一种桥梁用h型钢结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请设及一种钢结构，尤其设及一种桥梁用H型钢结构。
【背景技术】
[0002] 近几十年是我国钢桥事业发展的高速期，许多创世纪的桥梁工程已建成通车，标 志着我国从桥梁大国向桥梁强国迈进。
[0003] 2008年我国苏通长江大桥建成通车，运座主跨1088m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥 用钢5万吨，梁段分19种类型，143段制造，最大吊重达到1600*。2009年，跨度1018m的香港昂 船洲桥成为世界第二跨度斜拉桥并合龙。2007年，主跨1650m的西喉口大桥合龙，成为我国 最大跨度的悬索桥。同年，主跨1280m的阳逻长江大桥建成通车，成为我国第=跨度的悬索 桥。
[0004] 而铁路桥方面，主跨504m的武汉天兴洲大桥2008年合龙，目前动车组已经通行。天 兴洲大桥为武汉到广州客运专线在武汉跨越长江的双塔=索面钢巧梁公铁两用斜拉桥，4 线铁路6车道公路，正桥全长4657米。
[0005] 在各种桥梁中，例如大跨度斜拉桥、悬索桥和铁路桥方面，对于所使用的钢结构有 较高要求，不但需要有一定的强度、初性和抗疲劳性能，同时还需要具备模数大、重量轻的 特点。H型钢作为一种建筑用钢，由于截面形状经济合理，力学性能好，因此在桥梁中得到广 泛的应用。
【发明内容】
[0006] 本申请提供一种桥梁用H型钢结构，包括腹板、上翼板、下翼板、加强筋；其特征在 于:在上翼板和腹板间设置两条加强筋，在下翼板和腹板间也设置两条加强筋，四条加强筋 W腹板中屯、为轴呈对称结构。加强筋可W提高上下翼板的承载力。
[0007] 而对于加强筋设置的角度，一般情况下将加强筋与腹板的夹角设置在30-45°之 间，优选30°，将加强筋与上翼板，W及加强筋与下翼板的夹角设置在45-60°之间，优选60°。 [000引进一步地，上翼板设置有两个贯通孔，两个贯通孔分别位于靠近H型钢结构上翼板 的两端部。同样，在下翼板也设置有两个贯通孔，两个贯通孔分别位于靠近H型钢结构下翼 板的两端部。
[0009] 在翼板上设置的贯通孔可W降低H型钢结构在挤压、碰撞过程中所产生的形变，减 少由于形变所导致的H型钢整体结构变形，产生例如倾斜或扭曲的现象，保证H型钢整体结 构的结构稳定，保证结构件的受力保持在垂直方向上，进一步保证加强筋可W起到支撑受 力的作用，防止加强筋受到局部应力而损坏。对于上翼板和下翼板上的贯通孔的形状，一般 加工为截面为近似圆型或圆型，W保证其受力均匀。
[0010] 由于桥梁桥面所承受的压力比其它部分更大，除了在H型钢结构上设置多个加强 筋外，为了避免桥梁表面受到较大能量的冲击导致破损，从而影响结构整体的受力。本申请 进一步在H型钢结构的上表面设置一层耐磨板，耐磨板在竖直方向的截面设置多个通孔，通 孔截面的形状可W是弧形，也可W是半圆形。耐磨板一方面可W保证桥梁表面承受更多的 磨损，更重要的是当上表面受到外力剧烈冲击时，加强板上所设置的通孔结构可W吸收大 部分的能量，从而保证结构整体结构不会发生损坏。通孔的数量一般为3-7个，在耐磨板上 均匀分布。
[0011] 对于H型结构钢的成份，在系统申请《一种H型钢及其生产方法》中有详细描述，在 此全文引用该系列申请，并且拥有上述申请的全部权益。本领域技术人员应该明了，本申请 是在上述系列申请的基础上，对H型钢的结构的进一步改进。
[0012] H型结构钢的化学成份组成为：C:不超过0.015%，Si:0.20-0.35% ,Mn:不超过 1.00%，〇1:不超过0.20%，1'1、抓、￥中的至少一种，吐、]?〇、化中的至少一种，口<0.015%，5 <0.015%，其余为铁及不可避免的杂质元素。本领域技术人员应当明了，上述部分对含量 的限定均为质量百分比，同理，在下文中所有出现的含量均为质量百份比。
