一種橋梁用h型鋼結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請設(shè)及一種鋼結(jié)構(gòu)，尤其設(shè)及一種橋梁用H型鋼結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近幾十年是我國鋼橋事業(yè)發(fā)展的高速期，許多創(chuàng)世紀(jì)的橋梁工程已建成通車，標(biāo) 志著我國從橋梁大國向橋梁強國邁進。
[0003] 2008年我國蘇通長江大橋建成通車，運座主跨1088m的雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋 用鋼5萬噸，梁段分19種類型，143段制造，最大吊重達到1600*。2009年，跨度1018m的香港昂 船洲橋成為世界第二跨度斜拉橋并合龍。2007年，主跨1650m的西喉口大橋合龍，成為我國 最大跨度的懸索橋。同年，主跨1280m的陽邏長江大橋建成通車，成為我國第=跨度的懸索 橋。
[0004] 而鐵路橋方面，主跨504m的武漢天興洲大橋2008年合龍，目前動車組已經(jīng)通行。天 興洲大橋為武漢到廣州客運專線在武漢跨越長江的雙塔=索面鋼巧梁公鐵兩用斜拉橋，4 線鐵路6車道公路，正橋全長4657米。
[0005] 在各種橋梁中，例如大跨度斜拉橋、懸索橋和鐵路橋方面，對于所使用的鋼結(jié)構(gòu)有 較高要求，不但需要有一定的強度、初性和抗疲勞性能，同時還需要具備模數(shù)大、重量輕的 特點。H型鋼作為一種建筑用鋼，由于截面形狀經(jīng)濟合理，力學(xué)性能好，因此在橋梁中得到廣 泛的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本申請?zhí)峁┮环N橋梁用H型鋼結(jié)構(gòu)，包括腹板、上翼板、下翼板、加強筋；其特征在 于:在上翼板和腹板間設(shè)置兩條加強筋，在下翼板和腹板間也設(shè)置兩條加強筋，四條加強筋 W腹板中屯、為軸呈對稱結(jié)構(gòu)。加強筋可W提高上下翼板的承載力。
[0007] 而對于加強筋設(shè)置的角度，一般情況下將加強筋與腹板的夾角設(shè)置在30-45°之 間，優(yōu)選30°，將加強筋與上翼板，W及加強筋與下翼板的夾角設(shè)置在45-60°之間，優(yōu)選60°。 [000引進一步地，上翼板設(shè)置有兩個貫通孔，兩個貫通孔分別位于靠近H型鋼結(jié)構(gòu)上翼板 的兩端部。同樣，在下翼板也設(shè)置有兩個貫通孔，兩個貫通孔分別位于靠近H型鋼結(jié)構(gòu)下翼 板的兩端部。
[0009] 在翼板上設(shè)置的貫通孔可W降低H型鋼結(jié)構(gòu)在擠壓、碰撞過程中所產(chǎn)生的形變，減 少由于形變所導(dǎo)致的H型鋼整體結(jié)構(gòu)變形，產(chǎn)生例如傾斜或扭曲的現(xiàn)象，保證H型鋼整體結(jié) 構(gòu)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，保證結(jié)構(gòu)件的受力保持在垂直方向上，進一步保證加強筋可W起到支撐受 力的作用，防止加強筋受到局部應(yīng)力而損壞。對于上翼板和下翼板上的貫通孔的形狀，一般 加工為截面為近似圓型或圓型，W保證其受力均勻。
[0010] 由于橋梁橋面所承受的壓力比其它部分更大，除了在H型鋼結(jié)構(gòu)上設(shè)置多個加強 筋外，為了避免橋梁表面受到較大能量的沖擊導(dǎo)致破損，從而影響結(jié)構(gòu)整體的受力。本申請 進一步在H型鋼結(jié)構(gòu)的上表面設(shè)置一層耐磨板，耐磨板在豎直方向的截面設(shè)置多個通孔，通 孔截面的形狀可W是弧形，也可W是半圓形。耐磨板一方面可W保證橋梁表面承受更多的 磨損，更重要的是當(dāng)上表面受到外力劇烈沖擊時，加強板上所設(shè)置的通孔結(jié)構(gòu)可W吸收大 部分的能量，從而保證結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)不會發(fā)生損壞。通孔的數(shù)量一般為3-7個，在耐磨板上 均勻分布。
[0011] 對于H型結(jié)構(gòu)鋼的成份，在系統(tǒng)申請《一種H型鋼及其生產(chǎn)方法》中有詳細(xì)描述，在 此全文引用該系列申請，并且擁有上述申請的全部權(quán)益。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，本申請 是在上述系列申請的基礎(chǔ)上，對H型鋼的結(jié)構(gòu)的進一步改進。
[0012] H型結(jié)構(gòu)鋼的化學(xué)成份組成為：C:不超過0.015%，Si:0.20-0.35% ,Mn:不超過 1.00%，〇1:不超過0.20%，1'1、抓、￥中的至少一種，吐、]?〇、化中的至少一種，口<0.015%，5 <0.015%，其余為鐵及不可避免的雜質(zhì)元素。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，上述部分對含量 的限定均為質(zhì)量百分比，同理，在下文中所有出現(xiàn)的含量均為質(zhì)量百份比。
