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深度
我国桥梁建设呈现五大新趋势
进入新世纪以来，为了突破制约经济快速发展的交通“瓶颈”，我国铁路、公路投资迅速增长，带动桥梁事业快速发展。“我国桥梁建设已走在世界先进行列，桥梁钢结构制作、施工技术的创新和进步已为世界所公认。我国公路桥梁、铁路桥梁，尤其是跨江跨海大桥建设都取得了举世瞩目的成就。例如，正在建设中的港珠澳跨海大桥是世界上最长、投资最多、施工难度最大的跨海桥梁项目，更是举世瞩目。世界最大跨度的单塔自锚抗震悬索钢结构桥梁———美国旧金山新海湾大桥，所需的4.5万吨桥梁钢结构全部为“中国制造”。其中，钢结构全部由我国的上海振华重工总承包制作，钢材采用了河北钢铁集团舞钢生产的A709M—HPS485W高性能桥梁钢板。这是我国桥梁钢结构制作和材料发展水平已获得世界认可的有力证明。”在9月13日~14日召开的中国钢结构协会桥梁钢结构分会第四届理事会成立大会暨第八次年会上，中国钢结构协会秘书长刘万忠谈到我国桥梁建设的成就时充满了自豪。 那么，当前我国桥梁设计和建设出现了哪些新的发展趋势？为此，《中国冶金报》记者在会场专门采访了桥梁方面的有关专家。他们认为，新的发展趋势主要体现在以下几个方面： 一是一桥多线式铁路钢桥成为发展主流。据中国钢结构协会桥梁钢结构分会常务副理事长兼秘书长、中国铁道科学研究院铁道建筑研究所研究员张玉玲介绍，为适应铁路事业的蓬勃发展，满足日益增长的铁路运输要求，同时为了节约航道资源，大型铁路钢桥一桥多线式桥（甚至公铁两用桥）已成为发展的主流。例如，已建成的武汉天兴洲长江大桥为三片主桁、下层为两线高速铁路和两线客货混跑双线共四线铁路、上层为六车道公路的公铁两用斜拉桥，京沪高速铁路南京大胜关长江大桥为三片主桁、两线高速铁路、两线客货混跑双线外加两线城铁的六线铁路钢桁拱桥，京沪高速铁路济南黄河桥为两片主桁、两线高速铁路、两线客货混跑双线的刚性梁柔性拱桥，东新赣江特大桥为两片主桁、四线客运专线的连续钢桁梁桥。 二是向大跨度方向发展。“近年来，我国桥梁建设项目无论在跨度上还是在建设规模上，都实现了重大的突破。” 中国钢结构协会桥梁钢结构分会理事长、中国铁道科学研究院铁道建筑研究所党委书记兼副所长刘晓光在接受《中国冶金报》记者采访时如此表示。他以斜拉桥为例加以说明。苏通长江大桥（主跨1088米）、香港昂船洲大桥（主跨1018米）的建成，一下子使我国公路用斜拉桥的主跨长度跨越到了千米级别。苏通长江公路大桥是一座100+100+300+1088+300+100+100米的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，创造了世界最大跨径、世界最高桥塔、世界最长斜拉索、世界最大规模群桩基础等4项“世界第一”。此外，我国公铁两用斜拉桥的主跨长度也在向千米级别进军。即将建成通车的合福铁路铜陵长江大桥是一座下层为四线铁路、上层为双向六车道高速公路的两塔五跨钢桁梁斜拉桥，主跨630米，刷新了武汉天兴洲长江大桥创造的纪录———504米，是当今世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥。正在规划建设的沪通长江大桥也是一座下层为四线铁路、上层为双向六车道高速公路的双塔五跨斜拉桥，主航道桥为168+462+1092+462+168米，主跨为1092米，建成后不仅将超越铜陵大桥成为世界上最大跨度的公铁两用斜拉桥，还将超越苏通大桥成为“世界第一跨”的斜拉桥。 三是向重荷载方向发展。