中國(guó)冶金報(bào) 中國(guó)鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 羅忠河 報(bào)道
新中國(guó)成立75年來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)取得了舉世矚目的偉大成就，已完成了從追趕先進(jìn)到領(lǐng)跑世界的精彩變身，進(jìn)入了世界橋梁建設(shè)強(qiáng)國(guó)的行列。新中國(guó)橋梁鋼的發(fā)展與新中國(guó)橋梁建設(shè)緊密相聯(lián)、相互成就，橋梁建設(shè)推動(dòng)了橋梁鋼發(fā)展，橋梁鋼發(fā)展又支撐了橋梁建設(shè)，如今已攜手領(lǐng)跑世界。新中國(guó)成立75年來(lái)，我國(guó)橋梁鋼經(jīng)歷了從低碳鋼到低合金鋼再到高強(qiáng)度鋼的發(fā)展過(guò)程，從最初依靠進(jìn)口到只能生產(chǎn)16Mnq鋼，再到現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)世界最高等級(jí)橋梁鋼Q690qE的成功應(yīng)用，已躋身國(guó)際先進(jìn)行列。
可以說(shuō)，每一座大橋的背后，都離不開(kāi)鋼鐵的有力支撐。正如中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)黨委書(shū)記、執(zhí)行會(huì)長(zhǎng)何文波所說(shuō)：“在這個(gè)世界上，一切有力量、有高度的現(xiàn)代建筑和人工物體，無(wú)一不是鋼鐵的杰作。是鋼鐵支撐起這個(gè)世界，也是鋼鐵改變了這個(gè)世界?！敝袊?guó)鋼助力中國(guó)橋成就了一項(xiàng)項(xiàng)世界之最，世界最長(zhǎng)的跨海大橋港珠澳大橋、世界最大跨徑拱橋天峨龍灘特大橋、世界最大跨度的斜拉橋常泰長(zhǎng)江大橋、世界最大跨徑全離岸海中鋼箱梁懸索橋深中大橋、國(guó)內(nèi)聯(lián)長(zhǎng)最長(zhǎng)波形鋼腹板梁式橋昭君黃河特大橋……
一座座橋梁跨越江河湖海，連通深山峽谷，造型各異，已成為各地的地標(biāo)性建筑，打造出一張張亮麗的中國(guó)名片。
大江奔涌千帆競(jìng)，長(zhǎng)虹飛架起宏圖。新中國(guó)成立75年來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)用鋼大致經(jīng)歷了7個(gè)發(fā)展階段。
我國(guó)第一代橋梁鋼：
武漢長(zhǎng)江大橋采用由蘇聯(lián)進(jìn)口的A3q橋梁鋼
武漢長(zhǎng)江大橋
1957年10月15日建成通車(chē)的武漢長(zhǎng)江大橋是新中國(guó)成立后在蘇聯(lián)專家參與下建成的第一座公鐵兩用大橋，不僅結(jié)束了數(shù)千年來(lái)長(zhǎng)江天塹有舟無(wú)橋的歷史，被稱為萬(wàn)里長(zhǎng)江第一橋，還實(shí)現(xiàn)了京廣鐵路南北大動(dòng)脈的貫通，成為“新中國(guó)建橋史上第一座里程碑”。
新中國(guó)成立之初，百?gòu)U待興。1950年春，中央人民政府正式做出修建武漢長(zhǎng)江大橋的決定。1953年4月，周恩來(lái)總理批準(zhǔn)成立武漢長(zhǎng)江大橋工程局。1955年9月1日，武漢長(zhǎng)江大橋正式開(kāi)工。1956年6月，毛澤東主席到湖北調(diào)研，看到大橋雛形初現(xiàn)時(shí)深有觸動(dòng)，創(chuàng)作了著名詩(shī)篇《水調(diào)歌頭·游泳》， 其中的 “一橋飛架南北，天塹變通途”名句更是廣為傳誦。武漢長(zhǎng)江大橋總長(zhǎng)1670.4米，其中正橋8墩9垮，長(zhǎng)1155.5米，每孔橋跨為128米。
