提高強度和耐候性是“橋梁鋼”未來發(fā)展趨勢

在我國橋梁鋼經(jīng)歷過從國外進口到產(chǎn)業(yè)化的艱辛發(fā)展史：千萬里長江第一橋——武漢長江大橋的建設(shè)鋼材是以前蘇聯(lián)進口的。從南京長江大橋逐漸，在我國自主研發(fā)的第一代16錳橋梁鋼派上了用場，稱之為有志氣鋼。之后，在我國又產(chǎn)品研發(fā)15錳釩鈦橋梁鋼，用以九江長江大橋。1985年，中國又開發(fā)出國內(nèi)第三代橋梁鋼，即國內(nèi)14錳鈮鋼，取得成功用于蕪湖長江大橋。自此，中國又開發(fā)了第四代、第五代橋梁鋼……橋梁鋼的故事一直延續(xù)至今，橋梁鋼是啥？與其他鋼對比，它獨特性主要表現(xiàn)在哪兒？每座橋的鋼材挑選主要取決于哪些方面？為找到答案，橋梁基本建設(shè)報記者采訪了中國工程院院士毛新平。

毛新平接納本報新聞記者：橋梁鋼是啥？與其他種類的鋼材對比，橋梁鋼的特殊性體現(xiàn)在哪幾個方面？

毛新平：橋梁鋼是按照主要用途來定義的，就是指全部用以橋梁建設(shè)的鋼材。相比于其他種類的鋼材，其獨特性具體反映：其成分和加工工藝要根據(jù)橋梁設(shè)計方案、施工的實際需求來訂制。在實際施工中，依據(jù)特性要求和應(yīng)用部位的不同，橋梁鋼實際可分為性能卓越橋梁鋼板、耐侯橋梁鋼板、橋梁用夾芯板、高韌性橋梁用吊索、高強螺栓、功能性厚鋼板等類型。

此外，橋梁鋼的發(fā)展也有著特殊地區(qū)。一些種類的鋼材就是為了某一橋梁工程項目專業(yè)產(chǎn)品研發(fā)，但經(jīng)過工程實踐后，這類鋼材以及應(yīng)用技術(shù)會形成一種客觀性計劃方案。伴隨著后面類似工程的建設(shè)和發(fā)展趨勢，這一方法將不斷被升級，進而衍生出產(chǎn)品系列來滿足不同工程的基本建設(shè)要求。

新聞記者：每座橋的鋼材挑選主要取決于哪些方面呢？

毛新平：鋼材的強度會隨著橋梁的跨距、載荷等要素轉(zhuǎn)變而變化。由于橋梁不一樣部位的承受力情況和服現(xiàn)役自然環(huán)境不一樣，因此一座橋不太可能只采用一種鋼材，建設(shè)方會根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征和支承狀況明確提出鋼材要求。橋梁某一部位的鋼材必須哪種強度和薄厚，將承受什么環(huán)境等，全是我所在的材料產(chǎn)品研發(fā)所需充分考慮的。此外，在橋梁設(shè)計，建設(shè)方還會和我們交流探討，提早得知現(xiàn)階段材料能產(chǎn)品研發(fā)到怎么樣的水準(zhǔn)，因此有效制訂方案設(shè)計。

新聞記者：和混泥土橋?qū)Ρ?，鋼橋具有哪些?yōu)點和缺點？

毛新平：從材料的基本特點上來講，混凝土的作用是抗壓強度，其抗壓能力強，但抗壓強度水平較差，混泥土較為脆。而鋼架結(jié)構(gòu)的抗壓強度性強，所以我們在許多設(shè)計里，全是應(yīng)用混合結(jié)構(gòu)。比如一個立柱，外邊用鋼，里邊灌混泥土。

條件下，用料也會不同。例如吊索材料一定是鋼；橋梁的大結(jié)構(gòu)上，鋼和混泥土要根據(jù)具體的承受力狀況充分考慮，并不是讓某一種材料一統(tǒng)天下，反而是要發(fā)揮材料分別的優(yōu)勢，找到一個最優(yōu)方案。

新聞記者：隨著我國交通建設(shè)向海洋和高原地區(qū)等地區(qū)深層次，橋梁耐腐蝕、耐寒和抗震等級等性能也要不斷提升，在這種趨勢下，未來的橋梁鋼會迎來什么變動？