“武汉天兴洲长江大桥可以同时承载2万吨的载荷，为当今世界上载荷量最大的公铁两用桥。”与会专家介绍说。苏通大桥全线采用双向六车道高速公路标准，计算行车速度南北两岸接线为120公里/小时，跨江大桥为100公里/小时，全线桥涵设计荷载采用汽车一超20级、挂车一120。 四是使用寿命更长。“美国旧金山新海湾大桥的设计使用寿命长达150年，使桥梁的使用寿命一下子由以前的六七十年延长了一倍。”刘万忠强调。延长桥梁的使用寿命，就是对桥梁建筑节能环保、可持续发展的最好诠释。目前，我国正在开展新一轮大规模的桥梁建设，特别是跨江跨海大桥，设计使用寿命越来越长。如东海大桥、杭州湾跨海大桥、青岛海湾跨海大桥都提出设计使用寿命为100年；港珠澳大桥的设计使用寿命则长达120年，可以抗击8级地震。 五是更加注重造型美观。现在，我国的桥型、桥式是千姿百态、异彩纷呈。除上述提到的大桥之外，还有重庆至利川铁路韩家沱长江大桥、黑瞎子岛乌苏大桥、哈大客运专线新开河特大桥、中朝鸭绿江界河公路大桥等，它们更像一座座空间艺术品，成为当地的标志性建筑。刘晓光说，未来，钢结构桥梁设计更加重视建筑艺术造型，更加重视环境保护，更加注重与当地城市环境和人文景观的完美结合。
我国桥梁钢亟须进一步升级
谈到桥梁用钢的发展趋势时，与会专家认为，高强钢桥以其优越的技术经济性能将成为桥梁创新设计的发展方向。为了满足现代桥梁结构在大跨度、重荷载、长寿命、环保、美观等各方面提出的更高要求，我国应学习发达国家在高强钢桥研究和工程实践方面取得的经验，积极研发适合我国国情的高强钢桥建造技术，提高钢桥的技术水平。 为此，我国桥梁钢也亟须进一步升级，加强高强度、高性能桥梁钢的研发和推广应用。专家指出，与发达国家相比，我国桥梁钢强度等级还有一定的差距。当前，我国桥梁钢主要采用Q345q和Q370q，而Q420q桥梁钢也仅有南京大胜关长江大桥、合福铁路铜陵长江大桥等少部分桥梁采用，500MPa级别的高强度、高性能桥梁钢还没有使用案例。国外发达国家大量使用500MPa级别的高强度、高性能桥梁钢，如美国大量使用HPS485W、HPS690W等高性能桥梁钢，日本大量使用BHS500W、BHS700W等高性能桥梁钢，欧洲大量使用S460ML、S460QL、S690QL等高性能桥梁钢。根据1999年的统计数据，日本高性能钢已经占所有桥梁用钢量的22%，其中抗腐蚀钢材占高性能钢的将近70%，占全部钢铁产量的15%。而有关数据显示，在我国所有钢结构中，高强钢使用的比例只有1%。因此，研发和推广高强钢、高性能桥梁钢有利于满足桥梁工程环保、可持续发展的需求，有利于减轻钢桥的自重，实现减量化用钢。 不过，我国高性能桥梁钢开发和应用正在紧锣密鼓地进行。据刘晓光透露，目前，中国铁道科学研究院正在为Q500qE高性能桥梁钢应用进行前期的基础性研究。“从试验结果来看，鞍钢研发的Q500qE高性能桥梁钢总体性能很好，现在问题主要在焊缝的性能上。”负责Q500qE高性能桥梁钢应用前期试验研究的中国铁科院铁建所研究员田越这样告诉《中国冶金报》记者。他说，由于强度提高和晶粒细化，Q500qE高性能钢母材的Kc（断裂脆性）指标普遍高于Q370qE 和Q345qD桥梁钢。不过，Q500qE高性能钢焊缝，32毫米板厚的Kc指标与Q345qD桥梁钢大抵相当，但稍低于Q370qE桥梁钢；50毫米板厚的Kc指标要好于Q370qE桥梁钢，44毫米板厚的Kc指标与Q370qE桥梁钢相比有高有低。所以，他建议进一步加强对Q500qE高性能钢的焊缝性能的改善研究。据《中国冶金报》记者了解，正在规划建设的沪通长江大桥有可能采用Q500qE高性能桥梁钢。 与此同时，高性能桥梁钢在公路钢桥中应用的前期基础研究也在进行。据从事该项目研究的相关人士介绍，为了在公路桥梁中推广和安全应用高强度钢材，他们以河北钢铁集团舞钢采用调质处理工艺生产的HPS485W桥梁钢为对象进行了研究。试验研究结果证明，舞钢HPS485W桥梁钢是一种综合性能优越的新型桥梁结构钢。与传统桥梁用钢相比，HPS485W高性能桥梁钢强度高，冲击韧性高，韧-脆转变温度低，断裂韧性优越。他们认为，鉴于优越的抗断裂能力，HPS485W高性能桥梁钢可优先用于低温地区以及承受高应力和复杂应力的钢结构桥梁。
