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桥梁读书报告
在这学期的桥梁课程上，老师建议我们去读一些与桥梁有关的书籍，报刊。 《漫话桥梁》是我找到的第一本书，这本书站在历史与人文的视角，介绍了桥梁的起源与发展，丰富多恣的基本形式，描述了桥梁的重大创新过程和典型桥梁实例，也讲解了许多和桥梁有关的趣闻与小故事，透过一串串桥梁跨越的年代和跨度纪录，展现了桥梁建设的历程和成就，建桥人的艰辛和奋斗，过去的辉煌和失落，当今的努力和进取。这本书算得上是一本非常好的科普书，书中穿插了许多相关的图片，内容很丰富，浅显易懂。
除此之外，还阅读了《钢结构设计原理》，另外还经常在网上看一些与桥梁有关的报刊，论文。
钢桥指一座桥梁上部结构的主要承重部分用钢材制成。钢桥的主要优点是：能够实现工业化制造和拼装；上、下部结构可以同时施工，加快了施工进度；钢材匀质、构件轻型，利于悬臂施工；高强度利于跨越很大跨度，节省下部结构的施工时间与费用。钢桥的主要缺点是：在大气作用下受侵蚀，易生锈，要经常除锈和油漆，养护费用较混凝土桥大；建桥一次性投资成本高。常见的钢桥结构型式有：梁桥（I型板梁、桁梁、箱梁），拱桥（系杆拱，箱形拱、桁架拱），索桥（悬索桥和斜拉桥）大跨径公路钢桥主要是悬索桥和斜拉桥；铁路钢桥多为桁梁桥和桁架拱桥。一般钢材的防锈蚀，需要经常除锈、油漆，费钱费时。而不需要油漆的耐候钢的表面会形成氧化铁薄膜以抗锈蚀，例如美国的A588号钢和日本的JISG3114等等。
用钢材制造钢桥，要经过许多机械加工工艺和焊接工艺。制成的钢桥要承受很大的静、动力荷载与冲击荷载。因此被选作造桥的钢材，既要能适应制造工艺要求，又要满足使用要求。钢桥所用钢的种类有碳素钢、低合金高强度钢和低合金超高强度钢。根据钢材的形状分工字钢、角钢、槽钢、钢板和高强度钢索。现代钢桥用材最多的是钢板。以往钢板和型钢多数采用低合金钢16Mn或16Mnq。或者铸钢和优质碳素钢（如45号钢）。在20世纪我国已建成了采用可焊性良好的14MnNbq及15MnVNq钢及栓焊整体节点组成的大型桥梁，目前还须进一步开展低含碳量和含其他合金元素，经过微合金化和晶粒细化处理的超高强度的、可焊性优异的钢材的研究和生产。我国常用桥梁钢的强度水平和国外基本一样，均为240 MPa~420 MPa。更高强度钢在动荷载较大的钢桥中使用受到一定的限制，日本研究较多，我国和英、美、德在钢桥中很少使用。我国桥梁钢的力学性能要求标准和国外是一样的，但实物质量水平尚不及国外。用来造桥的钢的化学成分和力学性能都有严格的规定。钢的合金元素有碳、锰、硅及有害杂质硫、磷。强度较高的钢还有微量元素铅、镍、钒、铝、氮等。
欧洲在18世纪下半叶开始修建生铁桥，由于生铁性脆，在梁桥中没有得到推广，主要用于拱桥。其后转为用铸铁造桥，19世纪40年代开始出现熟（锻）铁桥，但这两种桥经常失事。19世纪同时出现了转炉和平炉炼钢。随着冶炼技术的进步，钢材逐渐在桥梁中大量应用。第一座全钢桥出现在1878年，自此以后在世界范围内得到迅速发展。
近代钢桥不但在跨径上大大突破原来的记录，而且在刚才方面向高强、耐锈蚀的特种刚发展，在施工工艺上向全焊结构方面发展，使现代化钢桥自重更轻，跨越能力更强，形成更多优美、合理、实用的体系。
欧洲在18世纪下半叶开始修建生铁桥，由于生铁性脆，在梁桥中没有得到推广，主要用于拱桥。其后转为用铸铁造桥，19世纪40年代开始出现熟（锻）
铁桥，但这两种桥经常失事。19世纪同时出现了转炉和平炉炼钢。随着冶炼技术的进步，钢材逐渐在桥梁中大量应用。第一座全钢桥出现在1878年，自此以后在世界范围内得到迅速发展。
