钢结构（中英文）
2021年第6期简介
生产
港珠澳大桥钢结构制造规划与实践
高文博1 张金文2 苏全科1 刘继珠3
1. 港珠澳大桥管理局
2.广州航海学院
3.深中通道管理中心
摘要：港珠澳大桥连接粤港澳三地，全长55公里，是目前世界上最长的跨海大桥。考虑到大桥高温、高湿、高盐、多风的海上建设运营环境，桥梁路线密集及防水要求，不同的标准体系，120年设计使用年限及环境保护要求，最终选定钢结构桥作为主要桥型。该桥钢结构桥全长约22.9公里，用钢量42.5万吨，是目前国内外设计使用年限最长、规模最大的海上钢结构桥，大桥钢结构制造充满挑战。
为应对挑战，港珠澳大桥在项目伊始就对国内外钢结构制造行业进行了深入调研，重点研究了计算机辅助设计、自动化制造、检测技术、施工管理等方面的差距和改进方向。经过分析发现，当时的钢结构制造加工水平无法保证在48个月的制造周期内优质高效地完成42.5万吨钢结构制造。为此，大桥进行了系统的制造模式转型升级和管理创新规划，包括：钢箱梁板块单元自动化、智能化制造、钢箱梁总装及涂装车间工业化、检测手段全覆盖、项目管理扁平化、国际化、制造加工信息化管理等。 成功实现港珠澳大桥桥梁钢结构制造综合创新体系建设与运行，高质量完成桥梁钢结构制造，取得丰厚技术成果，包括：建设第一条自动化板材单元生产线、首次实现大节段工厂化装配和机械化涂装、首次形成U型肋角焊缝PUAT技术标准、使用组焊信息管理系统、形成大节段海上安装与控制技术、开发可可达性、可检可修设计、实施优质低价、港澳优质顾问等项目管理创新。
最后，结合港珠澳大桥的实践经验，本文对我国钢结构桥梁行业的发展提出了一些思考和建议。通过港珠澳大桥钢结构制造的规划和实践可以看出：1）标准化、工厂化、规模化生产要求促进了钢结构各施工环节的工艺创新；机械化、自动化、信息化技术的应用提高了钢结构加工企业整体生产能力和管理水平。2）海上装配式建造促进了大型海工装备的研发应用和吊装方式的创新。3）技术和管理标准化使全过程管控理念得以有效落实。4）按照建养并重的理念，开展可及性、可检性、可维护性设计，可促进钢结构桥梁全寿命周期成本最低化。 港珠澳大桥的建设推动了中国钢结构行业的进步，为行业发展提供了丰富宝贵的经验。
关键词：港珠澳大桥；钢结构制造；板片单元自动化；U肋角度相控阵检测；钢结构发展思考
来源：高文博,张金文,苏全科,刘吉柱.港珠澳大桥钢结构制造规划与实践[J].钢结构(中英文),2021,36(6):1-23。
DOI:10.13206/j.gjgSE20111601
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钢桥制造规范中装配尺寸允许偏差问题
李俊平
中铁宝桥集团有限公司
摘要：桥梁投入运营后要承受频繁的动荷载作用，与一般建筑结构不同，钢结构桥梁相较于钢筋混凝土桥梁还有一些特殊的性能要求，如：对钢桥构件或钢梁（钢塔）节段的几何精度、焊接质量有更高的标准要求等。合理的钢梁构件装配尺寸允许偏差要求对保证成品尺寸精度、便于生产、保证质量尤为重要。但现行行业规范、地方规范或工程制造规程中给出的装配尺寸允许偏差往往不够科学合理，难以满足或匹配最终成品基本尺寸的允许偏差。
为此钢结构设计规范 英文，从分析钢桥制造规范中装配尺寸允许偏差的现状入手，首先对钢桥装配尺寸允许偏差的确定依据及相关实例进行了说明：1）对于钢桁桥主桁杆件高度装配的允许偏差要求，Q/CR 9211-2015《铁路钢桥制造规范》中给出的标准要求相对合理、全面；2）对于桥梁钢塔节段装配的允许偏差要求，在一般的制造与验收规范中采用相同的钢塔节段装配的允许偏差与成品基本尺寸是不合理的； 3)对于钢箱梁节段组装尺寸允许偏差，现行的行业规范、地方规范或钢箱梁工程制造验收细则都没有区分最终成品梁节段基本尺寸允许偏差与组装尺寸允许偏差，要求二者允许偏差基本一致也是不合理的。接着介绍了制定钢梁构件组装尺寸允许偏差应注意的问题：1)对部分钢梁构件组装允许偏差进行分析，例如：钢塔（钢箱梁）节段，由于制造工序多、影响因素多，成品基本尺寸允许偏差与组装尺寸允许偏差不宜设置得一致或接近；2)复杂钢梁构件组装允许偏差应结合其结构特点、制造工艺等，以成品基本尺寸允许偏差为基准确定； 3）钢梁构件基本尺寸允许偏差应科学合理制定，例如对大型钢箱梁的宽度公差要求过严是没有意义的，应结合钢梁构件具体的构造特点和各点的重要性来制定。
