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近年來(lái),我國(guó)橋梁事業(yè)飛速發(fā)展,建成了一座座創(chuàng)世界紀(jì)錄的各類(lèi)橋梁,其中大跨度橋梁絕大部分都是鋼結(jié)構(gòu)橋梁。而伴隨著越來(lái)越多重載大跨度、復(fù)合新結(jié)構(gòu)鋼橋的出現(xiàn),對(duì)湖南鋼橋建造技術(shù)提出了更高的要求。
湖南鋼橋建造的整體提升
中 國(guó)是很早掌握建橋技術(shù)的古老國(guó) 家,早在公元206年就已經(jīng)掌握了鐵索橋的造橋技術(shù)。1705年在大渡河上修建的“瀘定橋”,是現(xiàn)存精良的一座鐵索橋。
1894年,我國(guó)杰出的鐵路工程師詹天佑主持修建完成了灤河鐵路大橋。他采用中 國(guó)傳統(tǒng)的方法,以中 國(guó)的潛水員潛入河底、配以機(jī)器操作的方式勝利完成打樁任務(wù),建成灤河大橋。
1937年,錢(qián)塘江大橋是中 國(guó)自行設(shè)計(jì)、建造的第 一座雙層鐵路、公路兩用橋,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)自行建造鋼橋的歷史。
如今,隨著幾代人的努力和不懈奮斗,中 國(guó)鋼橋?qū)崿F(xiàn)了飛速發(fā)展。主要體現(xiàn)在下面幾個(gè)方面:
連接形式的發(fā)展。湖南鋼橋連接形式從鉚接到栓接,再到栓焊結(jié)合,甚至全焊,各有優(yōu)缺點(diǎn),不斷推動(dòng)著鋼橋從材料、體量、跨度、功能等多方面綜合發(fā)展。目前,栓焊結(jié)合為主流,多采用工廠焊接、工地栓接,分別應(yīng)用了各自?xún)?yōu)點(diǎn)。
橋梁用鋼的綜合發(fā)展。材料屈服強(qiáng)度從Q235到Q690不斷提高,材料的韌性、可焊性、耐腐蝕性等也逐步提升,為鋼橋的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。目前,Q690qENH高性能鋼已在江漢七橋應(yīng)用。另外,不銹鋼復(fù)合鋼、耐候鋼等也在近幾年得到了良好應(yīng)用,材料性能逐漸向高性能方向發(fā)展。
鋼橋未來(lái)的發(fā)展將出現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn):
一,進(jìn)一步朝重載大跨度(千米級(jí))方向發(fā)展。目前已建成的公鐵兩用斜拉橋——滬蘇通長(zhǎng)江大橋,大跨度1092米;公鐵兩用懸索橋——五峰山長(zhǎng)江大橋大跨度也是1092米。
二,質(zhì)量和壽命不斷提高。設(shè)計(jì)壽命100年、120年的提出,對(duì)耐久性要求逐步提高,加工質(zhì)量、建造質(zhì)量等多方面也相應(yīng)提高,鋼橋品質(zhì)不斷提升。
三,向復(fù)合方向發(fā)展。包括結(jié)構(gòu)復(fù)合、材料復(fù)合等。如斜拉、懸索、拱等結(jié)構(gòu)型式的復(fù)合、鋼與混凝土的復(fù)合、景觀與功能的復(fù)合等。
四,向快速、集成方向發(fā)展。如整節(jié)段、整孔工廠制造,先疊合預(yù)制再安裝,整體拼裝轉(zhuǎn)體、整體提升等方案。
制造技術(shù)的迭代升級(jí)
經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)積累和進(jìn)步,鋼橋制造技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。例如,U肋全熔透焊接技術(shù)得到應(yīng)用,使橋面板獲得了較好的抗 疲勞性能。自動(dòng)化焊接技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用,使焊接質(zhì)量得到了提升。
