大跨度钢桥设计及典型案例连载四:系列高性能结构钢
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, u; F0 `6 p- A5 X5 k大跨度钢桥的建设,推动了材料与结构新技术发展……
& Q' }* ]7 z0 N) x8 z7 H" C铁路桥具有较为刚性的主梁
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铁路桥具有较为刚性的主梁,除了总体的体系刚度,还需要良好的桥面局部刚度,因此主梁采用钢桁梁较多
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动力性能要求高3 N! T( U% g+ x4 J" U; c
其次,应尽可能选用阻尼大的结构并具有一定的参振质量,抑制桥 上列车的振动响应。 第三,桥上列车的振动响应与线路条件(尤其是轨道不平顺)有较大关系,因此也需要具备足够的桥面整体性。 另外,列车运行对轨道匀顺性有较高的要求,梁端转角限值竖向转角≤2‰、水平转角≤1‰。
9 f4 s! ^4 k o9 z9 S结构措施1-采用桁梁或桁拱以获得较好竖向刚度2 _+ }4 G6 p4 P
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桥面结构采用多横梁与纵梁、纵肋、弦杆结合的整体桥面结构,能较好地满足高速行车性能要求。, r) t; b3 x% k' d
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# A4 Z/ x- P ]% H高速铁路大跨度桥梁的关键技术:, o6 X) L1 a8 _( s" _
新材料:高性能的高强度结构钢
/ I# y% a/ ~. x f1 a P新结构:板桁组合结构,钢正交异性板整体桥面结构; {. }( u( \: Y
新的建造技术:钢桁梁斜拉桥及钢桁拱桥创新技术
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1 .碳素结构钢:低碳钢强度低,高碳钢焊接性差
- H4 k3 G+ L* e2 u' E2 .低合金高强度结构钢:添加少量合金元素,提高强度、细化晶粒、改善性能 n: S2 F( a! X4 J5 O/ T0 d
3 .高强钢丝和钢索材料:由优质碳素钢经过多次冷拔而成,抗拉强度 1670-1960MPa,伸长率较低 4 %
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中国、美国、欧洲及日本桥梁用结构钢
: }, k! ?- D! ? J GB 714-2008 | ASTM A709-11 | EN10025-3:2004 | EN10025-4:2004 | EN10025-6:2004 | JIS G 3106-2008 | Q345qC、D | 50、50W、HPS 50W[HPS345W] | S355N、S355NL | S355M、S355ML | ; r" n0 b& b( {3 S) w! ~; v
| SM490A、SM490B SM490YA、YB | Q370qC、D、E | 5 @, v$ W1 p, R: b, B8 z4 _
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& X& H) t, v; I- H | SM520B、SM520C | Q420qC、D、E |
$ g+ q5 f+ b" y2 C8 T, q5 ` | S420N、S420NL | S420M、S420ML | 1 O+ {# K* Y! A- v, e
| SM570 | Q460qC、D、E | HPS 70W [HPS485W] | S460N、S460NL | S460M、S460ML | S460Q、S460QL S460QL1 |
a" U$ O5 X+ i' _$ Z | Q500qC、D、E |
# t, U1 Z% D T8 J | 3 [3 M; P9 k/ b9 \, {5 C/ M
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, v9 }2 N4 ?' `0 q | S500Q、S500QL S500QL1 |
5 s! \4 F: Y' O: t | Q550qC、D、E | # y2 N8 r: k, ? L8 h5 j. m& `
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| S550Q、S550QL S550QL1 |
# m% Q' a4 [$ j7 i/ t4 x | Q620qC、D、E | " }( E7 O# `, e$ q
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| S620Q、S620QL S620QL1 |
& q/ b' l+ u/ T8 G$ @5 n" D | Q690qC、D、E | HPS 100W [HPS690W] | ) B. d5 U) } ~' u/ ]
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| S690Q、S690QL S690QL1 |
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5 x) t8 e8 O; u' k桥梁钢的发展方向:& \3 j. }8 P; v2 }7 j* ?
除Q370外,Q420及Q500也会成为桥梁的主力钢种;近年来,在桥梁上运用高性能钢已经成为研究热点;美国HPS-70W、 HPS-100W 钢和日本的SMA570W钢已经得到运用;耐候钢成为了高性能钢的一个发展方向,逐步在桥梁上得到运用。; u% b* h; O& u! u0 F
GB1591-2010 | 低合金高强结构钢 √ | GB714-2008 | 桥梁用结构钢结构钢 √ | GB5313-2010 | 厚度方向性能钢板结构钢 √ | GB19879-2005 | 建筑结构用钢板结构钢 √ | GB4171-2008 | 耐候结构钢 | GB16270-2009 | 高强度结构用调质板 | . ~, f4 n, `% q+ v
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关注一个钢种的哪些性能?
0 F. M/ o z" Z9 ^9 w1 n( U, ]- c高的强度:抗拉强度Rm和屈服点Rel比较高;
* ~) P8 i' g2 G- B% V良好的焊接性能:碳当量Ceq、焊接裂纹敏感性指数Pcm低,P、S含量低;3 L8 x" n8 k6 U' R; w Z4 Y
优异的防断性能:低温冲击韧性、纤维断面率适应低温及冲击荷载作用;" b/ z" O9 }3 c6 u- q. T# B
足够的变形能力:即塑性和韧性性能好,屈强比低;
* T/ q2 E3 [- q2 V. }6 L' J抗层状撕裂性能:厚度方向性能好。
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