下一个钢板切割工件：钢包炉精炼模具钢零割技术。

第一节钢桥碳板切割下料的发展概况论 一、国外钢桥碳板切割下料的发展概况 从19世纪20年代，随着铁路蒸汽机车出现，人们开始修建铁路，铁路桥梁也随之发展起来。在历史上，当铁路桥开始修建时，造桥的材料还只限于木材、砖、石、铸铁，其后才有锻铁型材（板、角铁），早期的钢桥碳板切割下料实质上是用铸铁和锻铁修建的铁桥。19世纪70年代出现钢材，而钢材在桥梁上的广泛应用是在19世纪90年代以后。由于以内燃机为动力装置的汽车是在19lit纪后叶（1875年）方才出现，公路钢桥碳板切割下料出现在铁路钢桥碳板切割下料之后。但是，随着公路的蓬勃发展和多样化需要，20世纪30年代，铁路钢桥碳板切割下料原先占有的各种大跨度钢桥碳板切割下料纪录逐步被公路钢桥碳板切割下料取代，特别是第二次世界大战以后，德围、日本等国家由于战后重建的需要，修建了大量的公路钢桥碳板切割下料。钢桥碳板切割下料设计理论与制造技术得到不断完善，已建立起了较为系统和完善的设it■规范与制造施工工艺。 从钢桥碳板切割下料的建设、材料的应用和设计理论的发展来看，钢桥碳板切割下料的发展大致可以分为以下四个阶 段。 (一）铁桥和钢桥碳板切割下料在1890年之前的发展 在1890年之前是以铁桥为主，使用的材料主要是铸铁和锻铁，钢桥碳板切割下料很少。设计桥梁所需的力学知识，处在逐步形成、逐步完备之中。起初桥梁设计规范并没有被提上日程，钢桥碳板切割下料设计主要依赖于建造桥梁的实干家的经验，稍有不慎，就会遭逢失败。铁桥的事故发生情况也特别多，平均每年发生铁路铁桥事故将近4件。将里程考虑在内，每年每5万公里出现铁路铁桥事故一次。例如，英国的Chester的Dee河桥，建成之后6个月于1847年5月24口因梁总体失稳而丧失承载力发生事故，死亡5人。该桥为3X29.9m双柱式的简支桁梁桥。美国八sh-tabula铁桁梁桥（跨度50.3m),由于列车撞击和疲劳于1877年12月断裂倒塌。在梁桥倒塌之后，列车逐节下落，死亡92人，伤64人。英国Tay河口锻铁桁架梁桥，由于抵抗风力的支撑系不连续和用做支撑系的拉杆的铸铁件环眼质量不好，于1879年12月28日十三孔跨度75m的桁梁，连同行驶于桥上的列车（机车及6节车厢）被风刮落桥下，旅客和车上工作人员共75人无一生还。 在这期间，一些创跨度纪录的大桥却因工程师们的殚精竭虑而终于建成，.并§_经受住了多年营运的考验。如今它们已经成为历史名桥，例如： (1) 英国1850年建成的Britainia锻铁巨型筘管连续梁桥。造桥材料是锻铁（当时用于造船），成桥的分跨是70+140+140+70(m),箱梁总高达9.09m，列车从箱中通行。该桥在享寿120年之际被烧毁。 (2) 美国1856年建成的尼亚格拉河悬索桥。这桥的四条大缆是用平行锻铁丝在空中编制的 (Roebling在1841年取得这一空中编制法的专利），塔是石砌的，加劲梁是木桁梁,跨度达250m。 (3) 英国1859年建成的Saltas丨1锻铁桁梁桥。该桥共计两跨,跨度都是138. 6每一跨重量达1060t，其水下基础是用直径10.6m的锻铁岡管形压气沉箱来施丄的。该桥至今仍然健在。 (4) 美同1874年建成的圣路易密西西比河无铰桁架钢拱桥。该桥共计三孔，跨度分别是153m、158m及153m。它是双线铁路及公路两用桥，卜.层公路,下层为铁路。美国人自豪地称该桥曾经创了五个纪录：①用压气沉箱下沉到水下30.0m，创了深度纪录在铁路拱桥方面，创了跨度纪录；③第.次在上弦和下弦都使用圆钢管；④在钢材质量还受怀疑的情况下，该桥的主体结构首先有一部分采用了卨质量的合金钢；⑤在桥梁安装之中，第一次采用了悬臂拼装法。该桥至今健在。 (5) 福斯湾铁路桥（Firth ofForthBridge)。该桥全长1625m，其中包含两孔各521.3m的长跨（图1-1-1)。全桥用钢54000t,每米用钢量达33.2t(双线）。