从国外进口到国产化，我国桥梁钢的发展历程及特点解析

我国的“桥梁钢”从国外进口到国产化，经历了一段艰难的发展历程：建造长江第一桥武汉长江大桥所用的钢材是从前苏联进口的。从南京长江大桥开始，我国自主研发的第一代16锰桥梁钢派上用场，被称为“可敬的钢材”。后来，我国为九江长江大桥研制了15锰钒钛桥梁钢。1985年，我国研制出第三代国产桥梁钢，即国产14锰铌钢，在芜湖长江大桥上成功应用。此后，我国又先后研制出第四代、第五代桥梁钢……

“桥梁钢”的故事一直延续至今。什么是“桥梁钢”？与其他钢材相比，它有哪些特殊之处？每座桥梁的钢材选择主要由哪些因素决定？为寻找答案，《桥梁建设报》记者采访了中国工程院院士毛新平。

毛新平接受本报采访

记者：何为“桥梁钢”？与其他类型钢材相比，“桥梁钢”有何特殊之处？

毛新平：“桥梁钢”是按照用途来定义的，泛指用于桥梁建设的所有钢材。与其他类型的钢材相比，它的特殊性主要体现在：其成分和生产工艺必须根据桥梁设计和建设的具体需求而量身定制。在实际施工中，根据性能要求的不同、使用部位的不同，“桥梁钢”具体可分为高性能桥梁钢板、耐候桥梁钢板、桥梁用复合板、高强度桥梁缆索、高强度螺栓、功能钢板等类型。

此外，“桥梁钢”的发展也有其特殊性，有些钢种是专门为某一桥梁工程而开发的，但经过工程实践，这种钢种及其应用技术会形成通用的解决方案。随着后续同类工程的建设发展，这种解决方案也会不断更新，从而衍生出一系列产品，满足不同工程的建设需求。

记者：决定各座桥梁钢材选用的主要因素有哪些？

毛新平：钢材的强度会随着桥梁的跨度、荷载等因素而变化。由于桥梁不同部位的受力情况、使用环境不同，一座桥梁不可能只采用一种钢材。设计师会根据桥梁的结构类型、受力情况提出钢材需求。桥梁的某一部位需要什么样的强度、厚度的钢材，承受什么样的环境等，都是我所在的材料研发部门综合考虑的结果。此外，在桥梁设计阶段，设计师也会与我们进行沟通探讨，提前了解现在的材料可以发展到什么水平，从而合理制定设计方案。

记者：钢桥与混凝土桥相比，有哪些优点和缺点？

毛新平：从材料的基本性质上讲，混凝土是用来抗压的，抗压能力强，但抗拉能力弱，而且混凝土比较“脆”。钢结构抗拉能力强，所以我们在很多设计中都采用钢混结构。比如一个柱子，外面是钢，里面是混凝土。

在具体条件下，所采用的材料也会有所不同。例如，缆索材料必须是钢材；对于桥梁这种大型结构，必须根据具体受力情况综合考虑钢材和混凝土。并不是让某一种材料“一统天下”，而是充分发挥每种材料的优势，找到一个最优的解决方案。

记者：随着我国交通建设向海洋、高原延伸，桥梁的耐腐蚀、抗寒、抗震性能也需不断提高，在此趋势下，未来“桥梁钢”将迎来哪些变化？

毛新平：“桥梁用钢”是按钢材的用途划分的一个概念，它包括很多不同种类的钢材，不同种类的钢材在桥梁上发挥的作用也不同。因此，不同的桥梁对各类型钢材的性能要求也不同。但总体上看，桥梁建设用钢材有两大发展趋势：一是强度不断提高，二是耐候性能进一步提高。

钢材强度的提高意味着桥梁钢结构在满足桥梁结构受力要求的情况下可以变得更轻、更薄。其意义主要体现在两个方面：一是桥梁建设用钢量减少，钢铁生产所消耗的资源和排放的废物也将减少，符合国家绿色发展的总体要求；二是桥梁自重更轻，桥梁有效荷载相应增加。

钢材耐候性能的提高，意味着桥梁钢结构能更好地经受桥梁所处自然环境的考验。钢材在实际使用过程中会不断受到腐蚀，即便是普通的风沙，也会对钢材造成损伤。但我们可以控制它的腐蚀速度，也就是通过技术手段，把每年钢材腐蚀的“量”控制在一定的范围内，从而保证桥梁的使用寿命120年甚至150年。

传统的桥梁钢结构保护方法是在外部涂刷一层防腐漆，但随着桥梁建设规模的扩大，每道涂刷工序所耗费的人力物力急剧增加，为确保桥梁在设计使用年限内优质服役，建议养护部门每隔一段时间就应补刷一次油漆。

因此提高钢材的耐候性，使之能应对自然环境的考验，是比较经济可靠的方法。同时还应注意，各个地区的环境特点不同，钢材的腐蚀情况也不同。在材料开发中，要根据不同的腐蚀情况对产品进行个性化的调整。

记者：具体来说，桥梁钢在海洋性气候区、高海拔寒冷地区会带来哪些影响？

毛新平：跨海大桥所用的钢材不仅要耐氯离子，还要耐高温、高湿、高盐度等环境。而且，不同海区这些环境因素是不一样的。极寒地区使用的钢材，在低温环境下需要有良好的冲击韧性。温度越低，钢材抵抗车辆通过时产生的活荷载的能力越差，越容易断裂，也就是俗称的“变脆”。我们要保证钢材在最低温度下，仍能承受车辆通过时产生的活荷载。

记者：钢铁强度提高后，是否还会带来其他问题？

毛新平：我们要辩证地看待新技术、新材料的发展。比如，钢材强度提高，截面可能就变小。从材料发展的角度看，不断提高材料的性能，是我们工程师应该做的事情。同时，我们要有尊重科学的精神和意识，少一点惰性，多一点坚持不懈地探索自然、探索科学。这也是每一位科技工作者的责任。当未来出现“新问题”时，我们要提供更科学、更经济、更绿色的解决方案，满足新的建设需求。

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毛新平，北京科技大学终身教授，长期从事先进钢铁制造工艺与高性能钢铁材料研究，获国家科技进步二等奖3项、省部级科技进步一等奖8项，发表论文160余篇，出版专著2部，入选国家“三个百部”原创图书和“十二五”国家重点图书。曾获何梁何利基金科技创新奖、光华工程科技青年奖、魏守昆冶金青年奖、首届杰出工程师奖，入选首届“万人计划”领军人才、全国五一劳动奖章，2015年当选为中国工程院院士。