[0013] 由于一般建筑用鋼采用不同冷卻速度所得到的組織變化較大，可形成多種組織形 貌，而當(dāng)采用超低碳鋼，尤其是超低碳貝氏體鋼，其顯微組織隨冷卻速度變化不大，W細(xì)顆 粒狀貝氏體為主，從而可W保證型鋼的高強度。本申請得到的H型鋼其顯微組織基本上為貝 氏體組織。
[0014] 日本川崎制鐵早期采用調(diào)整鋼材成份得到貝氏體H型鋼W解決強度不高的問題， 然而，其所采用的0.020 %的碳含量并不能完全解決強度穩(wěn)定的問題，因此本申請采用碳含 量不超過0.015%的技術(shù)，W進一步提高其強度的均勻性。究其原因在于所得到碳含量對于 貝氏體的均勻分布具有較明顯的作用，且優(yōu)選碳含量不超過0.013%。本領(lǐng)域技術(shù)人員明了 由于技術(shù)條件，鋼材中碳含量不可能為零。
[0015] 由于碳含量的減少可導(dǎo)致屈服點和抗拉強度的降低，為穩(wěn)定其屈服比及抗拉強 度，適當(dāng)對Mn含量進行調(diào)整，即將Mn含量降低，控制范圍不超過1.00%，優(yōu)選0.50-1.00%。 另外，對于儘碳比，應(yīng)控制在50-70范圍之內(nèi)為佳，在此范圍更有利于保持型材的高強度。
[0016] 對于元素Si來說，可提高鋼材的硬度，其用量限定在0.20-0.35 %為宜。
[0017] 根據(jù)川崎制鐵的研究，H型鋼中添加適當(dāng)量的Cu元素，可通過析出強化來進一步提 高型鋼的強度，但銅作為殘余元素，對于鋼材的熱脆性W及循環(huán)利用產(chǎn)生不利影響，因此本 申請在其研究基礎(chǔ)上降低了鋼中銅的用量，將其含量控制不超過0.20 %，優(yōu)選0.15-0.20%，W提局廢鋼的循環(huán)利用率。
[0018] 但隨著化含量的減少，H型鋼不可避免地會產(chǎn)生強度降低的問題。為避免強度的降 低，可采用提高合金元素的方法來保證H型鋼的高強度。目前國內(nèi)常見的H型鋼的合金化元 素包括在鋼中僅添加Ti或Nb或V，W形成碳化物或氮化物或碳氮化物來提高強度，也有部分 廠家例如長治和日照鋼鐵采用添加兩種或=種合金化元素來提高強度的。而本研究表明， 采用單一或兩種的合金化元素雖然可W提高強度，但也會產(chǎn)生部分其它不利影響，首先不 可避免的是使用一種元素導(dǎo)致合金的用量增加，提高生產(chǎn)成本，其次任何一種元素的過量 使用均會對鋼材產(chǎn)生負(fù)面影響。舉例來說，過多的元素Ti會形成粗大的碳氮化鐵夾雜物，影 響鋼結(jié)構(gòu)的初性，過多的元素Nb會使鋼材的塑性和初性下降，過多的元素V影響鋼結(jié)構(gòu)的加 工性能。
[0019] 因此，本申請采用多種合金化元素混合加入的方式，其各合金化元素的用量相對 于現(xiàn)有技術(shù)相比，具有用量少的明顯區(qū)別。
[0020] 具體來說，本申請所采用的技術(shù)方案中采用同時添加Ti、Nb、V。具體而言，Ti: 0.01-0.02%，Nb:0.05-0.10%，V:0.03-0.05%，優(yōu)選的方案為1'1:0.01-0.015%，抓:0.06-0.08%，V: 0.035-0.045 %。采用上述用量，不但可W保證所得到的H型鋼具有與現(xiàn)有技術(shù)例 如馬鋼的H型鋼相同的性能，另外由于合金化元素用量的減少，其產(chǎn)品的成本可得到進一步 降低。
[0021] 還可W在H型鋼中進一步添加可形成復(fù)雜點陣結(jié)構(gòu)的合金化元素，例如元素化，可 W進一步地提高H型鋼的性能，本申請中元素化含量限定為0-0.20 %，優(yōu)選為0.10-0.20 %。
[0022] 還可W在H型鋼中進一步添加元素Mo,由于元素Mo具有晶粒強化的作用，且可提高 其脆性，因此可抑制多種合金元素對初性的影響，其用量為0-0.10%，優(yōu)選為0.02-0.03%。
[0023] 還可W在H型鋼中進一步添加元素Ni,其除了對強度產(chǎn)生積極影響外，還可W提高 H型鋼的耐蝕性，其用量為0-0.10%，優(yōu)選為0.05-0.08%。
[0024] 對于H型鋼來說，鋼中元素P和元素 S屬于有害元素。元素 S-般WMnS或FeS的形式 存在，元素P可明顯降低初性。因此，對于本申請，元素S的含量限定不高于0.015%，元素P的 含量限定不高于0.015%，超過此用量，H型鋼的性能會產(chǎn)生下降。
[0025] 另外，對于合金化元素來說，過量的合金化也會產(chǎn)生副面影響，其影響在前文已經(jīng) 闡述在此不重復(fù)，因此，對于Ti和Nb和V來說，其用量之和所占質(zhì)量百分比應(yīng)控制在0.1-0.12%的范圍之內(nèi)。對于Cr和Mo和Ni來說，其用量之和所占質(zhì)量百分比應(yīng)控制在0.20-