观察
我国桥梁钢未来用量倍增不是梦
近年来， 随着我国经济的迅速发展，我国交通建设事业发展迅猛，带动了新一轮大规模的道路桥梁建设，从而拉动了桥梁的用钢需求。那么，现在我国桥梁钢结构年需求量到底达到多少呢？据《中国冶金报》记者在采访中了解，目前没有一个非常准确的统计数据。不过，在接受《中国冶金报》记者采访时，中国钢结构协会秘书长刘万忠给出了一个大概的比例。“2011年，我国钢结构产量达到3000万吨，占我国用钢总量的5%左右。其中，桥梁钢结构大概占我国钢结构总量的8%~9%。”按此比例推算，我国桥梁钢的年用量大概为240万吨~270万吨。 未来，我国桥梁钢需求还有多大的增长空间呢？与会专家指出，“十二五”期间，我国公路、铁路建设仍在快速推进，我国仍处在大规模建桥阶段，跨江跨海大桥方兴未艾，这必然会进一步带动桥梁用钢需求增长。以正在建设的港珠澳大桥为例，大桥长49.968公里，总投资达到720多亿元，仅钢材需求就预计高达111万吨，其中钢筋用量46万吨（桥梁14万吨、隧道31万吨、隧道人工岛1万吨）、桥梁钢板或型钢用量65万吨（桥梁53万吨、隧道11万吨、隧道人工岛1万吨）。 据刘万忠介绍，尽管近10多年来，钢结构桥梁发展很快，但钢桥所占的比例仍很低。在兴建的桥梁中，钢结构桥梁只占1%左右，绝大部分还是钢筋混凝土桥梁。而美国钢结构桥梁占33%，日本钢结构桥梁占41%。一位业内专家给《中国冶金报》记者这样算了一下：如果按照日本钢桥用钢在钢材总用量中占1%的比例，我国桥梁的年用钢量就应达到700万吨，现在连一半都没有达到，今后还有很大的发展空间。 另外，刘万忠还特别指出，我国铁路建设实现跨越式发展，新建的高速铁路大多以桥代路，其中80%都是预应力钢筋混凝土桥梁，用钢桥替代的潜力很大。对此，与会专家接受《中国冶金报》记者采访时都认为难度很大，关键在于钢结构桥梁的造价远远高于预应力钢筋混凝土桥梁，并且钢结构桥梁的防腐维护成本也很高。不过，刘万忠表达了不同的看法。比如，住房钢结构，现在已开发出了与钢筋混凝土住房造价差不多的钢结构住宅，关键是我们在钢桥替代方面缺乏深入的“产学研用”联合研究和探索。他同时强调，我国现在具备了发展钢桥的条件：我国连续十几年保持世界第一产钢大国的地位，钢产量已达到7亿吨，不缺钢材。再加上现在钢材价格持续低迷，发展钢结构桥梁的成本大大降低。促进包括桥梁钢结构在内的钢结构行业发展，一是可以缓解当前钢铁行业产能过剩的压力；二是符合绿色环保、节能减排和循环经济的要求，达到使用寿命后可以作为废钢资源加以循环回收利用，有利于我国经济的可持续发展。而对于维护成本高的问题，刘万忠也表示，现在钢厂开发的耐候钢完全可以解决这一问题，可以保证几十年不用维护。 对于如何促进桥梁钢结构发展的问题，方继在与《中国冶金报》记者交谈时表示，发展钢混桥不失为一个较为理想的方案，即在主桥或关键桥段都采用钢结构，引桥或非关键部位仍采用预应力钢筋混凝土桥梁。这样既可以使工程的造价降下来，又能推动桥梁钢结构的发展。目前，几乎所有的特大桥都是正桥采用钢桥、引桥采用预应力混凝土桥的形式。
链接
