本发明涉及桥梁领域，尤其涉及一种高韧性桥梁用预制钢架及其制造方法。
背景技术：
钢构桥(steelbridge)，主要承重结构采用钢材的桥梁，即钢结构桥梁、钢桥。装配式钢桥在世界各地都得到了广泛应用。最初的装配式钢桥由英国唐纳德·贝雷(donaldbailey)工程师在1938年第二次世界大战初期设计。主要的设计概念是以最少种类的单元构件，拼装成能承载各种荷载、不同跨径的装配式钢桥，且只需一般中型卡车运输，特殊情况下能全部依靠人力来搭建。
根据相关研究，钢构桥的失效模式主要有：由于长期承载重载车辆至钢结构疲劳断裂；自然氧化腐蚀至机械性能下降等两方面原因。
在国内已申请的相关专利中，没有公开提高桥梁预制钢架韧性的材料及方法，均仅从结构上加以改进，但结构上也没有采用表面完整性设计，其制造材料一般为碳钢或低合金钢，防腐蚀处理一般采用刷漆，抗疲劳处理一般采用预加应力，这样的预制钢架本身机械强度和韧性较差，而且漆本身在自然环境下会老外脱落，其与基体结合力也较低，而预加应力的模式针对性过强，而且一般是以直接改变预制钢架结构获得的，这其实直接降低了预制钢架的疲劳极限和疲劳寿命。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种自身强度高、韧性好、耐腐蚀能力强、抗疲劳能力强的高韧性桥梁用预制钢架及其制造方法。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种高韧性桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：
①原材料的准备：选用低碳合金钢母合金金作为原材料；
②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸较所需预制钢架设计尺寸厚度大4mm-6mm；
③采用常规标准方法完成毛坯铸造；
④采用机械方式加工表面，单边加工余量为2mm-3mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径不低于5mm，获得待处理预制钢架；
⑤加热至900℃-940℃；以煤油为碳源，控制碳氛1％-1.3％，氮气为保护气体进行渗透碳处理，保温6h-8h，然后调整碳氛至0.6％-0.8％，保温1h-1.5h，完成渗碳处理；
⑥渗碳处理结束后，将预制钢架通过机械方式调离并在10s内进行淬水处理，淬水时间1min-1.5min，然后采用机械方式将预制钢架在10s内移动至50℃-60℃的淬火油内进行淬油处理至温度与油温相等，完成分级淬火处理；
⑦分级淬火结束后，将预制钢架放置于温度不高于-70℃的深冷箱内进行冷处理，冷处理时间2h-3h；
⑧冷处理结束后，将预制钢架加热至180℃-240℃，保温3h-5h，进行回火处理；
⑨回火处理完成后，对将预制钢架放入振动去毛刺设备，以鹅卵石为介质采用振动去毛刺处理；
⑩振动去毛刺完成后，在1h内采用常规标准方式进行在预制钢架表面镀覆0.08mm-0.12mm厚度的镉层，即获得所需高韧性桥梁用预制钢架。
上述高韧性桥梁用预制钢架的制造方法，其中：所述低碳合金钢具体为12crni3a。
根据上述方法制造的高韧性桥梁用预制钢架，采用低碳合金钢制作，其基体表面固化有渗碳层，该渗碳层按标准硬度法检测厚度为0.8mm-1.2mm，最高碳浓度为0.8％-1％，该高韧性桥梁用预制钢架外表面还镀覆有0.08mm-0.12mm厚度的镉层。