武漢長(zhǎng)江大橋?yàn)殂T接結(jié)構(gòu)，鋼梁全部采用從蘇聯(lián)進(jìn)口的A3q鋼（Q235碳素鋼）建造。A3q鋼的屈服強(qiáng)度≥240兆帕，抗拉強(qiáng)度≥380兆帕。據(jù)了解，大橋采用了24805噸鋼梁、百萬(wàn)顆鉚釘，每一根米字形鋼梁的立柱有16噸，4個(gè)斜桿每個(gè)有9噸，鋼梁下懸重36噸、上懸重35噸。大橋可抵御8萬(wàn)立方米流量、3米流速的洪水，可抗8級(jí)以下地震和強(qiáng)力沖撞。A3q鋼也被稱為新中國(guó)第一代橋梁建設(shè)用鋼。
我國(guó)第二代橋梁鋼：
鞍鋼為南京長(zhǎng)江大橋研制的“爭(zhēng)氣鋼”——16Mnq橋梁鋼
南京長(zhǎng)江大橋
南京長(zhǎng)江大橋是第一座由中國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的雙層式公鐵兩用大橋，是新中國(guó)建橋史上的第二座里程碑。鐵路橋全長(zhǎng)6772米，公路橋全長(zhǎng)4589米，由正橋、南北橋頭堡和南北引橋組成。其中，正橋9墩10跨，長(zhǎng)1576米，最大跨度為160米。
1960年1月，南京長(zhǎng)江大橋開(kāi)工建設(shè)。1968年9月30日，南京城萬(wàn)人空巷，5萬(wàn)多名軍民齊聚長(zhǎng)江兩岸，汽笛聲響，一列7節(jié)車(chē)廂的火車(chē)從大橋上平穩(wěn)駛過(guò)，南京長(zhǎng)江大橋鐵路橋正式通車(chē)。同年12月29日，公路橋正式通車(chē)。至此，南京長(zhǎng)江大橋全面建成通車(chē)。
南京長(zhǎng)江大橋剛上馬，就遇到了嚴(yán)重的困難。當(dāng)時(shí)，中國(guó)還沒(méi)有技術(shù)能力生產(chǎn)符合要求的鋼材，國(guó)外企業(yè)也不愿提供。1961年下半年，國(guó)務(wù)院決定大橋鋼梁所用鋼材不再進(jìn)口，采用國(guó)產(chǎn)同等性能的鋼材替代，做到“用自己的鋼，建自己的橋”?！颁撹F長(zhǎng)子”鞍山鋼鐵便挑起了此重?fù)?dān)，在一無(wú)經(jīng)驗(yàn)、二無(wú)技術(shù)資料的情況下，憑著艱苦奮斗的精神，鞍鋼人研制生產(chǎn)出了16Mnq橋梁鋼（Q345q鋼），助力建成了這座舉世矚目的“爭(zhēng)氣橋”，這批鋼材也因此被稱為“爭(zhēng)氣鋼”。
據(jù)悉，16Mnq橋梁鋼具有良好的綜合力學(xué)性能、焊接性能及低溫沖擊韌性，冷沖壓及可切削性均好，和A3q鋼相比，成分上僅多了一點(diǎn)錳，在具有與A3q鋼同樣好的塑性和焊接性的同時(shí)，屈服強(qiáng)度提高了50%左右，其屈服強(qiáng)度≥345兆帕，抗拉強(qiáng)度≥520兆帕。鞍鋼生產(chǎn)的16Mnq高強(qiáng)度橋梁板填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，1964年獲得了國(guó)家新產(chǎn)品一等獎(jiǎng), 被稱為新中國(guó)第二代橋梁建設(shè)用鋼。
我國(guó)第三代橋梁鋼：
鞍鋼等為九江長(zhǎng)江大橋研發(fā)的15MnVNq橋梁鋼
九江長(zhǎng)江大橋
九江長(zhǎng)江大橋?yàn)殡p層雙線公鐵兩用橋，公路橋長(zhǎng)4460米，鐵路橋長(zhǎng)7675米，其中正橋10墩11垮，長(zhǎng)1806米，最大跨度達(dá)216米，被稱為“新中國(guó)建橋史上的第三座里程碑”，先后獲得國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程魯班獎(jiǎng)和國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