[0013] 由于一般建筑用钢采用不同冷却速度所得到的组织变化较大，可形成多种组织形 貌，而当采用超低碳钢，尤其是超低碳贝氏体钢，其显微组织随冷却速度变化不大，W细颗 粒状贝氏体为主，从而可W保证型钢的高强度。本申请得到的H型钢其显微组织基本上为贝 氏体组织。
[0014] 日本川崎制铁早期采用调整钢材成份得到贝氏体H型钢W解决强度不高的问题， 然而，其所采用的0.020 %的碳含量并不能完全解决强度稳定的问题，因此本申请采用碳含 量不超过0.015%的技术，W进一步提高其强度的均匀性。究其原因在于所得到碳含量对于 贝氏体的均匀分布具有较明显的作用，且优选碳含量不超过0.013%。本领域技术人员明了 由于技术条件，钢材中碳含量不可能为零。
[0015] 由于碳含量的减少可导致屈服点和抗拉强度的降低，为稳定其屈服比及抗拉强 度，适当对Mn含量进行调整，即将Mn含量降低，控制范围不超过1.00%，优选0.50-1.00%。 另外，对于儘碳比，应控制在50-70范围之内为佳，在此范围更有利于保持型材的高强度。
[0016] 对于元素Si来说，可提高钢材的硬度，其用量限定在0.20-0.35 %为宜。
[0017] 根据川崎制铁的研究，H型钢中添加适当量的Cu元素，可通过析出强化来进一步提 高型钢的强度，但铜作为残余元素，对于钢材的热脆性W及循环利用产生不利影响，因此本 申请在其研究基础上降低了钢中铜的用量，将其含量控制不超过0.20 %，优选0.15-0.20%，W提局废钢的循环利用率。
[0018] 但随着化含量的减少，H型钢不可避免地会产生强度降低的问题。为避免强度的降 低，可采用提高合金元素的方法来保证H型钢的高强度。目前国内常见的H型钢的合金化元 素包括在钢中仅添加Ti或Nb或V，W形成碳化物或氮化物或碳氮化物来提高强度，也有部分 厂家例如长治和日照钢铁采用添加两种或=种合金化元素来提高强度的。而本研究表明， 采用单一或两种的合金化元素虽然可W提高强度，但也会产生部分其它不利影响，首先不 可避免的是使用一种元素导致合金的用量增加，提高生产成本，其次任何一种元素的过量 使用均会对钢材产生负面影响。举例来说，过多的元素Ti会形成粗大的碳氮化铁夹杂物，影 响钢结构的初性，过多的元素Nb会使钢材的塑性和初性下降，过多的元素V影响钢结构的加 工性能。
[0019] 因此，本申请采用多种合金化元素混合加入的方式，其各合金化元素的用量相对 于现有技术相比，具有用量少的明显区别。
[0020] 具体来说，本申请所采用的技术方案中采用同时添加Ti、Nb、V。具体而言，Ti: 0.01-0.02%，Nb:0.05-0.10%，V:0.03-0.05%，优选的方案为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保证所得到的H型钢具有与现有技术例 如马钢的H型钢相同的性能，另外由于合金化元素用量的减少，其产品的成本可得到进一步 降低。
[0021] 还可W在H型钢中进一步添加可形成复杂点阵结构的合金化元素，例如元素化，可 W进一步地提高H型钢的性能，本申请中元素化含量限定为0-0.20 %，优选为0.10-0.20 %。
[0022] 还可W在H型钢中进一步添加元素Mo,由于元素Mo具有晶粒强化的作用，且可提高 其脆性，因此可抑制多种合金元素对初性的影响，其用量为0-0.10%，优选为0.02-0.03%。
[0023] 还可W在H型钢中进一步添加元素Ni,其除了对强度产生积极影响外，还可W提高 H型钢的耐蚀性，其用量为0-0.10%，优选为0.05-0.08%。
[0024] 对于H型钢来说，钢中元素P和元素 S属于有害元素。元素 S-般WMnS或FeS的形式 存在，元素P可明显降低初性。因此，对于本申请，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%，超过此用量，H型钢的性能会产生下降。
[0025] 另外，对于合金化元素来说，过量的合金化也会产生副面影响，其影响在前文已经 阐述在此不重复，因此，对于Ti和Nb和V来说，其用量之和所占质量百分比应控制在0.1-0.12%的范围之内。对于Cr和Mo和Ni来说，其用量之和所占质量百分比应控制在0.20-