近代钢桥不但在跨径上大大突破原来的记录，而且在刚才方面向高强、耐锈蚀的特种刚发展，在施工工艺上向全焊结构方面发展，使现代化钢桥自重更轻，跨越能力更强，形成更多优美、合理、实用的体系。
钢桁架是世界上应用广泛最为流行的一种结构。它具有结构简单、运输方便、架设快速、分解容易等特点，同时具备承载能力大、结构刚性强、疲劳寿命长等优点。它能根据可选择的桥梁跨径、组合成各种类型和各种用途的临时桥、应急桥和固定桥。在工程及桥梁施工中利用桁架组装导梁、拱架、塔柱、龙门吊架、架桥机等。而大跨度钢拱桥与同跨度钢简支梁桥相比，省钢可达15％以上；但柔性系杆刚性拱与简支梁桥相比，省钢较少而构造复杂，所以跨越平原桥时，并非最佳方案。 现今公路及铁路钢拱桥，多采用双铰（桁架拱）或无铰拱（板拱）。中下承式板拱，经济的矢跨比为1/5；上承式板拱不宜小于1/8～1/10。板拱主拱拱顶合理高度约为1/40跨长；桁架拱约为1/15左右。,钢拱桥实例：虹桥：加拿大与美国边境，主跨290米，公铁两用，1941年建成；悉尼港钢拱桥：主跨503米，公铁两用，1931年建成；3002大桥：中国西南，主跨180米，公路桥，无铰钢板拱。钢斜拉则指主梁结构为钢制作的斜拉桥。分为实腹钢梁和钢桁架梁两种。前者多用于公路，后者多用于铁路。在跨度较大时，前者采用措施来保证抗风稳定性，如将截面做成流线的扁平箱，后者则不用。
强度、延伸率、断面收缩率、冲击韧性、冷弯是钢的几个力学性质要求指标。钢的强度表示钢对塑性变形和破坏的抵抗能力。钢的强度有三个指标，第一个指标是弹性极限，第二个指标是屈服强度或称为屈服点，第三个指标是极限强度。桥梁在使用时，不仅要求在荷载作用下不会破坏，而且不允许产生过大的变形。弹性极限及屈服点越高，表示钢对变形的抵抗能力越大，钢在不发生塑性变形的条件下能承受的应力越大。包括伸长率、断面收缩率、冷弯。伸长率和断面收缩率，是钢对结构的安全性指标。因为桥梁结构中在有局部应力集中或有焊接残余应力处，其值可能超过屈服点。伸长率高、断面收缩率高的钢材就可以通过塑性变形使应力重新分布，避免引起结构的局部破坏而导致结构的失败。冷弯是检查钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并能显示钢板中是否有缺陷。冷弯性能好的材料，有利于制造。它是一项工艺指标，也是一项质量指标，但主要还是质量指标，可以考验钢板中有没有夹碴或分层。在选用造桥钢材时除注意强度之外，要特别重视它的韧性。韧性会影响钢桥的抗疲劳性和抗脆断性。钢桥承受的动荷载是随时间变化而重复循环作用的荷载。这种荷载的大小虽低于结构的名义承载能力，但由于结构中有微小的缺陷或应力集中，易产生塑性变形，从而萌生裂纹。随着外力循环次数的增加，微小的裂纹会逐渐扩展，最后导致钢桥的疲劳断裂。在结构上出现可以看得见的裂纹前能承受荷载循环作用的次数，工程上称为结构或材料的疲劳寿命。钢桥构件在静力或加载次数不多的动荷载作用下发生突然断裂，断裂前构件变形很小，裂缝开展速度很快。这种断裂称为脆性断裂.钢材的脆性断裂也与其韧性有密切关系。钢材的韧性是钢材破坏前所吸收的能量。韧性不好的钢材，在低温或快速加载等不利的条件下，容易使钢材发生脆性断裂。因此，常用低温冲击韧性来判断钢材的脆性断裂倾向。钢材随使用年限延长，会发生老化，表现为钢材变脆、韧性下降，为此还要进行时效冲击试验。其要求标准与低温冲击要求标准相同。