九江長(zhǎng)江大橋建設(shè)一波三折，從開(kāi)工到建成歷時(shí)20年之久，是我國(guó)建設(shè)時(shí)間最長(zhǎng)的大橋。九江長(zhǎng)江大橋最早于1959年就進(jìn)行過(guò)方案設(shè)計(jì)和比選，1960年因國(guó)民經(jīng)濟(jì)調(diào)整而擱置。歷時(shí)10年之后，九江長(zhǎng)江大橋被列為戰(zhàn)備工程，其勘察規(guī)劃再次提上日程，周恩來(lái)總理對(duì)大橋建設(shè)專門(mén)做了指示。1972年6月2日，交通部下達(dá)《九江長(zhǎng)江大橋新建工程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》。1973年12月26日，九江長(zhǎng)江大橋正式開(kāi)工。1979年底，九江長(zhǎng)江大橋正橋10個(gè)墩臺(tái)施工完成后因經(jīng)濟(jì)整頓而緩建，1987年4月4日國(guó)家發(fā)文決定恢復(fù)大橋建設(shè)。1993年1月16日，九江長(zhǎng)江大橋公路橋通車(chē)；1995年6月1日，鐵路橋正式開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。
在建設(shè)期間，鞍鋼為九江長(zhǎng)江大橋研發(fā)生產(chǎn)出我國(guó)第三代橋梁建設(shè)用鋼——15MnVNq鋼（Q420qE鋼），供應(yīng)2萬(wàn)噸15MnVNq鋼（武鋼供應(yīng)1萬(wàn)多噸16Mnq鋼），填補(bǔ)了我國(guó)大跨度栓焊鋼橋用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼的空白。鋼板最大厚度為56毫米，超過(guò)了當(dāng)時(shí)國(guó)際鐵路鋼橋的規(guī)定，對(duì)焊接質(zhì)量要求高，焊接難度大。為此，大橋采用了栓焊工藝，使鉚接工藝從此退出了我國(guó)鐵路鋼橋建設(shè)的歷史舞臺(tái)。該鋼種與16Mnq鋼相比，雖然強(qiáng)度顯著提高，屈服強(qiáng)度≥420兆帕，抗拉強(qiáng)度≥540兆帕，但采用加釩提高強(qiáng)度的方法，導(dǎo)致鋼板低溫韌性和焊接性較差，后來(lái)未得到推廣應(yīng)用。
我國(guó)第四代橋梁鋼：
武鋼為蕪湖長(zhǎng)江大橋研發(fā)的14MnNbq橋梁鋼
蕪湖長(zhǎng)江大橋
蕪湖長(zhǎng)江大橋是當(dāng)時(shí)亞洲最大的公鐵兩用橋，被稱為“新中國(guó)建橋史上的第四座里程碑”。1997年3月22日，蕪湖長(zhǎng)江大橋動(dòng)工興建， 2000年9月30日通車(chē)運(yùn)營(yíng)。蕪湖長(zhǎng)江大橋公路橋長(zhǎng)6078.4米，鐵路橋長(zhǎng)10624.4米，其中正橋全長(zhǎng)2193米，采用了主跨為180米+312米+180米的矮塔斜拉橋。
為解決15MnVNq鋼板低溫韌性和焊接性較差的問(wèn)題，1997年，武鋼和武漢大橋局合作聯(lián)合為蕪湖長(zhǎng)江大橋研發(fā)出了第四代橋梁鋼，即大跨度鐵路橋梁用鋼14MnNbq（Q370qE鋼），用在主跨為312米的鋼梁上。14MnNbq鋼在16Mnq鋼基礎(chǔ)上采用降碳加鈮微合金化技術(shù)研發(fā)，其屈服強(qiáng)度≥370兆帕，抗拉強(qiáng)度≥530兆帕，具有強(qiáng)度適中、板厚效應(yīng)不明顯、可焊性好、韌性及抗裂性好等特點(diǎn)。該鋼種成為中國(guó)橋梁鋼向高強(qiáng)高韌、抗斷抗疲勞以及易焊接等高性能化方向發(fā)展的一個(gè)劃時(shí)代品種，從此鈮微合金化也根植于這一體系化發(fā)展之中。武鋼一次拿到4.6萬(wàn)噸鋼材共16億元的訂單。與用進(jìn)口材料相比，大橋主體用14MnNbq鋼可節(jié)約材料費(fèi)1億元。