为增加对横向风力倾覆的抗力，该桥左、右两片桁梁向内斜置。采用悬臂拼装法施I:，在悬挂跨和伸臂之间增添临时杆件，借此能从桁梁根部(桥塔)拼到跨中，在合龙之后再将临时杆件拆除,使结构体系转变为静定的悬臂桁架梁。 1*1卜1-1描斯湾铁路悬锊桁架梁桥（1890年，尺寸单位，m> (二）钢桥碳板切割下料在1890—1920年间的发展 早在1918年之前，北美洲在钢桥碳板切割下料建设方面就取得了巨大成就,简支和连续桁梁桥、钢拱桥等都有了很大的发展，创造/许多世界纪录。这期间钢材在桥梁上得到广泛应用，例如： (1) 美国1916年在伊利诺州建成的Metropolis简支桁梁桥，跨度220 m。大多数杆件使用硅钢，拉杆有一部分使用眼杆，采用镍钢。 (2) 美国1917年在俄亥俄州建成Scimoville双线铁路下承式连续桁梁桥，跨度2 X236.2m。活载足CooperE60级，用钢量12000t。 (3) 美国1917年在纽约市建成Hell Gate四线（干线）铁路、道碴桥面、中承式双铰桁架钢拱桥。跨度298m，以拱的下弦为准，矢跨比是1:4.5。两片桁架拱的中心距18m,用钢M12000t，钢的含碳S是0.27%〜0.34%.属于屮碳钢，最重的杆件重量达]80t,采用悬特'安装。 (4) 加拿大1918年在魁北克建成双线铁路悬臂桁梁桥，历经两次重大施工事故之后，创造了钢桁梁桥跨径548.6m的世界纪录，并保留至今。该桥1900年基础开工，第一次事故是1907年8月29日上午，当吊机向前一个节间行进时，9000t钢结构（悬臂连同悬挂跨的一部分)轰然坍落，86名在场丁人只有11人幸免于难。事故主要原因是：受压弦杆的拼接铆钉和组装螺栓有一部分还没有装t去，由于角钢缀条过分单薄，不能将强大的腹板组合成一整根杆件。这次事故之后，该桥主要杆件的钢材改为用镍钢，重新做设计，在工地将桥址中心线向南移动20m重新修建基础。新的钢桁梁的锚跨和伸臂的制造和架设工作很顺利，其悬挂跨则是改用整体提升的方法来安装。1916年9月11日上午11时，当悬挂跨已经提升3.6m之后，位于扁担梁之上、用于支承该悬挂跨的4个十宇状铸铁支座中的一个突然被压碎，悬挂跨 随即倾斜，山于它惯性大，《具被撺毁，悬拄跨就滑落水中，13人当场死亡„一年之后另制一新的悬挂跨仍用整体提升方法，似将铸铁支座改为铅板，成功地完成了架设任务。该桥1918年开通，其立面图见图1-1-2。 160.0 548.6 160.0 m1-1-2加拿大蚪北St悬《桁梁桥（1918年，尺寸单位：m) (三）钢桥碳板切割下料在1920—1945年间的发展 在20世纪二三十年代，钢桥碳板切割下料的设计理论有了很大的发展。1923年，英国成立一个桥梁应力委员会，对节点刚性引起的二次应力、主梁和桥面系共同作用、荷载在桥面铺装W之中的扩散和冲击作用等问题进行了较为深入的探讨。以此为依据,英国在1929年将钢桥碳板切割下料容许应力提高了12.5%。1926年，徳国铁路颁布新的《铁结构规范》。1923〜1933年，方国也成立了一个钢压杆研究专门委员会，进行了几十根大型钢压杆试验，并为钢压杆推荐f正割公式。1935年，美国在新版铁路钢桥碳板切割下料规范中就采用了该公式。 公路钢桥碳板切割下料的蓬勃发展是20世纪30年代以后。1931年在纽约市建成的跨度达1067m的华盛顿悬索桥，其原设计是在其上层设8车道公路桥，下层设4线电午道。似是在1931年开通时只修建了上层，年才将下层电车道改为汽车道并补建完成。 1936年，美国旧金山的海湾桥建成。将引桥包括在内，其结构的全长是7010m。该桥以屮央一岛为界，包含东西两段。在东段内，有主跨是426.7m的悬臂桁梁桥；在段内，有主跨都是704.〗m的三跨悬索桥两联汀尾衔接。这桥分两层：上层公路行车道净宽17.68m(原拟通行6线汽车，后改为5线）；下层行驶有轨电车（上、下行各一线）及栽货汽车。 1932年，澳大利亚在悉尼港建成一座跨度503m的两铰中承式桁架钢拱桥（图11-3)。