Q370q成为桥梁建设用钢主力 不锈钢复合桥面板有望推广 ——从合肥南环线经开区特大桥探窥我国铁路大桥建设用钢现状
在本次会议期间，《中国冶金报》记者有幸参观了将要竣工的合肥南环线经开区钢桁梁柔性拱特大桥，从中一窥当前我国铁路大桥的用钢情况。
Q370q桥梁钢成为桥梁建设的主力钢种
一下车，只见由蓝色钢梁组成的主桥架矗立在面前，正中间顶着一个弧形的红色桥拱，桥下的预留地是用来建合宁高速公路的，整个大桥如同一条巨龙卧在4根巨大的混凝土桥墩上，气势非常宏伟，成为合肥城南的一道亮丽风景线。据承建该桥的中铁四局集团钢结构有限公司总工方继介绍，这座大桥长461米，高80米，是一座下承式、等高、连续、钢桁梁柔性拱桥，是沪汉蓉高速铁路引入合肥铁路枢纽的重点控制工程。该桥主跨229.5米、柔性拱矢高45米，在我国同类型桥梁中目前居于首位。 该工程项目负责人张雪松在接受《中国冶金报》记者采访时透露，整座大桥用钢量达到1.35万吨，其中用于主桁整体节点焊接的钢材采用了Q370qD桥梁钢，板厚超过40毫米的钢材采用了Q370qE桥梁钢，用于上平纵联、横联和桥面系纵横肋的钢材均采用Q345qD桥梁钢。这是我国铁路大桥建设用钢现状的一个“缩影”， Q370q桥梁钢已经成为我国桥梁建设的主力钢种。 这或许还可以从韩家沱长江大桥和铜陵长江大桥等桥梁用钢中获得证明。韩家沱长江大桥为一座铁路用的81+135+432+135+81米双塔双索面钢桁梁斜拉桥，是重庆至利川铁路上技术含量高、设计施工难度大的控制性工程。据该工程项目负责人曾永平介绍，其主桁和桥面板均采用了Q370qD桥梁钢，最大厚度达到50毫米。即将投用的合福铁路铜陵长江大桥是一座公铁两用的90+240+630+240+90米两塔五跨钢桁梁斜拉桥，下层为设计时速250公里的合福铁路双线和时速160公里的合庐铜铁路双线共四线铁路，上层为设计时速100公里的双向六车道高速公路。据负责此工程设计的中铁大桥勘测设计院集团公司副总工万田保介绍，铜陵长江大桥主要采用了Q370qE、Q420qE桥梁钢，总用量达到7.8万吨，其中绝大部分都是Q370qE桥梁钢。
铁路桥面采用不锈钢复合钢板值得钢厂关注
在经开区特大桥参观时，还有一个用钢情况引起了《中国冶金报》记者的特别关注，那就是它的桥面钢板。据介绍，经开区特大桥在材料使用方面的一个创新点，就是它在我国铁路客运专线中首次采用了321-Q345qD不锈钢复合正交异性桥面板，有效地解决了桥面的防水保护问题。不锈钢复合钢板由两部分叠成，底层是14毫米厚的Q345qD桥梁用结构板，上层是3毫米厚的321不锈钢板，具有抗高温高压、耐腐蚀性强的特点，可有效延长桥面的使用寿命。 有关专家表示，随着铁路钢桥正交异性钢桥面板的应用，道砟和钢板之间的防水保护成为一个影响桥梁耐久性的关键问题。目前，铁路钢桥面往往要铺上一层混凝土防水保护层，通常采用刚性防水保护层，如京沪高速铁路南京大胜关长江大桥采用高筋高性能混凝土防水保护层，福厦铁路木兰溪大桥采用了聚丙烯纤维高性能混凝土防水保护层；而东新赣江特大桥进一步创新，采用了环氧沥青混凝土柔性防水保护层。铁路钢桥要求保护层能在正常应用过程中不破碎、不崩溃、不老化，从而能够有效保护钢桥的桥面主体结构，因此成为桥梁建设的一个难点。现在，经开区特大桥直接采用不锈钢复合钢板，不用再做防水保护层。这是我国铁路钢桥在使用新材料方面的一个创新，值得大力推广应用。这一用钢趋势值得相关的钢铁企业关注和重视。不过，有关专家也指出，这种不锈钢复合钢板推广应用的难点在于对焊接的要求比较高。
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