钢桥所用的钢材，必须可焊性好。可焊性是材料通过一定的工艺条件进行焊接而能形成优质连接接头的性能。优质接头的评定标准是其各项力学性能指标下低于母材。如果这种工艺条件是普通的、简便的、大批量生产容易控制的，就称这种钢材有良好的可焊性。反之，工艺条件是特殊的、复杂的、大批量生产难于控制的，则称这种材料的可焊性差。焊接接头分为两部分：一是焊缝金属；二是在焊缝周围钢材受热影响的区域。影响焊缝金属性能的因素主要包括钢材、焊丝、焊条等填充金属的化学成分，焊条涂料和焊剂的化学成分以及有关的工艺参数，如电流、电压大小、焊接速度等。影响焊缝周边金属热影响区力学性能的因素，主要是钢材的成分和力学性能以及焊后温度冷却的快慢等。
目前我国公路钢桥设计使用的是容许应力理论，它不能充分发挥钢结构的潜力，与先进国家相比设计理论滞后。考虑钢桥自适应能更充分地发挥钢结构的潜在承载力，因此，应加强对自应力在桥梁结构中应用的研究，使桥梁结构设计更加合理、轻巧。大跨度钢桥使用的设计理论，有容许应力理论和极限强度理论，铁路大跨度钢桥主要是容许应力理论。自20世纪80年代开始有学者研究应用可靠度理论。用可靠度理论对大跨度钢桥进行设计，在国内外都是一门崭新的学科，根据我国对可靠度理论研究的进度，在近年的各种设计规范将可以把可靠度理论作为基础了。可靠度理论设计采用多系数极限状态方程式，分别对强度极限状态、使用极限状态和疲劳极限状态进行设计。在疲劳可靠度理论设计方面，中国铁道部花了大量的人力、物力进行研究，根据我国的实际情况，制定了铁路疲劳荷载谱和疲劳抗力，有许多规范不仅适用于铁路大跨径钢桥，也可供其他钢结构设计时参考。
高性能钢在美国钢桥的应用：
桥梁用钢的历史，表现出一条“低碳钢- 低合金钢- 高强度钢- 高性能钢”发展轨迹。一般而言，高强度钢在材料韧性和可焊性等方面往往不尽人意，这在一定程度上限制了其使用范围。高性能钢则是一种综合优化了材料力学性能、便于加工制造、可用于低温和腐蚀环境、具备较高性价比的桥梁结构用钢，它不仅保持了较高的强度，而且在材料的抗腐蚀和耐候性能、可焊性、抗脆断和疲劳性能等方面都比传统钢材有明显的提高和改善。
开展高强度钢和高性能钢的研究并在桥梁工程中加以应用，已成为世界性的趋势。早在20世纪50年代，日本就开始采用屈服强度为500MPa和600MPa级的高强度钢，在60年代中期开始采用800MPa级钢，累计建造了数百座桥梁。1974 年建成的港大桥，耗费700MPa级钢1073t，800MPa级钢4195t。在位于本四连络线（儿岛- 坂出线）的桥梁(包括公铁两用的3 座悬索桥、2 座斜拉桥和1 座桁梁桥)上，大量采用了600MPa、700MPa和800MPa级钢。在明石海峡大桥的加劲桁梁上采用了800MPa级钢，取得了减轻自重的良好效果。目前，日本的高性能钢 取得迅速进展，已开发出530～710MPa级的高性能钢，以及300～530MPa级的可用于高腐蚀地区的系列耐候钢。
美国较早就开始在桥梁工程中应用高强度钢 和耐候钢(如1977 年建成的新河谷桥)在高性能钢研发之前，桥梁用钢有4个等级[4]:250、345(345S，345W)、485(485W)、690(690W)，代号中的数字表示最小屈服强度，单位为MPa，W代表该类钢材具备耐候性能。常用者为345(345W)钢，更高强度的485(485W)钢，因焊接工艺和制造精度要求偏高而较少采用。为此，1991 美国钢铁协会和土木工程研究基金会建议研发新的桥梁用钢种高性能钢，其强度不低于345MPa，同时材料韧性和可焊性能更好地满足使用和制造要求。新钢种系列的代号分别为高性