其两拱片的中心距是30m。在桥的中央，设一宽度为17.4m的汽车道；在汽车道两侧分别设电车线各两条（这两条各有一条是设在拱的外侧），在电车线之外各设一宽3.05m的人行道。该桥的立面与美国HellGate桥相似，以下弦为准，拱的矢跨比是 1 :5。按铅垂线计量，拱的桁架高度在跨中是18.3m,在支承铰处则是57.3m。进行悬ff拼装 时’锚系结构只自钢_。各钢_«过« 阳+3澳大利业賴港中承式 岩层内的马蹄状隧道将锚系力传给基岩，钢丝绳的 架钢拱桥(1932什:) 锚头全都是连接到拱桁端头的上弦节点。桁拱用钢量是38000t，主要是硅钢。 (四）钢桥碳板切割下料自20世纪50年代以来的发展 自20世纪50年代以来，在公路桥蓬勃发展的背景下，出现了现代钢桥碳板切割下料。现代钢桥碳板切割下料采用的主要技术有：（1)髙强度低合金钢、预应力钢筋、高标号混凝土、聚合物等新材料的应用；（2)桥梁上部结构采用正交异性钢桥碳板切割下料面板和钢与混凝土的组合结构，箱形梁、高次超静定的结构（多为连续梁 或直腿刚架、斜腿刚架、斜拉桥、各种组合体系结构等）；（3)结构设计方面可以针对不同情况，按需要进行非线性（材料非线性、几何非线性）分析、空间分析、动力分析、可靠性分析；（4)施工工艺方面用钻孔桩机械(土层及岩层）、大直径桩、双壁钢围堰、自升式平台等修建深水基础，用焊接、高强度缧栓、预应力等方式进行连接；用悬臂施工（混凝土灌注及各种预制件的拼装）及整体架设等方法降低造价并压缩丁.期。 在20世纪50年代之前，许多桥梁，特别是那些创纪录的长跨桥，往往是在不计丄本的情况F建造的^从20世纪50年代以来，工程结构就必须经济、耐用，要求对各种技术经济指标(省料、省丄、省总造价、对环境的影响等)进行综合评估。钢桥碳板切割下料形式逐渐多样化，例如： (1) 使用无碴无枕钢桥碳板切割下料面板的连续箱形梁桥，如联邦德国在1962年建成的科布伦茨莱茵河双线铁路桥,跨度2X113.1m，筘梁的跨中高度只有5.03m。 (2) 钢斜拉桥，如南斯拉夫在1980年建成的萨瓦河双线铁路桥道碴桥面，主跨253. 7m。 (3) 斜腿刚架桥，如南斯拉夫在1966年在Neretva建成一座主跨足100 m的单线铁路桥。(我国1982年建成陕西安康汉江铁路斜腿刚构桥，该桥全长305.1m,两斜腿脚中心距为176m) (4) 联邦德国于1987年在杜塞尔多夫建成的跨度250. 0+135.5m的连续钢桁梁桥，但在其250m的长跨采用拱加劲、跨越莱茵河的四线郊区铁路桥。钢桁梁为平行弦，桁高只有15m。 (5) 日本用于连接本州和四国的本四联络线，共有三条，其中的儿岛坂出线和神户大鸣门线南段，都是铁路新干线和公路两用桥，上层是公路，下层是新十线的电气客运铁路。在儿岛坂出线上，已建成主跨为1100m和990m的南、北备赞两悬索桥，主跨均为420m的岩黑岛和柜石岛两斜拉桥。而大鸣门桥则是跨度876m的悬索桥。1998建成的明石海峡大桥（图1-1-4)创造了钢悬索桥世界记录，跨径为960m+1991m+960m，主梁采用钢桁梁。1999建成的多多罗大桥（阁1-1-5)创造了钢斜拉桥世界记录,跨径为270m+890m+320m，主梁采用扁平钢箱梁 7TCo 横断面 图1-1-4H木明石海峡大桥（1998年，尺、j•笮位：m) TPI226 TPI226 图1-1-5H本多多罗大桥（1999年，尺寸单位：m) (五）世界大跨度钢桥碳板切割下料 1.