我國(guó)第五代橋梁鋼：
武鋼為南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋研發(fā)的Q420qE橋梁鋼
南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋
南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋是京滬高速鐵路的控制性工程之一，是世界上首座六線鐵路大橋，也是世界上跨度最大、世界上設(shè)計(jì)荷載最大的高速鐵路橋，被稱為“新中國(guó)建橋史上的第五座里程碑”。南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋全長(zhǎng)9273米，其中主橋長(zhǎng)1615米，主跨為336米，跨度布置為108米+192米+336米+336米+192米+108米。
2006年9月14日，南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋正式開(kāi)工建設(shè)。2011年1月11日，南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋滬漢蓉快速客運(yùn)通道雙線正式運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋正式投用。2011年6月30日，南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋京滬高速鐵路雙線正式運(yùn)營(yíng)。2017年12月6日，位于大橋兩側(cè)的南京捷運(yùn)S3號(hào)線正式運(yùn)營(yíng)，標(biāo)志著南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋六線全部投用。
南京大勝關(guān)長(zhǎng)江大橋首次采用了武鋼開(kāi)發(fā)、在湘鋼軋制的Q420qE（WNQ570）控溫控軋高強(qiáng)度橋梁鋼，是世界上設(shè)計(jì)速度最快、跨度最大的鋼桁拱橋，是我國(guó)高速鐵路橋梁建設(shè)的里程碑，Q420qE也被稱為我國(guó)第五代橋梁鋼。該鋼采用國(guó)際上最新的HPS（采用低碳及合金化成分設(shè)計(jì)，利用控軋控冷+回火工藝開(kāi)發(fā)高性能的耐腐蝕橋梁鋼）設(shè)計(jì)理念，具有更高的強(qiáng)度、更好的韌性、較低的屈強(qiáng)比和優(yōu)異的焊接性，其主要特點(diǎn)是板厚效應(yīng)降低、焊縫強(qiáng)度和韌性提高、耐腐蝕能力增強(qiáng)。
我國(guó)第六代橋梁鋼：
鞍鋼、武鋼等為滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋研發(fā)的Q500qE橋梁鋼
滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋
2014年3月1日，滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋（原名為滬通長(zhǎng)江大橋）正式開(kāi)工建設(shè)，于2020年7月1日正式通車(chē)。滬蘇通長(zhǎng)江公鐵大橋是高速公路、客貨混線鐵路、高速鐵路的“三合一”過(guò)江通道，是全國(guó)“八縱八橫”高鐵網(wǎng)中沿海鐵路大通道的咽喉工程。大橋全長(zhǎng)11.072千米（其中公鐵合建橋梁長(zhǎng)6989米），由主航道橋、天生港航道橋、橫港沙水域橋、跨長(zhǎng)江大堤橋梁、兩岸引橋組成，采用主跨1092米的雙塔三索面鋼桁梁斜拉橋結(jié)構(gòu)。該大橋不僅是目前世界上主塔最高（達(dá)到330米）的公鐵兩用斜拉橋，也是中國(guó)自主設(shè)計(jì)建造、世界上首座跨度超過(guò)1000米的公鐵兩用斜拉橋，被譽(yù)為“新中國(guó)建橋史上的第六座里程碑”。
