1物质方面 我国桥梁钢结构市场想要发展，绝对离不开钢铁。而近年来我国的冶钢业一直迅猛发展，自1996年我国钢产量突破一个亿之后，我国的钢材产量就进入了飞速发展阶段，这就为我国桥梁钢结构市场良好发展打下了相当坚实的物质基础。除了产量外，通过近年来一系列的技术革新，我国出产的钢材在质量和种类上都有明显的提高，过去稀缺的H型钢现在早已不是问题。另外，我国很多桥梁厂的钢结构生产技术十分先进，这都为我国桥梁钢结构市场良好发展提供强大的动力。 4.2技术方面 我国桥梁钢结构的技术进步也十分明显，从焊接、到震动、再到结构设计、建造等等一系列方面都有所进步，这就是我国桥梁钢结构市场良好发展强大的技术支持。我国钢结构桥梁的焊接材料也在不断飞速的发展当中，研发高韧度、高强度的焊接材料是无数科研人员的首要课题，尤其是复合钢板焊材，缺口更是非常之大，最近，我国研究出了复合钢板焊接的新方法，将复合钢板的焊接材料分为基材、不锈钢过渡层焊材和连接不锈钢焊材三个部分，完美的解决了这一难题。除了钢结构桥梁的建筑技术方面，我国在钢结构桥梁的维护方面也