钢悬索桥（如表1-1-1) 钢悬索桥 序号 桥名 国家 建成年代 跨径（m) 悬吊形式 主缆(mm) 桥塔髙度（m) 加劲梁形式 1 明石海峡大桥 日本 1998 960+1991+960 3跨双铰 PWS2X1120 297(钢） 钢桁梁 2 大海带桥 丹麦 1998 533+1624+535 3跨连续 AS2X827 254(混凝土） 钢箱梁 3 润扬陡江大桥 中国 2005 470+1490+470 单跨双铰 PWS2X868 209.9(混凝土) 钢箱梁 4 亨伯大桥 英国 1981 530+1410+280 3跨双铰 AS2X684 155(混凝土） 钢箱梁 5 江阴长江大桥 中国 1999 369十1385+309 单跨双铰 PWS2X870 197(混凝土） 钢箱梁 6 香港音马大桥 中_ 1997 355+1377十300 2跨连续 AS2X1100 206(混凝土） 钢桁梁 7 韦拉扎诺桥 美国 1964 370+1298+370 3跨双铰 AS4X897 207(钢） 钢桁梁 8 佥门大桥 美国 1937 343+1280+343 3跨双饺 AS2X924 210(钢〉 钢桁梁 9 滨海高大桥 xiililli 堀典 1997 317.5十1210+287.5 3跨连续 AS2X640 180(混凝土） 钢箱梁 10 汝基纳克桥 美国 1957 549十1158十549 3跨双铰 AS2X622 157(钢） 钢桁梁 11 南备赞大桥 口本 1988 274+1100+274 3跨连续 PWS2X1070 181(钢） 钢桁梁 12 博斯普鲁斯11桥 土耳其 1988 210+1090+210 笮跨双铰 AS2X700 111(钢） 钢箱梁 13 博斯普铮斯I桥 土耳其 1973 231+1074+255 单跨双铰 AS2X600 165(钢） 钢箱梁 14 乔治华盛顿桥 美国 1931 186+1067+186 AS4X914 170(钢） 钢桁梁 15 米你二桥 曰本 1999 250+1020令245 PWS2X650 173.5(钢） 钢箱梁 16 来岛三桥 日本 1999 260+1030+280 PWS2X640 183.9(钢） 钢箱梁 17 4月25n桥 葡萄牙 1966 4834-1013+483 AS2X586 181(钢） 钢桁梁 18 福斯公路桥 英国 1964 409+1006+409 AS2X603 149(钢） 钢桁梁 钢斜拉桥 表1-1-2 序号 桥名 国家 建成年代 跨径(tn) 塔型 塔卨（m) 加劲梁形式 1 苏通氐江公路大桥 屮国 2008 100+100+300+1088+300十100十100 倒Y形塔 (混凝上） 钢箱梁 2 昂船洲人桥 中国 建设中 1018 钢箱梁 3 多多罗桥 口本 1999 270+890+320 倒Y形塔（钢） 220 钢箱梁，两端〗05.5，62.5m混凝土梁 4 这铥底桥 法国 1995 547.8+856+737.5 倒Y形塔(混凝土） 203 主跨钢箱梁624m，其余混凝土梁 5 南京长江三桥 中围 2005 63+255+648+255十63 钢十混凝土 215 钢箱梁 6 南京长江二桥南汊桥 中W 2001 58.5+246.5+628+246.5+58.5 倒Y形塔(混凝土） 195 钢箱梁 7 武汉A沙洲江大桥 中国 2000 50+180+618+180+50 A形塔(混凝土） 175 钢箱梁，两端87m混凝土梁 8 靑州闽汀桥 中国 2002 250丨605+250 A形塔（混凝上） 172 钢与混凝土结合梁 9 上海杨浦大桥 中同 1993 40+99+144小602+144+99+44 倒Y形塔(混凝土） 204 钢勾混凝土结合梁 10 名港中央大桥 日本 1997 290+590+290 八形塔（钢） 190 钢箱梁 11 上海徐浦大桥 中國 1996 40+3X39+45+590+*45+3X39+40 A形搭（混凝土） 210 卞跨钢5混凝土结合梁，边跨混凝土梁 12 斯水恩圣桥 挪威 1991 190+530+190 A形塔（混凝土） 149 混凝土梁 13 汕头海湾二桥 中国 1999 47+47+100+518+100+47+47 A形坍(混凝土） 168 钢箱梁，两端2X47m混凝土梁 14 鹤见航逬桥 闩本 1994 255+5104-255 倒Y形塔（钢） 180 钢箱梁 15 厄列松桥 丹麦/挪威 2000 160+4904-160 H形塔（混凝土） 204 钢桁架 16 生门桥 闩本 1991 150+490+150 菱形浴（钢） 123 主跨钢箱梁，边跨混凝土箱梁 17 香港汀九桥 中国 1998 127+448+475+127 独柱塔（混凝上） 157 混凝土与钢结合梁 18 台湾高屏潘桥 中国 2000 180丨330 倒Y形塔 (混凝土） 184 主跨钢箱梁，边跨混凝土箱梁 3.