能钢345W、高性能钢485W和高性能钢690W。高性能钢的高强度性能，为桥梁工程师提供了设计更加轻盈、跨度更大的桥梁的可能;其良好的抗腐蚀和耐候性能(在正常大气环境下无需油漆)，也得到桥梁业主和管理部门的认可。因此，高性能钢在美国桥梁工程界受到青睐，近年来，采用高性能钢建造的桥梁数量呈快速增长趋势(2002年44座，2003年109座，截至2004年9月约有154座)。采用高性能钢修建的桥梁绝大部分是中小跨度的公路简支梁和连续梁桥（大部分梁桥的跨度在20～50m之间，最大跨度达到137m)；主梁截面为工字形或开口箱形，配混凝土桥面板。高性能钢的特点可总结如下：①材料强度高，设计自由度增大;例如可减少主梁片数以减轻自重，可采用更矮的主梁以增加桥下净空，可增加跨度以减少水中墩。②焊接性能得到改善，这在很大程度上消除了氢致开裂;预热温度的降低既减少了制作费用，也改善了焊接质量。③材料的高韧性，大大降低了在低温条件下钢桥发生脆断和突然失效的可能性，而且，高韧性也意味着增大了对裂纹的容忍度，这就争取到更多时间在桥梁出现严重问题之前进行检测和修复。④良好的耐候性，这保证了未油漆的桥梁在大气环境下能正常、长期地发挥功能，并节省整个服役期内的养护维修费用。⑤借助混杂设计，可充分发挥高性能钢的功能，避免其可能存在的不足，同时也达到减轻自重、节省费用的目的。
美国的高性能钢是一种值得关注和了解的桥梁新型用钢，它在相当程度上代表着钢桥用材的发展方向。20世纪以前，钢结构采用的材料是抗拉强度很低的铸铁和抗拉强度相对较高的锻铁。利用锻铁对铸铁施加预应力，可以提高承载力，扩大其弹性受力范围。捷克等国在19世纪中期共建造了163座预应力铸铁桁架桥，这种桁架桥上弦杆和斜杆由铸铁制成，下弦杆和竖杆是由锻铁制成。用螺栓对竖杆进行张拉，使斜杆在受荷过程中始终处于受压状态。早期预应力钢桥的实践，由于所用预应力材料的强度不高，设计理论不甚清楚，经过长期徐变所加预应力损失殆尽，因此经济性和使用性大大受限，未能得到更加广泛的应用。随着20世纪50年代现代预应力钢结构在世界范围内的广泛研究，采用高强钢丝的预应力钢桥在国内外大量兴建。前苏联在1948 年设计并建造了一座跨径为24.5m，悬臂长为6.5m的双悬臂实腹预应力钢结构立交桥。该桥由10榀间距为3m的预应力刚架组成，利用桥面自重荷载施加的先后顺序不同在拉索产生预应力，在活荷载作用下，拉索中不出现压应力，成为悬臂端的支座。该工程与一般的钢结构工程相比可节约造价25%左右。1953年，布鲁塞尔飞机库大门采用预应力双跨连续钢桁架，两跨跨度均为76.5m，它是预应力技术在大跨度钢结构中成功应用的首例。与不加预应力的设计相比节约造价6%，省钢12%。在同一时期，德国也在公路钢桥中采用了预应力钢结构，如1957年修建的Montabour公路桥，省钢达30%。此外，英国、美国等国家也相继建设了一些预应力钢结构桥梁和大跨建筑。我国从20世纪50年代开始进行预应力钢结构的研究，首先在一批工矿企业的运输栈桥和吊车梁上采用了预应力钢结构技术。国内第一个预应力钢结构是山西大同煤矿四老沟矿的输煤栈桥，跨度25m，1958年建成，省钢达51%。此后，国内相继建成了一些跨度从25～50m的预应力钢结构输送栈桥。20世纪80年代以后，预应力钢结构在房屋建筑工程中得到了更加广泛的应用，北京西客站主站房45m大梁即采用预应力钢桁架。但预应力钢桥在国内的应用还是很少。
桥梁风荷载：自从桥梁建造开始，风荷载的问题一直都是大家关心和关注的一个焦点问题，有关风荷载的研究，及动力学的研究，都是大家一直在关心和关注的重要的和信问题。尤其是，当桥梁的跨径超多一定的限度后，这一现象尤为突出。风荷载作用下大跨度桥梁的动力响应及行车安全分析，也称为了一个热点