与现有技术比较，本发明由于采用了上述方案，具有以下优点：低碳合金钢本身的延伸性、塑性及韧性均非常好，经过分级渗碳、分级淬火、冷处理、回火后获得了良好的表面强度及心部韧性组合，根据相关研究，表面渗碳的零件由于渗碳后基体表面自然形成压应力，其疲劳寿命可以提高3倍以上；采用转角处不低于半径5mm的机械加工，一方面去除了脆弱的氧化皮，另一方面也使表面完整性获得了大辐提高，后续的振动去毛刺进一步赋予了预制钢架具有各向异性的压应力，能从各个受力角度提高预制钢架的抗疲劳性能，另一方面还消除了机械加工过程中产生的毛刺、微裂纹、尖边等破坏表面完整性的结构；表面的镉层是常规电镀中最耐腐蚀的镀层，由于镉在与铁基材料结合时，会优先腐蚀镉层，不会破坏铁基材料，为本发明的预制钢架提供了很好的耐腐蚀能力；整体的结构设计很合理，表层的高碳结构强度高、耐磨损、耐疲劳，可以明显提高预制钢架的使用寿命，其心部韧性好，能明显提高预制钢架的抗冲击、抗震动、抗变形能力，因此本发明韧性好、综合机械性能优异。
具体实施方式
实施例1：
一种高韧性桥梁用预制钢架，采用低碳合金钢制作，其基体表面固化有渗碳层，该渗碳层按标准硬度法检测厚度为0.8mm，最高碳浓度为0.8％，该高韧性桥梁用预制钢架外表面还镀覆有0.08mm厚度的镉层。
上述高韧性桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：
①原材料的准备：选用低碳合金钢母合金金作为原材料；
②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸较所需预制钢架设计尺寸厚度大4mm；
③采用常规标准方法完成毛坯铸造；
④采用机械方式加工表面，单边加工余量为2mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径5mm，获得待处理预制钢架；
⑤加热至940℃；以煤油为碳源，控制碳氛1％，氮气为保护气体进行渗透碳处理，保温6h，然后调整碳氛至0.6％，保温1h，完成渗碳处理；
⑥渗碳处理结束后，将预制钢架通过机械方式调离并在10s内进行淬水处理，淬水时间1min，然后采用机械方式将预制钢架在10s内移动至50℃的淬火油内进行淬油处理至温度与油温相等，完成分级淬火处理；
⑦分级淬火结束后，将预制钢架放置于温度-70℃的深冷箱内进行冷处理，冷处理时间2h；
⑧冷处理结束后，将预制钢架加热至180℃，保温3h，进行回火处理；
⑨回火处理完成后，对将预制钢架放入振动去毛刺设备，以鹅卵石为介质采用振动去毛刺处理；
⑩振动去毛刺完成后，在1h内采用常规标准方式进行在预制钢架表面镀覆0.08mm厚度的镉层，即获得所需高韧性桥梁用预制钢架。
实施例2：
一种高韧性桥梁用预制钢架，采用12crni3a制作，其基体表面固化有渗碳层，该渗碳层按标准硬度法检测厚度为1.2mm，最高碳浓度为1％，该高韧性桥梁用预制钢架外表面还镀覆有0.12mm厚度的镉层。
上述高韧性桥梁用预制钢架的制造方法，包括以下步骤：
①原材料的准备：选用12crni3a母合金金作为原材料；
②采用常规标准方法制作沙模，沙模型腔厚度尺寸较所需预制钢架设计尺寸厚度大6mm；
③采用常规标准方法完成毛坯铸造；
④采用机械方式加工表面，单边加工余量为3mm，至达到设计尺寸，加工时所有转角处均采用圆弧过渡，圆弧半径8mm，获得待处理预制钢架；
⑤加热至900℃；以煤油为碳源，控制碳氛1.3％，氮气为保护气体进行渗透碳处理，保温8h，然后调整碳氛至0.8％，保温1.5h，完成渗碳处理；
⑥渗碳处理结束后，将预制钢架通过机械方式调离并在10s内进行淬水处理，淬水时间1.5min，然后采用机械方式将预制钢架在10s内移动至60℃的淬火油内进行淬油处理至温度与油温相等，完成分级淬火处理；
⑦分级淬火结束后，将预制钢架放置于温度-80℃的深冷箱内进行冷处理，冷处理时间3h；
⑧冷处理结束后，将预制钢架加热至240℃，保温5h，进行回火处理；
⑨回火处理完成后，对将预制钢架放入振动去毛刺设备，以鹅卵石为介质采用振动去毛刺处理；
⑩振动去毛刺完成后，在1h内采用常规标准方式进行在预制钢架表面镀覆0.12mm厚度的镉层，即获得所需高韧性桥梁用预制钢架。
对所公开的实施例的上述说明，仅为了使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。