钢拱桥（表1-1-3) 钢拱桥 表1-1-3 序号 桥名 国家 建成年代 跨径(m) 类型 1 卢浦大桥 中国 2003 550 城市公路 2 新河桥 美国 1977 518.2 3 贝永桥 美国 1931 504 4 悉尼港桥 澳大利亚 1932 503 公铁 续上表 序号 桥名 闰家 建成年代 跨径（m) 类型 5 弗坦芝特桥 美国 1973 383 6 曼港桥 加拿大 1964 366 7 广州丫辔沙珠江大桥 中国 2000 360 钢管混凝土 8 坍歌尔桥 巴拿马 1962 344 9 拉比奥莱特桥 加韋大 1967 335 10 郎克恩桥 英国 1961 330 11 兹达可夫桥 捷克 1967 330 12 伯钦诺夫桥 津巴布韦 1935 329 13 罗斯福湖桥 美国 1990 329 4.钢桁梁桥(表1-1-4) 钢桁梁桥 表1-1-4 序号 桥名 用途 跨径(m) 形式 完成 国名 1 生月大桥（Ikinuki) 公路 400 连续 1997 日本 2 Astoria 公路 376 连续 1966 美国 3 Patapsco 公路 366 连续 1976 美网 4 大岛大桥(Oshima) 公路 325 连续 1976 日本 5 天门桥（) 公路 300 连续 1966 H本 6 黑之漱户大桥（Kuronoseto) 公路 300 连续 1974 日本 7 Dubuque 公路 257 连续 1943 美国 8 Somerset 公路 256 连续 1964 美国 9 蒲别大桥（Kamokari) 公路 255 连续 1979 口本 10 BrentSpence 公路 253 连续 1963 关国 11 EarleS.Clement(I) 公路 252 连续 1944 美同 12 LincolnTrail 公路 252 连续 1966 美国 13 EarleS.Clement(II) 公路 251 连续 1956 美国 14 Cairo 公路 250 连续 1976 美国 15 Mathews 公路 247 连续 1953 美国 16 St.LouisCountry 公路 245 连续 1944 美国 17 与热桥(Yoshima) 公铁两用 245 连续 1988 日本 18 境水道桥（Sakai-Suido) 公路 240 连续 1972 H木 19 Nordostseekanal 公路 237 连续 1982 德国 20 Sciotoville 铁路 236 连续 1917 美国 21 CooperRiverII 公路 232 连续 1966 美国 22 若松大桥（Wakamat.su) 公路 230 连续 1992 口本 23 Sewickley 公路 229 连续 1982 美国 24 Chester 公路 227 简支 1973 美国 25 早濑大桥(Hayase) 公路 222 mm1 1973 日本 5.