滬蘇通長(zhǎng)江大橋的主跨超過(guò)1000米，因此對(duì)橋梁鋼提出了更高的要求。2014年，鞍鋼和武鋼等為大橋研發(fā)試制出了第六代橋梁鋼——Q500qE鋼，后來(lái)成功應(yīng)用于滬通長(zhǎng)江大橋的關(guān)鍵受力部位。其中，鞍鋼供應(yīng)1.2萬(wàn)噸Q500qE橋梁鋼（還有近4萬(wàn)噸Q420qE、Q370qE橋梁鋼），武鋼供應(yīng)了1.8萬(wàn)噸Q500qE橋梁鋼。此外，沙鋼、南鋼、湘鋼、河鋼舞鋼等鋼企也供應(yīng)了不同等級(jí)的高強(qiáng)度橋梁鋼。Q500qE橋梁鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、高止裂性的“三高”性能，意味著每平方米鋼梁能承受的最大力為5000噸，相當(dāng)于約2500輛轎車(chē)的重量。與Q345qE、Q370qE相比，在荷載相同的情況下，Q500qE鋼板的使用厚度可以減少大約一半，工程用鋼量降低，同時(shí)可以大大減輕橋的自重。其高止裂性可以有效防止橋梁鋼板起裂源或破壞點(diǎn)所產(chǎn)生的脆性斷裂擴(kuò)大，能夠快速止裂。
值得一提的是，在川藏鐵路大渡河特大橋項(xiàng)目中，Q500q橋梁鋼的應(yīng)用最大厚度遠(yuǎn)超現(xiàn)有橋梁鋼標(biāo)準(zhǔn)里的64毫米最大厚度范圍。為攻克這一世界性難題，沙鋼研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后20余次調(diào)整軋制方案，最終不僅完成了64毫米的“極限挑戰(zhàn)”，還成功實(shí)現(xiàn)96毫米厚高性能Q500q橋梁鋼全球首發(fā)。
我國(guó)第七代橋梁鋼：
寶鋼股份武鋼有限為漢江灣橋研發(fā)的Q690qE橋梁鋼
漢江灣橋
2017年9月29日，漢江灣橋（原名為武漢江漢七橋）啟動(dòng)建設(shè)，于當(dāng)年12月動(dòng)工建設(shè)，于2021年5月1日建成通車(chē)。漢江灣橋全長(zhǎng)2754米，其中主橋長(zhǎng)672米，主跨為408米，為三跨（132米+408米+132米）連續(xù)鋼桁系桿拱橋，橋面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)寬度為47米，是目前漢江上最寬和跨度最大的橋梁。該橋從漢江上“一跨而過(guò)”，中間不再設(shè)橋墩，這是我國(guó)橋梁鋼研發(fā)史上的一次新跨越，被譽(yù)為“新中國(guó)建橋史上的第七座里程碑”。
寶鋼股份武鋼有限為漢江灣橋研發(fā)的我國(guó)第七代高性能橋梁鋼Q690qE，是國(guó)家“十三五”重點(diǎn)科研項(xiàng)目成果，被譽(yù)為中國(guó)橋梁鋼“皇冠上的明珠”，是目前國(guó)際上橋梁應(yīng)用的最高級(jí)別。相比Q500qE鋼，其屈服強(qiáng)度級(jí)別由500兆帕大幅提升到690兆帕，屈強(qiáng)比、焊接性、低溫韌性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，能夠極大增加橋梁主跨長(zhǎng)度、降低橋梁主體自重。據(jù)了解，在同等條件下，采用第七代橋梁鋼的橋梁將比采用第六代橋梁鋼的橋梁自重輕15%~20%，能夠大大降低施工難度和材料使用量。在國(guó)際上，這種高性能橋梁鋼技術(shù)主要由日本、美國(guó)掌握，漢江灣橋首次應(yīng)用Q690qE橋梁鋼使我國(guó)橋梁鋼追趕上了世界領(lǐng)先水平。
