大跨徑鋼橋新技術(shù)

專題主編 劉釗 《現(xiàn)代交通與冶金材料》2022.7,2（4）

鋼橋建造始于西方工業(yè)革命，十八世紀(jì)英國(guó)工匠達(dá)比（Abra?ham Darby）家族的焦煤煉鐵技術(shù)和英格蘭煤溪谷鐵橋（Coalbrook?dale iron bridge）的建成，是鋼橋起源的標(biāo)志性事件。1825 年斯蒂芬森（George Stephenson）蒸汽機(jī)試車成功，催生了鐵路運(yùn)輸方式和鐵路橋梁大發(fā)展，十九世紀(jì)后期汽車運(yùn)輸方式開始在歐美普及，公路橋梁建設(shè)需求隨之激增。作為工業(yè)文明的最初碩果之一，鋼鐵橋梁首先登上土木工程領(lǐng)域舞臺(tái)（比混凝土橋大約早100 年），從此改變了人類直接利用天然材料建造橋梁的歷史?；仡櫸鞣戒摌虬l(fā)展歷程，不難看到：隨著冶金技術(shù)進(jìn)步，經(jīng)歷了鑄鐵橋、鍛鐵橋和鋼橋的漸進(jìn)發(fā)展；在早期鋼桁梁形式上，經(jīng)歷了普拉特/華倫/豪氏桁架（Pratt/Warren/Howe）等多種形式的嘗試；在加勁梁結(jié)構(gòu)上，經(jīng)歷了各式鋼板梁、鋼桁架、正交異性鋼箱梁的探索；在工程實(shí)踐上，經(jīng)歷了數(shù)百座鋼橋的慘痛事故教訓(xùn)（如著名案例：1879 年英國(guó)Tay 橋墩風(fēng)毀垮塌、1907 年加拿大Quebec 橋壓桿失穩(wěn)、1940 年美國(guó)Tacoma海峽橋顫振風(fēng)毀、1967 年美國(guó)Silver 橋疲勞斷裂等）；在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論和手段上，從經(jīng)典力學(xué)中逐步形成了鋼橋特有的靜力、穩(wěn)定、疲勞、動(dòng)力、可靠度分析體系和結(jié)構(gòu)軟件系統(tǒng)。

我國(guó)鋼橋建造始于二十世紀(jì)，從鐵路鋼桁架和鋼板梁起步。自上世紀(jì)九十年代以來(lái)，在跟蹤學(xué)習(xí)國(guó)際先進(jìn)鋼橋技術(shù)與理論的過程中，走出了自己的實(shí)踐與創(chuàng)新發(fā)展道路。特別是近20 年來(lái)，以超大跨度懸索橋、斜拉橋、拱橋和跨海工程為代表的中國(guó)鋼橋，取得了舉世矚目的成就！盡管如此，站在二十一世紀(jì)的今天，仍需要客觀看待我國(guó)鋼橋發(fā)展的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。首先，因?yàn)槲覀儚澋莱囋竭^了西方對(duì)鋼橋的200 年艱辛探索，仍需靜心學(xué)習(xí)補(bǔ)課；其次，結(jié)合當(dāng)下先進(jìn)制造的軟硬件產(chǎn)業(yè)升級(jí)，同步提升鋼橋的工業(yè)化水平；再者，面向環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展，亟待開展基于高性能材料的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-制造-施工-管養(yǎng)的智能化升級(jí)。

本期專欄精選了5 篇鋼橋論文，展示了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外在鋼橋設(shè)計(jì)、制造、管養(yǎng)等方面的一些可貴實(shí)踐與研究探索，作者主要為橋梁工程一線的中青年技術(shù)專家，論文具有堅(jiān)實(shí)的工程背景，涉及土耳其博斯普魯斯三橋、常泰長(zhǎng)江大橋、滬通長(zhǎng)江大橋、馬鞍山長(zhǎng)江大橋等大跨徑鋼橋。研究?jī)?nèi)容包含：大跨徑斜拉-懸索協(xié)作體系橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析、大跨徑公鐵兩用雙層橋面鋼桁拱橋的設(shè)計(jì)、帶有整體節(jié)點(diǎn)的大節(jié)段鋼桁梁制造技術(shù)、面向大跨懸索橋管養(yǎng)的BIM 信息系統(tǒng)研發(fā)以及連續(xù)梁拱組合體系鋼橋的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化。這些論文內(nèi)容翔實(shí)，希望能夠促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域同行的技術(shù)交流，為我國(guó)鋼橋技術(shù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。