毛新平：橋梁鋼是一個以鋼材主要用途區(qū)劃出來的定義，包含了許多不同的鋼材牌號，而且不一樣鋼材牌號在橋梁里的作用不盡相同。因而，不同的橋梁對每一種鋼材技術(shù)性能的著重點也不盡相同。但總體來說，用以橋梁建設(shè)的鋼材有兩大發(fā)展趨向，一是抗壓強度不斷提升，二是耐老化進一步提升。

鋼材抗壓強度提升代表著，在滿足橋梁構(gòu)造承受力規(guī)定的前提下，橋梁的鋼結(jié)構(gòu)工程能夠變得更輕巧。其實際意義主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，修橋的用鋼量少，鋼材生產(chǎn)過程中消耗的資源和排放的廢料也會隨之降低，這與國家綠色發(fā)展理念的總體基本要求相一致的；第二，橋梁的自身重量更加輕，橋梁的有效載荷會相對增強。

鋼材耐老化提高代表著，橋梁的鋼架結(jié)構(gòu)能夠更好地承受橋址所在自然環(huán)境的磨練。鋼材在實際使用過程中一定會被持續(xù)浸蝕，即便是一般的沙塵碰在鋼材上都會造成耗損。但我們可以操縱其腐蝕率，即通過方式方法將鋼材每一年被浸蝕的量操縱在一定范圍之內(nèi)，進而保證橋梁120年乃至150年的使用壽命。

針對橋梁鋼構(gòu)造的保護，傳統(tǒng)式的方法是則在外界刷一層耐腐蝕建筑涂料。但隨著修橋經(jīng)營規(guī)模特別大，噴涂一次的人力、物力資源消耗猛增。為保證橋梁可在設(shè)計方案使用期限內(nèi)高品質(zhì)服現(xiàn)役，提議綠化養(yǎng)護單位還要隔一段時間填補噴涂一次。

因而，提高鋼材的耐老化，使其本身可以解決自然環(huán)境的磨練，才是更加經(jīng)濟發(fā)展、靠譜的方法。大家還應(yīng)當(dāng)注意的是，每個地區(qū)的環(huán)境特點都是不同的，對鋼材的銹蝕狀況也不同，在材料開發(fā)中，我們應(yīng)該根據(jù)不同浸蝕標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)品開展人性化調(diào)節(jié)。

新聞記者：從總體上，在海洋性氣候地區(qū)和高寒地區(qū)，橋梁鋼會受到什么影響呢？

毛新平：用以海底隧道的鋼材，不僅要可抗氯離子含量，還需要耐熱、高寒濕、高鹽堿度等環(huán)境，并且不同的水域，這種環(huán)境因素也不同。用以極凍地區(qū)的鋼材，則需要在低溫環(huán)境下有較好的斷裂韌性。環(huán)境溫度越小，鋼材抗機動車行駛時產(chǎn)生的活載水平越差，就越容易產(chǎn)生破裂，這便是俗稱的變脆，我們應(yīng)該保證鋼材在最低溫的情況下，仍然能夠承受車子根據(jù)時產(chǎn)生的活載。

新聞記者：鋼的強度提升了，是不是也會催生出其他問題？

毛新平：我們應(yīng)該辯證的看待新技術(shù)應(yīng)用和新材料的發(fā)展。例如，鋼的強度提升了，橫斷面可能縮小。從材料開發(fā)設(shè)計的角度來看，持續(xù)提高材料的性能就是我們技術(shù)工程師理應(yīng)要做的事情。與此同時，我們還要有一種重視科學(xué)的精神和觀念，少一點可塑性，多一些對自然和科學(xué)的不懈探尋，這也是我們每一個科技工作者應(yīng)盡的職責(zé)。將來出現(xiàn)新問題，我們就要提供一個更為科學(xué)合理、經(jīng)濟發(fā)展、低碳環(huán)保的解決方案，為此來滿足新的建設(shè)要求。

角色連接

毛新平，北京科技大學(xué)名譽教授，主要從事優(yōu)秀鋼鐵制造流程和性能卓越鋼材材料科學(xué)研究，得到國家科技進步二等獎3項、省級科技創(chuàng)新一等獎8項，論文發(fā)表160余篇，出版專著2部，當(dāng)選三個一百原創(chuàng)設(shè)計書籍和十二五國家重點書籍。曾獲何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新獎、光明工程科技青年人獎、魏壽昆冶金工業(yè)青年人獎和第一屆優(yōu)秀技術(shù)工程師獎，當(dāng)選第一屆萬人計劃百千萬工程高層次人才，是全國勞模和全國五一勞動獎?wù)芦@獎?wù)撸?015年被選為中國工程院院士。