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摘要:
铁路桥梁工程技术一直是国内外研究的热点,随着社会的不断进步,经济的繁荣发展,我国铁路桥梁在工程建设上也颇有成果,无论是材料、设备上的更新,还是工程技术上的突破,都足以证明我国在铁路桥梁建设的实力,当然对于国外的先进的桥梁工程技术我们也要虚心学习,共同进步。本文将对国内外铁路桥梁工程技术发展进行系统性的阐述。
关键词:
铁路桥梁;材料;工程技术;发展趋势
1铁路桥梁材料的发展
材料在铁路桥梁的建设上起到了至关重要的作用,材料的发展意味着铁路桥梁的发展,新材料的应用为铁路桥梁的发展指明了方向,一旦新材料的发展存在滞后,那新型桥梁的建设就如同涸泽之鱼,失去维系的依据。就目前来看,仍有部分具备巧妙构思的桥梁设计因没有与之匹配的材料而无法投入实际生产的案例,足以看出新型材料在铁路桥梁建设中的重要地位。铁路桥梁构建过程中有两样重要材料,为钢材和混凝土。这两种材料具有质量轻、性能高、功能全的发展前景。笔者将对铁路桥梁应用材料发展进行阐述。
1.1钢材材料发展
现在跨度较大的桥型多为钢桥类型,钢桥如此盛行因为它自身优势就受到很多工程师的青睐,包括它的防腐性、可焊性、高强度高韧性和抗疲劳力等性能。如何在原性能的前提下提高钢桥的强度一直是世界各国桥梁设计建造者关注的话题,不仅提高钢桥的强度,还要提高钢桥的韧性、抗疲劳里等其他性能,这凸显出人类对材料的极致的追求。德国在三十年代就开始生产ST52-3钢(德标低合金钢),ST52-3钢中以锰钢为主材料,再配以硅材料,强度能达到620MPA,随后英国在60年代生产出550~640MPA的低碳合金钢应用于铁路桥梁建设中,之后美国、苏联、日本等国在铁路桥梁建设中也使用了强度较高钢材料。我国在焊接与应用材料上与美国日本就有一定差距,所以我国应联合冶金部门根据铁路桥梁的需求研制出实用性钢材,达到能与国际接轨的程度。
1.2高强度钢筋、钢丝与钢绞线
高强度的钢筋因为具有降低修建费用、提高拼接功能、增强桥垮能力等优势被许多国家推崇,尤其是精轧螺纹形状的钢筋,因为这种钢筋上有不对称的螺纹,可根据需求任意切割,再用套筒的螺母连接,这种可自由搭配长短可控的钢筋已被很多国家应用。英国最早研究的低松弛的钢丝和钢绞线被很多国家认可并应用,究其原因首先他在通过稳定处理后松弛率较普通的钢丝和钢绞线低2/5~1/5,达到节约成本的目的;其次处理后钢丝和钢绞线具备更好的屈服强度和韧性;最后他的耐热性也会相应提高。这些特征在铁路桥梁的运用中是至关重要的,所以也广泛应用各个国家。
1.3混凝土
应用在铁路桥梁的混凝土一般分为两类,一类是高强度混凝土,另一类是轻质混凝土。高强混凝土我国规定要高于C60级别强度,但在美国高于41MP的就可定义为高强度混凝土,它实用又牢靠以及抗击性大抗压强度高等特点使其在长期应用在铁路桥梁建设上。轻质混凝土的材料为轻质的骨料,这种材料没有被广泛使用主要因为他在使用中存在一定缺陷,比如在小跨径的铁路桥梁中运用可以减轻自重达到抗震效果,但在大跨径的铁路桥梁就不能达到效果,所以它的运用有局限性。
1.4其他复合材料
碳纤维强化复合材料具备质量轻和强度大的特质,而且热膨胀系数低、耐腐蚀抗疲劳等。这些优点都让其备受关注,尽管许多国家研究的火热,但鉴于其投入成本高,没有被广泛应用。
2桥梁基础技术发展
(1)桥式时展。我国铁路桥梁发展分为以下几个时期:第一段时期:十九世纪中期到末期,铁路桥梁的修建阶段,材料多以熟钢为主,而且很少涉及深水基础;第二段时期:二十世纪初期到末期,钢桥的发展突飞猛进,钢筋混凝土材料的桥也慢慢崛起,这个时期桥型多以拱桥为主,此时已开始用沉箱和沉井做深水基础;第三段时期:二十世纪中期到今天,我国一直发展预应力钢筋混凝土桥,并同时开始涉猎新的桥型。(2)桥梁种类。桥梁种类分为悬索桥、斜拉桥、拱桥等。悬索桥有一个突出的特点就是其的跨力大,它的跨径范围为1000~4000m左右,虽然这种类型的桥在我国应用不是很多,但未来也是会有很多发展前景的。斜拉桥虽然没有悬索桥跨径那么大,但是它造价低和钢度大的特点为其赢得很多国家的青睐,相比悬索桥的高造价斜拉桥显得更加实用并适用。拱桥也具备跨度大的特点,它的历史相比前两个更加悠久,我国有许多著名的石拱桥,例如小学课本中的赵州桥,不禁感叹古人的聪明才智,拱桥在五十年代左右是最兴盛的时期,但由于其他更适合时展的桥型的出现,它逐渐淡出人们视线,就拱桥修建技术而言美国、德国及日本仍是技术水平较为先进的国家。
3施工技术发展
(1)桥垮结构的架设。铁路桥梁上部结构的架设修建方法在国内外已经具备成熟技术水平,种类繁多。尽管架设方法上不同但是在施工技术上都很类似。比如安装预制前方法会应用在跨度大的钢桥上,预制拼接架设就地支架和平衡悬臂的方法会应用在混凝土桥上,我国在混凝土铁路桥梁建设中应用后者居多。(2)基础结构施工。由上述内容我们可知,我国进入九十年代,已经具备先进的技术水平,尤其在铁路桥梁建设中的深水基础已与日本渐渐缩小差距,在基础结构施工中能利用全自动技术进行装渣、排渣,而且配备精准的检测系统来完善整个流程,充分利用先进的技术可以使铁路桥梁建设中深水基础的施工达到自动机械化水平。
4结语
虽然我国的铁路桥梁工程技术发展水平已经达到世界相关水平的中上层,但仍有某些方面落后于其他国家,我们要善于学习,无论是应用材料上还是施工技术上,毕竟在铁路桥梁工程上,材料是基础,技术是脊梁,通过研发更加完善的材料和高水平的施工技术才会使铁路桥梁工程蓬勃发展,才能让我国铁路桥梁更加安全,建设效率更高。相信通过我们各方面的不懈努力,进入世界先进水平队伍并引领铁路桥梁的建设并不是梦。
作者:洪慧鹏 单位:吉林铁道职业技术学院
参考文献:
[1]高宗余,方秦汉,卫军.中国铁路桥梁技术发展与展望[J].铁道工程学报,2007(01).
[2]项海帆,吴定俊.我国铁路桥梁的现状和展望[J].铁道建筑技术,2001(02).
[3]乔健.漫谈中国铁路桥梁发展的历程[J].铁道标准设计,2012(03).