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1、18世界橋梁2011年第2期國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中心，遼寧鞍山114009)摘要：日本、美國及歐洲分別投入了大量資源開發(fā)高性能橋梁用鋼。日本新日鐵公司研發(fā)的BHS500及BHS700W高性能鋼碳當量低，焊接裂紋敏感系數(shù)小，能夠進行大線能量焊接，在具有良好的綜合力學性能的同時，還具有一定的耐候性；美國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)過程中日本十分重視基礎理論研究并能根據(jù)需要及時修改標準，美國高性
2、能鋼的研發(fā)則非常注重行業(yè)之間的合作，而歐洲利用先進的軋制工藝大力發(fā)展變截面鋼板。關鍵詞：橋梁；高性能鋼；設計；研發(fā)中圈分類號：U444文獻標志碼：A文章編號：1671—7767(20l1)02—0018一O41前言隨著鋼橋向大跨度和全焊接結構方向發(fā)展，對弓橋梁結構的安全可靠性及使用壽命的要求越來越嚴試驗中所用的單跨格，由此對鋼板質量提出了更高的要求，即不僅要求其具有高強度以滿足結構輕量化要求，而且還應具有優(yōu)良的低溫韌性、焊接性和耐蝕性等，以滿足鋼結構的安全可靠、長壽等要求。為此，日本、美國及歐洲分別投入大量資源開發(fā)了滿足上述要求的高性能圖l板梁橋鋼板屈服強度和重量
3、比的關系橋梁用鋼，并且取得了可觀的經(jīng)濟及社會效益。以高性能橋梁用鋼對于這類橋梁的減重非常有效?？枷路謩e闡述日本、美國及歐洲高性能橋梁用鋼的研慮到梁式橋占橋梁類型的大多數(shù)，500MPa將成為發(fā)及應用概況，并重點介紹日本高性能鋼的研發(fā)高性能橋梁用鋼最基本的強度值。情況。就BHSS00／500W的焊接熱輸入來說，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公司相繼開發(fā)了
4、BHS500保證了冷彎成型的冷彎半徑更小。在開發(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程中，也考慮到了厚度方向的性能，將高鐵公司生產的高性能鋼為例介紹其相關研發(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)目標善鋼的抗層狀撕裂性，對于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度。圖1給出了屈服強度與板梁橋主梁重量Z35是高性能橋梁用鋼的預期目標。之間的關系，從圖中可以看出，隨著鋼的屈服強度的為了減少維護成本，在具有上述優(yōu)良性能的基提高，
5、其重量比下降，但是當屈服強度超過500MPa礎上，耐候性是非常必要的。表1給出了新日鐵公時，由于交變載荷產生的疲勞極限成為設計的控制司高性能橋梁用鋼的性能指標。因素，繼續(xù)增加強度并不能得到更好的效果。對于2．2BH$5O0高性能鋼的研發(fā)懸索橋和斜拉橋，減少橋梁結構的自重能顯著減少2．2．1成分與力學性能橋梁建設成本，實踐證明，屈服強度為700MPa的東京跨海大橋首次應用了l200t厚8～59mm收稿日期：2O10一l1—01編譯者簡介：黃維(1984一)，男，2007年畢業(yè)于兩安理1-大學材料科學與工程專業(yè)，工學學士，2009年畢業(yè)于東北大學材料學專業(yè)，工學碩士(
6、E—mail：huangwei—lieU@163．corn)。國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℃時的焊縫性能。試驗結果表明，BHS500高素含量，P小于0．20，因此其焊接無需預熱。圖性能鋼能同時滿足標準中要求的強度和剛度要求。2給出了BHS500高性能鋼拉伸及夏比沖擊試驗結所以，從焊接特性來說，BHS500高性能鋼的性能也果，在拉伸試驗中，BHS500高性能鋼的屈服強度超可以與SM490媲美。此外，Y形坡口焊接裂紋試驗過了500MPa；夏比沖擊試驗中，在一5℃時，V形
7、表明，BHS500高性能鋼在常規(guī)焊接中無需預熱?？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)超過了100J。BHS7O0W高性能鋼是新日鐵1994年為明石海峽大橋設計的剛性大梁用材料。BHS700W高性能鋼的P值較大，并且強度較高，因此BHS700W高性能鋼的焊接預熱溫度在5O℃左右，同時其焊接熱輸入降為5kJ／mm，借此來減少焊縫開裂。BHS700W高性能鋼的碳含量低并且不含B，以此來降低焊接預熱溫度(從5O～120℃)。除此之外，有效利用Cu的時效析出來保證鋼的強度。通過控制工藝過程，使鋼的屈服強度增加了15MPa。罄BH
8、S700W
