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1、18世界橋梁2011年第2期國(guó)外高性能橋梁用鋼的研發(fā)編譯黃維，張志勤，高真鳳。何立波，邢娜(鞍鋼股份有限公司技術(shù)中心，遼寧鞍山114009)摘要：日本、美國(guó)及歐洲分別投入了大量資源開(kāi)發(fā)高性能橋梁用鋼。日本新日鐵公司研發(fā)的BHS500及BHS700W高性能鋼碳當(dāng)量低，焊接裂紋敏感系數(shù)小，能夠進(jìn)行大線(xiàn)能量焊接，在具有良好的綜合力學(xué)性能的同時(shí)，還具有一定的耐候性；美國(guó)HPS系列高性能橋梁用鋼品種多，能使橋梁制造成本降低18，重量減輕28；歐洲變截面鋼板的應(yīng)用減少了橋梁焊縫，節(jié)約了材料。在高性能橋梁用鋼的研發(fā)過(guò)程中日本十分重視基礎(chǔ)理論研究并能根據(jù)需要及時(shí)修改標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)高性
2、能鋼的研發(fā)則非常注重行業(yè)之間的合作，而歐洲利用先進(jìn)的軋制工藝大力發(fā)展變截面鋼板。關(guān)鍵詞：橋梁；高性能鋼；設(shè)計(jì)；研發(fā)中圈分類(lèi)號(hào)：U444文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1671—7767(20l1)02—0018一O41前言隨著鋼橋向大跨度和全焊接結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，對(duì)弓橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠性及使用壽命的要求越來(lái)越嚴(yán)試驗(yàn)中所用的單跨格，由此對(duì)鋼板質(zhì)量提出了更高的要求，即不僅要求其具有高強(qiáng)度以滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)輕量化要求，而且還應(yīng)具有優(yōu)良的低溫韌性、焊接性和耐蝕性等，以滿(mǎn)足鋼結(jié)構(gòu)的安全可靠、長(zhǎng)壽等要求。為此，日本、美國(guó)及歐洲分別投入大量資源開(kāi)發(fā)了滿(mǎn)足上述要求的高性能圖l板梁橋鋼板屈服強(qiáng)度和重量
3、比的關(guān)系橋梁用鋼，并且取得了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。以高性能橋梁用鋼對(duì)于這類(lèi)橋梁的減重非常有效?？枷路謩e闡述日本、美國(guó)及歐洲高性能橋梁用鋼的研慮到梁式橋占橋梁類(lèi)型的大多數(shù)，500MPa將成為發(fā)及應(yīng)用概況，并重點(diǎn)介紹日本高性能鋼的研發(fā)高性能橋梁用鋼最基本的強(qiáng)度值。情況。就BHSS00／500W的焊接熱輸入來(lái)說(shuō)，已經(jīng)從SM57O的每道焊接能量上限7kJ／mm增加為2日本高性能橋梁用鋼的研發(fā)SM490的lOkJ／mm，根據(jù)實(shí)際情況的不同，焊接熱目前，日本橋梁用鋼主要向高性能鋼方向發(fā)展，輸入可以達(dá)到15kJ／ram。足夠的夏比沖擊吸收功為此，日本新日鐵和JFE公司相繼開(kāi)發(fā)了
4、BHS500保證了冷彎成型的冷彎半徑更小。在開(kāi)發(fā)高性能橋及BHS7O0系列高性能橋梁用鋼，下面主要以新日梁用鋼的過(guò)程中，也考慮到了厚度方向的性能，將高鐵公司生產(chǎn)的高性能鋼為例介紹其相關(guān)研發(fā)情況。性能橋梁用鋼的S含量減小到0．0069／5以下，以改2．1研發(fā)目標(biāo)善鋼的抗層狀撕裂性，對(duì)于Z向性能，《鋼板及扁鋼新日鐵公司的研發(fā)人員研究了常用鋼橋的最佳的厚度方向特性規(guī)范}(JISG3119)規(guī)定的最高水平屈服強(qiáng)度。圖1給出了屈服強(qiáng)度與板梁橋主梁重量Z35是高性能橋梁用鋼的預(yù)期目標(biāo)。之間的關(guān)系，從圖中可以看出，隨著鋼的屈服強(qiáng)度的為了減少維護(hù)成本，在具有上述優(yōu)良性能的基提高，
5、其重量比下降，但是當(dāng)屈服強(qiáng)度超過(guò)500MPa礎(chǔ)上，耐候性是非常必要的。表1給出了新日鐵公時(shí)，由于交變載荷產(chǎn)生的疲勞極限成為設(shè)計(jì)的控制司高性能橋梁用鋼的性能指標(biāo)。因素，繼續(xù)增加強(qiáng)度并不能得到更好的效果。對(duì)于2．2BH$5O0高性能鋼的研發(fā)懸索橋和斜拉橋，減少橋梁結(jié)構(gòu)的自重能顯著減少2．2．1成分與力學(xué)性能橋梁建設(shè)成本，實(shí)踐證明，屈服強(qiáng)度為700MPa的東京跨海大橋首次應(yīng)用了l200t厚8～59mm收稿日期：2O10一l1—01編譯者簡(jiǎn)介：黃維(1984一)，男，2007年畢業(yè)于兩安理1-大學(xué)材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)，工學(xué)學(xué)士，2009年畢業(yè)于東北大學(xué)材料學(xué)專(zhuān)業(yè)，工學(xué)碩士(
6、E—mail：huangwei—lieU@163．corn)。國(guó)外高性能橋梁用鋼的研發(fā)黃維，張志勤，高真鳳，何立波，邢娜19∞皇＼嚼的BHS500高性能鋼，由于減少了P、S、N、C等元300℃時(shí)的焊縫性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，BHS500高素含量，P小于0．20，因此其焊接無(wú)需預(yù)熱。圖性能鋼能同時(shí)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)中要求的強(qiáng)度和剛度要求。2給出了BHS500高性能鋼拉伸及夏比沖擊試驗(yàn)結(jié)所以，從焊接特性來(lái)說(shuō)，BHS500高性能鋼的性能也果，在拉伸試驗(yàn)中，BHS500高性能鋼的屈服強(qiáng)度超可以與SM490媲美。此外，Y形坡口焊接裂紋試驗(yàn)過(guò)了500MPa；夏比沖擊試驗(yàn)中，在一5℃時(shí)，V形
7、表明，BHS500高性能鋼在常規(guī)焊接中無(wú)需預(yù)熱?？诖怪避埾虻臈l件下，BHS500高性能鋼的沖擊功2．3BHS7O0w高性能鋼的研發(fā)超過(guò)了100J。BHS7O0W高性能鋼是新日鐵1994年為明石海峽大橋設(shè)計(jì)的剛性大梁用材料。BHS700W高性能鋼的P值較大，并且強(qiáng)度較高，因此BHS700W高性能鋼的焊接預(yù)熱溫度在5O℃左右，同時(shí)其焊接熱輸入降為5kJ／mm，借此來(lái)減少焊縫開(kāi)裂。BHS700W高性能鋼的碳含量低并且不含B，以此來(lái)降低焊接預(yù)熱溫度(從5O～120℃)。除此之外，有效利用Cu的時(shí)效析出來(lái)保證鋼的強(qiáng)度。通過(guò)控制工藝過(guò)程，使鋼的屈服強(qiáng)度增加了15MPa。罄BH
8、S700W