最后得出结论：确定科学合理的钢梁构件基本尺寸允许偏差具有十分重要的意义，其装配允许偏差与制造工艺密切相关，应由制造厂根据钢梁构件基本允许偏差要求，结合结构特点、焊接收缩等因素，从工艺上给出，规范只需规定一些装配工艺的基本要求即可。
关键词：钢桥；制造规范；装配；允许偏差；探讨
来源：李俊平.钢桥制造规范中装配尺寸允许偏差相关问题[J].钢结构(中英文),2021,36(6):24-28。
DOI:10.13206/j.gjgS21012201
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研究
大跨度桥梁下部净空对加劲梁气动特性的影响
裴秉智1 孙柏林1 张门哲1 刘胜智1 朱之文2
1.湖北省交通投资集团有限公司
2.汕头大学土木与环境工程系
摘要：为研究不同桥下净高对大跨度桥梁加劲梁气动特性的影响，以大岱洞大桥主桥加劲梁为例，采用雷诺时均Navier-Stokes（RANS）方程和SST k-ω湍流模型，对自然风场中不同桥下净高加劲梁截面周围的流场进行数值模拟，获得加劲梁气动参数，并与文献报道的风洞试验结果进行对比，分析加劲梁气动参数随净高变化的流动机理。
研究表明：桥下净高对加劲梁表面压力分布、升力、阻力及涡脱落St数均有一定影响。当桥下净高减小时，升力、阻力系数增大；与5B的桥下净高相比，桥下净高仅为0.4B时，升力、阻力系数分别增大了87.8%和13.3%；涡脱落St数也随着桥下净高的减小而略有增大。加劲梁表面压力监测表明：当桥下净高较小时，风嘴前缘下斜腹板压力峰值增大，加劲梁上下表面迎风侧拐角处负压峰值同时减小，但上表面迎风侧拐角处的减小更为显著。 研究认为，当大跨度桥梁桥下净高明显较小时，桥下水面会对加劲梁产生明显的气动干扰作用，从桥梁抗风角度考虑，需考虑桥下净高明显较小导致的加劲梁风荷载的增加。
关键词：大跨度桥梁；风荷载；桥下净高；计算流体力学；涡旋脱落
来源：裴秉志,孙柏林,张门哲,刘胜志,朱志文.大跨度桥梁下部净空对加劲梁气动特性的影响[J].钢结构,2021,36(6):29-35。
DOI:10.13206/j.gjgS20052502
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设计
悬挂式单轨轨道梁主焊缝设计与研究
张宁李利军
中铁宝桥集团有限公司
摘要：悬挂式单轨轨道梁采用下开口薄壁箱形结构，作为底支式梁轨一体化结构，轨道梁翼缘板与腹板连接主焊缝是结构传力的关键焊缝，由于主焊缝受力状态复杂，通过常规设计方法难以进行设计和验证。因此，在借鉴国外悬挂式单轨轨道梁现有设计的基础上，结合中唐新能源空轨试验线项目，采用有限元法结合理论计算对悬挂式单轨轨道梁主焊缝的应力状态进行详细分析计算，研究了轨道梁上下翼缘主焊缝的受力规律、区域1位置主焊缝的受力规律、沿梁长度方向主焊缝的受力规律。 通过焊缝的传力计算，依据TB 10091-2017《铁路桥梁钢结构设计规范》对轨道梁主焊缝进行设计，并进行焊缝强度和疲劳校核。该设计方法可以定量分析悬索轨道梁主焊缝，避免主焊缝设计过于保守，降低投资成本。相关结论如下：
1）悬挂式单轨轨道梁主焊缝（腹板与上下翼缘板连接焊缝）应力分析可知，上下翼缘板通过主焊缝及加劲肋与腹板连接，下翼缘板同时作为车辆运行面，承受局部车轮载荷，其连接焊缝应力情况最为复杂。