隨著鋼橋跨度的增大,鋼橋制造對(duì)材料的強(qiáng)度提出了更高的要求,對(duì)焊縫與母材的結(jié)合性能也提出了更高的要求,特別是異種材質(zhì)的焊接接頭性能得到了大幅度改 善。焊接接頭的機(jī)械性能、抗拉、防裂、耐候等方面綜合提升,為高性能橋梁鋼的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。不銹鋼復(fù)合鋼板焊接技術(shù)的提升,為橋面等不易排水、容易銹蝕部分鋼板提供了較好的解決方案。目前,該技術(shù)在五峰山長(zhǎng)江大橋、鳊魚(yú)洲長(zhǎng)江大橋中得到了應(yīng)用。
此外,智能制造技術(shù)在鋼橋制造中得以應(yīng)用。如BIM技術(shù)可提前進(jìn)行模型的施工模擬,避免施工過(guò)程中的一些不易發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題;二維碼信息技術(shù)的應(yīng)用,能快速獲取項(xiàng)目信息,也可與物聯(lián)網(wǎng)連接,定位構(gòu)件當(dāng)前的位置和狀態(tài)信息等需要展示的信息;精密測(cè)量與虛擬預(yù)拼裝技術(shù)的應(yīng)用,提高了制造安裝的質(zhì)量;焊接仿真技術(shù)的應(yīng)用,可對(duì)焊接變形進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)控。
快速、靈活的架設(shè)技術(shù)
鋼梁架設(shè)是鋼橋施工的核心工作。目前國(guó)內(nèi)常用的鋼梁架設(shè)方法主要有:懸臂拼裝法、膺架法、頂推法、拖拉法、浮拖法、轉(zhuǎn)體法、整體提升法、纜載吊機(jī)法、纜索吊機(jī)法、鋼混組合梁一體化施工方法、吊索塔架法、整節(jié)段架設(shè)法等。
未來(lái),面對(duì)橋梁跨度、重量越來(lái)越大,新型結(jié)構(gòu)、施工條件多樣化發(fā)展等趨勢(shì),鋼橋架設(shè)技術(shù)也將逐步升級(jí)。主要包括:
大件化、快速化。面對(duì)橋梁跨度、重量越來(lái)越大的趨勢(shì),大塊件吊裝架設(shè)方法的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其具有工廠標(biāo)準(zhǔn)化制造、現(xiàn)場(chǎng)連接部位少的優(yōu)點(diǎn),施工質(zhì)量可靠,施工速度快。
施工方法多樣化。面對(duì)橋梁新型結(jié)構(gòu)、施工條件多樣化發(fā)展的趨勢(shì),常常需要數(shù)種施工方法配合使用。隨著未來(lái)施工技術(shù)及施工裝備的進(jìn)步,鋼梁架設(shè)方法的應(yīng)用方式將會(huì)越來(lái)越靈活。
極 端環(huán)境橋梁施工。面對(duì)我國(guó)海洋、高寒地區(qū)等極 端環(huán)境的橋梁建設(shè)需求,需研究各種極 端環(huán)境下的施工方法適應(yīng)性、人員安 全性、施工裝備優(yōu)化等問(wèn)題。
鋼橋施工設(shè)備的發(fā)展方向
一,大型化。隨著我國(guó)橋梁技術(shù)的發(fā)展,橋梁節(jié)段的大重量持續(xù)被刷新,相應(yīng)地,鋼橋施工設(shè)備的額定起重量等參數(shù)也會(huì)越來(lái)越大。
二,多樣化。為滿(mǎn)足我國(guó)交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的需求,需要在高寒高海拔地區(qū)、山嶺峽谷地區(qū)、海峽地區(qū)建設(shè)橋梁,相應(yīng)地,對(duì)鋼橋施工設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性提出更高的要求。另外,對(duì)于各種新型結(jié)構(gòu)的鋼橋,也需對(duì)鋼橋施工設(shè)備的結(jié)構(gòu)、功能做出改進(jìn),以適應(yīng)其使用工況。
三,智能化。隨著我國(guó)電氣、液壓控制技術(shù)的快速發(fā)展,鋼橋施工設(shè)備關(guān)鍵功能的自動(dòng)化程度已有了明顯的提升,但在全自動(dòng)操控、智能監(jiān)控、故障自診斷、設(shè)備運(yùn)維管理云平臺(tái)等方面還有巨大的提升空間。
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