钢悬臂梁（桁架)桥(表M-5) 钢悬臂梁（桁架）桥 表1-1-5 序号 桥名 用途 跨径（m) 桥宽 完成 国名 1 Quebec 两用桥 549 1917 加拿大 2 FirthofForth 铁路 521 1890 英国 3 港大桥 公路 510 38.5 1974 口木 4 CommodoreJohnJ.Barry 公路 501 18 1974 美网 5 GreterNewOrleansI 公路 482 16 1958 美国 6 GreterNewOrleansII 公路 482 31.1 1988 美国 7 Howrah 两用桥 459 22 1943 印度 8 VeteransMemoriaKGramercy) 公路 446 1995 美国 9 SanFranciscoOaklandEarlBay 公路 427 35.4 1936 美国 10 BatonRouge 公路 376 1968 美围 11 TappanZee 公路 369 24.4 1956 美国 12 Longview 公路 366 10.1 1930 美网 13 Quecnsboro 两用桥 360 29 1909 美国 14 Thatchor 公路 343 1968 巴拿马 15 CnrquinezstraitI 公路 336 11.7 1927 美闽 16 CarquinezstraitII 公路 336 15.8 1958 美国 17 Harbour 铁路 335 1930 加拿大 18 SecondNarrows 公路 335 19G0 加拿大 19 JacquesCrtiley 公路 334 1929 加拿大 20 IsainhD.1Iart 公路 332 1967 美国 21 RichmondSanRnfael 公路 326 1956 美闽 22 JohnP.GraceMemorial 公路 伽 1929 美国 23 NewBurghBeaconII 公路 306 '1(,3 1980 美国 24 NewBurghBeaconI 公路 305 1963 美国 25 VeteransMemorial 公路 294 1951 美国 6息 琯梁桥(表1-1-6) 钢箱梁桥 表1-1-6 序号 桥名 用途 公路 公路 跨径(m) *300263 桥宽25.931.5 完成 国名 —2— PonteCostaeSilvaNeckartalbruckc-1 1974 1978 巴西德围南斯拉夫 3 SaveI 公路 261 18 1956 续上表 序号 桥名 用途 跨径(m> 桥宽 完成 国名 4 PontedeVitoria-3 260 1989 巴西 5 ZoobruckeCCologne) 公路 259 33 1966 德国 6 海田大桥（Kaita) 公路 250 16.5 1991 n本 7 々而U哿大桥（尻無川）（Namihaya) 公路 250 11 1994 h本 8 术一卜匕了大桥(Pomia) 铁路 250 1979 H本 9 Save-2(Gazelle) 公路 250 1970 哬斯拉夫 10 AuklandHarbour 公路 244 10.6 1969 新西兰 11 Trans-TokyoRfiy 240 1997 闩本 12 KobulenzSud 公路 236 29 1975 德围 13 正遮寺川桥（Shorenjigawa) 公路 235 27 1989 日本 14 GrandDuchessCharlotte 234 1966 卢森堡 15 Neckartalbrucke-2 234 1978 德同 16 Foyle 233 1984 英国 17 KonradAdenauer 公路 230 39.7 1972 德W 18 SanMareoHayward 公路 229 24.4 1967 尖国 19 尼崎港桥（Amagnsaki-Ko) 223 1993 口本 20 RaderInsel 公路 222 29 1972 徳国 21 MoselValley 公路 218 30 德国 22 MilfordHaven 公路 214 10.5 英围 23 第二摩耶大桥（Dai-2Maya) 公路 210 17 1976 日本 24 Ostlava 公路 207 捷克 25 DusseldorfNeuss 公路 20G 28 1951 德国