(2)最適合於工業化製造。鋼橋構件一般都是在專業化的工廠由專用設備加工製作,不受季節的限制,加工製造速度快、精度高,質量容易得到控制,因而工業化製造程度高。
(3)便於運輸。由於鋼橋構件的自重較輕,特別是在交通不便的山區便於汽車運輸。
(4)安裝速度快。鋼橋構件便於用懸臂施工法拼裝,有成套的設備可用,拼裝工藝成熟。
(5)鋼橋構件易於修復和更換。
(6)鋼材易鏽蝕,故鋼橋的養護費用高。另外,鋼橋須防火,在列車通過時噪音大,故不宜在鬧市區建造鐵路鋼橋。
鋼橋可以根據不同的條件要求建成多種形式,其種類比其他材料製造的橋樑更多,主要可分為梁式體系、拱式體系及組合體系。
1.梁式體系
按力學圖式分梁式體系又可分為簡支梁、連續梁、懸臂樑;按主梁的構造
形式分有板梁橋、桁梁橋、箱梁橋、結合梁橋。
2.拱式體系
按力學圖式分拱式體系可分為有推力拱和無推力拱;按拱肋的構造形式分有版式、桁式、箱式。
3.組合體系
這類橋型包括吊橋和斜拉橋,都是利用高強鋼索來承重,吊橋(又稱懸索橋)的承重構件是高強度鋼索,恆載輕,跨越能力大。斜拉橋的承重構件是斜拉索和梁,其鋼樑可以是板式、桁式或箱式,恆載較輕,風動力性能較吊橋好,故發展很快。
鋼橋主體結構所用的鋼材主要是碳素鋼和低合金鋼。20世紀50年代我國鋼橋主要採用普通碳素鋼—A3鋼,該鋼材由於含碳量較高(0.14~0.22%),可焊性差,只能進行鉚接連線,如武漢長江大橋的主橋採用A3鋼,該橋為連續鉚接鋼桁梁。用A3鋼建造大跨度橋樑時,構件截面尺寸大,從而增加用鋼量並使鋼橋的自重加大,因此,20世紀50年代後期,我國開始研究在鋼橋上採用能夠焊接的國產高強度低合金鋼—16q鋼和16Mnq鋼,如南京長江大橋採用16Mnq,屈服點為340MPa,它比用A3鋼節約鋼材約15%。20世紀70年代,我國又成功研製出強度更高的15MnVNq鋼,屈服點是420MPa,又比用16Mnq鋼節約鋼材10%以上。21世紀,我國研製出另一種新型的橋樑用鋼—14MnNbq鋼,屈服強度為340MPa,該鋼材的主要特點是可焊接的最大板厚可達50mm,已成功用於蕪湖長江大橋(公、鐵兩用鋼斜拉橋)上。
現代鋼橋用材最多的是鋼板。用鋼材製造成鋼橋,要經過許多機械加工工藝和焊接工藝。製成的鋼橋要承受很大的靜、動力荷載與衝擊荷載,因此被選作造橋的鋼材,既要能適應製造工藝要求,又要滿足使用要求。為了滿足這些要求,對鋼的化學成分、力學性能(包括強度、塑性、韌性及疲勞性能等)和工藝性能
(包括冷彎性能和可焊性)都有嚴格的規定。
鋼橋在使用時,不僅要求鋼材具有較高的強度,而且還要求具有良好的塑性;對低溫下工作的鋼橋,要求鋼材具有良好的低溫衝擊韌性;對於焊接鋼橋,要求鋼材具有可焊性。塑性是鋼結構的安全性指標,因為在橋樑結構的局部應力集中處存在焊接殘餘應力的地方,應力值可能超過屈服點,塑性好的鋼材還可以通過塑性變形使應力重新分布,避免結構的局部破壞而導致整個結構的實效。韌性不好的鋼材,在低溫或快速載入等不利的條件下,容易使鋼材發生脆性斷裂。因此,常用低溫衝擊韌性來判斷鋼材的脆性斷裂傾向。鋼材隨著使用年限的延長,會發生老化、韌性下降,為此,還有有時效衝擊韌性要求。現代鋼橋所用的鋼材,還必須具有良好的可焊性,通過一定得焊接工藝能形成優質的焊接接頭。
鋼橋是主要承受動荷載的結構,鋼材的抗疲勞性能對於橋樑十分重要。鋼橋承受的動荷載大小雖低於結構的名義承載能力,但由於結構中有微小的缺陷或集中應力,易產生塑性變形,從而萌生裂紋,隨著外力循環次數的增加,微小的裂紋會逐漸擴展,最後導致鋼橋的疲勞斷裂。在結構上出現可以看見的裂紋時的荷載循環次數稱為疲勞壽命。影響結構疲勞壽命的因素除材料的韌性外,還與材料的化學成分、強度、結構的構造細節、荷載類型、板厚及工作環境等有關。
冷彎性能是剛才承受彎曲變形的能力,並顯示鋼板中是否有缺陷、有無夾渣或分層。它既是一項工藝指標,也是一項質量指標,冷彎性能好的材料有利於製造。
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