2）上下翼缘与腹板连接的主焊缝均受到剪力，且在同一截面位置上，剪力基本相等，方向相反，计算结果与简支梁主焊缝所受剪力一致；两加劲肋中间下翼缘主焊缝所受竖向力明显大于上翼缘主焊缝所受竖向力；加劲肋位置下翼缘焊缝所受竖向力略大于上翼缘焊缝，且均大于两加劲肋中间下翼缘焊缝所受竖向力；两加劲肋中间下翼缘焊缝所受弯矩Mx明显大于其他位置的弯矩Mx。
3）加劲肋位置处竖向力远大于其他位置；纵向力Fx在加劲肋位置处迅速减小钢结构设计规范 英文，焊缝弯矩Mx呈“V”形分布；在加劲肋处弯矩最小，向两侧逐渐增大，My呈“M”形分布。
4）焊缝纵向剪力Fx从跨中到支座处逐渐增大，由于挂架承担了轨道梁部分剪力，所以在靠近挂架的Q1位置处Fx减小。从跨中到支座处各肋位焊缝纵向剪力Fx逐渐增大。竖向力Fz主要由车轮引起，各位置基本相同。从跨中到支座处Mx呈现先减小后增大的趋势，My呈现逐渐增大的趋势。
关键词：悬挂式单轨；轨道梁；焊缝；有限元法
来源：张宁,李利军.悬挂式单轨轨道梁主要焊缝设计与研究[J].钢结构(中英文),2021,36(6):36-43。
DOI:10.13206/j.gjgS20071001
中美钢结构规范对比研究
抗剪构件设计
王利军
华诚博源工程技术集团有限公司
摘要：对AISC 360-16《建筑钢结构标准》(简称“美国钢标准”)中剪力构件的设计方法进行解读，并与GB 50017—2017《钢结构设计标准》(简称“17钢标准”)中剪力构件的设计方法进行对比。
美国钢结构标准中剪力构件稳定性的强度能力计算参见G章，设计剪切强度取为φvVn，抗剪系数φv一般取0.9。
1）对于工字钢、槽钢截面，梁腹板在剪切屈曲后会产生屈曲后强度，提高腹板的抗剪能力。屈曲后强度的来源一是内力重分布，二是腹板形成的拉力带效应。对于无加劲肋且加劲肋间距a>3h的腹板，只存在内力重分布效应。对于加劲肋间距a≤3h的腹板，存在两种效应。
2)忽略带材张力带的剪切强度，当h/tw≤
，剪切强度由腹板剪切屈服提供，此时腹板抗剪能力系数Cv1=1.0；当h/tw>
当剪切强度由腹板屈曲和后屈曲强度提供时，Cv1
3) 无加劲肋时，腹板剪切屈曲系数kv=5.34，高厚比剪切屈服与屈曲分界点h/tw=
因此，腹板高厚比74εk是屈服和屈曲的极限高厚比。
4)当腹板上设有加劲肋时，且a/h≤3时，张紧带起作用。
对于梁的剪切屈曲承载力计算，17钢标在6.3.3条中给出了不考虑屈曲后强度的腹板剪切屈曲应力的计算公式，在第6.4节中给出了考虑屈曲后强度的腹板剪切屈曲应力的计算公式。
1）不考虑屈曲后强度时，17钢标（6.3.3-8-12）给出了腹板临界剪应力τcr与标准宽厚比λn,s的关系。对于简支梁，取η=1.11，则h0/tw=76εk，与美国钢标的74εk一致。17钢标以h0/tw=80εk作为屈服与屈曲的分界点，并在6.3.1中规定当h0/tw>80εk时，应计算梁腹板的屈曲稳定性。
2）考虑屈曲后强度时，对于梁的抗剪承载力，《17钢标》考虑了腹板屈曲后拉带的作用。
由分析可知：《美国钢标准》给出了考虑腹板屈曲后强度的剪切计算公式，而《17钢标准》给出了考虑和不考虑腹板屈曲后强度的剪切计算公式。
关键词：剪切构件；屈曲后强度；拉伸带
来源：王利军. 剪力构件设计[J]. 钢结构(中英文), 2021, 36(6):44-53。
DOI:10.13206/j.gjgS20081801
钢结构热点分析
本期的问题：钢结构安装工程都是危险工程吗？
问题介绍：
2020年12月30日，江西一普通门式钢结构厂房在安装过程中突然发生倒塌事故，设计单位未在图纸中注明钢结构安装工程为危险工程，被住建局处理。是不是所有的钢结构安装工程都要在设计文件中注明为危险工程？
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